第3讲-抗衰落技术1

第3讲抗衰落技术1、分集接收2、Rake接收3、自适用均衡技术1、分集接收2、Rake接收3、自适用均衡技术一、分集接收原理

1.什么是分集接收所谓分集接收是指接收端对它收到的多个衰落特性互相独立(携带同一信息)的信号进行特定的处理，以降低信号电平起伏的办法。1、分集接收选择式分集合并示意第1条路径信号第2条路径信号合并后信号

2.分集方式

(1)空间分集。空间分集的依据在于快衰落的空间独立性，即在任意两个不同的位置上接收同一个信号，只要两个位置的距离大到一定程度，则两处所收信号的衰落是不相关的。为此，空间分集的接收机至少需要两副相隔距离为d的天线，间隔距离d与工作波长、地物及天线高度有关，在移动信道中，通常取：市区d=0.5λ郊区d=0.8λ由上式可知，在900MHz的频段工作时，两副天线的间隔也只需0.27m.

(2)频率分集。由于频率间隔大于相关带宽的两个信号所遭受的衰落可以认为是不相关的，因此可以用两个以上不同的频率传输同一信息，以实现频率分集。频率分集需要用两部以上的发射机(频率相隔53kHz以上)同时发送同一信号，并用两部以上的独立接收机来接收信号。缺点：设备复杂，频谱利用率低。

(3)极化分集。由于两个不同极化的电磁波具有独立的衰落特性，所以发送端和接收端可以用两个位置很近但为不同极化的天线分别发送和接收信号，以获得分集效果。极化分集可以看成空间分集的一种特殊情况，它也要用两副天线(二重分集情况)，但仅仅是利用不同极化的电磁波所具有的不相关衰落特性，因而缩短了天线间的距离。

(4)场分量分集。由电磁场理论可知，电磁波的E场和H场载有相同的消息，而反射机理是不同的。例如，一个散射体反射E波和H波的驻波图形相位差90°，即当E波为最大时，H波为最小。在移动信道中，多个E波和H波叠加，结果表明EZ、HX和HY的分量是互不相关的，因此，通过接收三个场分量，也可以获得分集的效果。场分量分集不要求天线间有实体上的间隔，因此适用于较低工作频段(例如低于100MHz)。

(5)角度分集。角度分集的作法是使电波通过几个不同路径，并以不同角度到达接收端，而接收端利用多个方向性尖锐的接收天线能分离出不同方向来的信号分量。角度分集在较高频率时容易实现。

(6)时间分集。同一信号在不同的时间区间多次重发。时间分集也有利于克服移动信道中由多普勒效应引起的信号衰落现象。时间间隔3.合并方式

(1)选择式合并。选择式合并是检测所有分集支路的信号，以选择其中信噪比最高的那一个支路的信号作为合并器的输出。二重分集选择式合并最大比值合并方式

(2)最大比值合并。

(3)等增益合并。等增益合并无需对信号加权，各支路的信号是等增益相加的。

二、分集合并性能的分析与比较图3-44

三种合并方式的与M关系曲线3.三种合并方式的误码率比较综上所述，等增益合并的各种性能与最大比值合并相比，低得不多，但从电路实现上看，较最大比值合并简单，尤其是加权系数的调整，前者远较后者简单，因此等增益合并是一种较实用的方式。而当分集重数不多时，选择式合并方式仍然是可取的。1、分集接收2、Rake接收3、自适用均衡技术

RAKE的概念是由R.Price和P.E.Green在1958年的《多径信道中的一种通信技术》一文中提出来的。这种技术主要适合于直扩通信系统的接收信号处理技术，叫RAKE接收技术。

RAKE接收技术可以实现多径分集。一、RAKE的概念2、Rake接收由于大气状况，地理位置等各种组合因素影响，信号经过多条路径（直射，反射，折射，大气波导）经过不同时延到达接收端，各个信号到达的时间不同，相位不一致，造成最终信号的幅度相互抵消，引起信号大幅度衰落（多径衰落）。一般的分集技术把多径信号作为干扰来处理。直扩系统本身就有抗多径的能力，在时间上能从多个路径信号中分离出来最强路径信号，从而降低多径干扰。将接收的各个多径信号组合起来，实现多径分集技术，获得加权增益，转化为合成的信号，达到更高的抗衰落性能，实现了“变害为利”。但由于RAKE技术的接收加权合并实现复杂而且昂贵。二、RAKE接收技术实现思想对于IS-95的CDMA，在理论上可提供6（重）隐分集的可能。但是由于多径时延扩展是随机的，实际上有利用价值的不超过3～4径，即相当于3～4重分集效果。三、RAKE接收技术的实现图4-12实现最佳合并的横向滤波器说明：

由于CDMA系统是宽带传输的，所有信道共享频率资源，所以CDMA系统可以使用RAKE接收技术，而其他两种多址技术TDMA、FDMA则无法使用。1、分集接收2、Rake接收3、自适用均衡技术均衡是改造带限信道传递特性的一种有效手段，它起源于固定式有线传输网络中的频域均衡滤波器。均衡目前有两个基本途径：（1）频域均衡。（2）时域均衡。3、自适用均衡技术目前广泛利用横向滤波器来实现;自适用均衡;时域均衡。说明并非所有移动通信系统均要求使用自适应均衡器。如果信道频率选择性衰落引入时延功率谱的扩散（即多径扩散）区间为τm，而传输的消息符号的持续时间为Ts，当Ts>>τm时，移动信道就可以不必使用自适应均衡，因为这时时延扩散对传送的消息符号的影响以忽略不计。