第九章 分集技术和瑞克

第九章分集技术和瑞克处理移动通信存在多径干扰和衰落慢衰落用反馈式功率控制解决分集技术对抗衰落：多径衰落分量独立原理：多路径分量强度同时低于门限值概率小于某一分量强度低于门限值9.1引言9.2分集技术频率分集：同一数据用不同的频率发射频率间隔>信道的相干带宽扩频系统隐含频率分集时间分集：在不同时间发射冗余数据数据重复n次交织与卷积纠错空间分集：不同天线或不同的基站发射跟踪多径分量合并技术：将分散信号合并的技术（信号处理）合并与分集不相关工程上特定合并对于特定分集更有效可以同时采用多种分集IS-95采用了频率、空间与时间分集9.3分集选择和合并技术分集信号处理：选择性分集（SD）等增益合并（EGC）最大比合并（MRC）9.3.1选择性分集考虑L重分集发射系统分别接收L发射信号选择最大信噪比信号接收机数目：时分1、频分L、空分L解调前/后处理（射频/基带处理）选择原理：1、选择具有最大信噪比的信号分量2、选择射频信号或者基带信号性能分析：研究最大信噪比分布由瑞利分布可以得到的概率密度函数为：9.1a9.1c其中：思考题：根据课本P587中的9.1a、b式，推导出9.1c式令第个分集接收机信噪比为：可以根据时的条件误字率，给出不同调制差错率。最大信噪比低于λ概率：所有路径信噪比低于λ概率概率密度函数：分布函数导数L个分集路径最大信噪比的概率密度函数为：非相干M进制频移键控（NCMFSK）根据式（7.87f）9.3a给出条件差错率为：取平均，得无条件差错概率为：9.3.2等增益分集合并（EGC）思路：先得到无衰落时系统误码率再通过平均得到瑞利衰落下的误码性能考虑后检测等增益L重分集合并接收机：并得出误比特率：假定采用M进制非相干正交系统，进行平方律检测相加统计量统计特性条件差错概率得符号差错率：得比特差错率曲线：非相干合并损失：合并引入的噪声量大于信号能量增加量瑞利衰落下MFSK调制差错率：通过对AWGN信道差错率中SNR进行平均，得到：L重等增益的二进制正交调制在瑞利衰落下的差错性能：在低SNR时，L=1情况比特差错率最低L=3和L=4时，增益变为25dB和28dB差错率为处，L=2所需的SNR比L=1要少20dB左右SNR增加时，具有最低比特差错率的L值不断地增加9.3.3最大比合并分集接收（MRC）MRC:支路信号之间相位对齐（互为相干）信号包络按支路信噪比平方根加权合并性能：得到最大的输出信噪比，是EGC性能上界其中为合并后SNR,为各分集信道SNRIS-95前向、反向信道均使用MRCMRC分集接收原理图：双信道最大合并比接收：等效接收机为：9.4瑞克接收机瑞克概念：设多径信道最大的时延扩展为Tm，则采用宽带信号，带宽为W>>1/Tm其中宽带信号具有伪随机性，自相关函数宽度为1/W,以分离多径信号。宽带信号波形为：自相关函数为：9.4.1瑞克接收机原理多径信道的输出可以表示为：用复包络表示为：为路径传播损耗，时变实数为多路径延时，时变量设信号：伪随机；相关宽度：1/W将多径信道输出信号（接收信号）与本地信号进行相关，可以选取接收信号中延时落在周围±1/W之内的路径信号。过程相关描述如下：自相关函数的形式：实际上，瑞克接收机由一组相关器组成，相邻相关器所处理的时延为1/W,其中每个相关器从总的接收信号中提取相应延时的多径信号。总共可以分离并进行合并的多径信号数目为：基本的瑞克接收机结构是一个抽头延时线，可以将落在延时线内的多径信号能量收集、合并，如图所示：9.4.2Price和Green瑞克接收机Price和Green采用的宽带信号为给定符号间隔内，收到的信号为：抽头延迟线输出为：其中：W为宽带PN(t)的波形带宽用m0(t)和m1(t)的和与抽头的相关来估计该抽头时延处的多径增益：最后，对各抽头信号按其增益加权求和，然后与可能消息波形进行相关，得到传号或空号判决量。如图所示：该接收机是一种ＭＲＣ分集接收机，工作原理为：求和信号为相关后信号为实现了多径信号对齐相干合并。思考题：试说明(9.43d)中与(9.44b)中的异同ＩＳ－９５瑞克概念ＩＳ－９５系统瑞克接收：前向链路：“三个叉指”（三指）反向链路：“四个叉指”叉指：合并的径数ＩＳ－９５系统瑞克接收机：分集接收，切换过程ＩＳ－９５系统分集接收原理：将输入信号与Ｉ／Ｑ两路ＰＮ码相比较多径表现：不同时刻产生相关峰值和相对时延ＩＳ－９５：确定哪些径存在并进行处理Price和Green：用一组予定义的固定抽头数ＩＳ－９５系统可分辨多径间隔为：ＩＳ－９５系统前向链路移动台相关器：检测出多径信号测出不同基站信号，形成小区列表，供分集和切换使用ＩＳ－９５系统反向链路：基站接收机用特定I/QP