无线通信工程-第10讲-抗衰落

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无线通信工程-第10讲-抗衰落

无线通信工程姚彦教授 清华大学微波与数字通信国家重点实验室 2001年12月8日

无线通信工程-第10讲-抗衰落

第九讲

无线通信的抗衰落技术

无线通信工程-第10讲-抗衰落

内容提要概述 非频率选择性衰落的对抗技术 频率选择性衰落的对抗技术

– 均衡技术 – 分集技术 – 瑞克技术

联合编码技术

无线通信工程-第10讲-抗衰落

概述

无线通信工程-第10讲-抗衰落

什么叫衰落?在无线通信的信道传输过程中,由于大 气及地面的影响而发生传播损耗及传播 延时随时间变化的现象叫做衰落。 衰落根据其频率特性可以分为二类:非 频率选择性衰落(又称平衰落)和频率 选择性衰落。 衰落根据其时间特性可以分为二类:快 衰落和慢衰落。

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衰落有什么影响?衰落影响之一:接收电平降低,无法保证正 常通信。 衰落影响之二:接收波形畸变,产生严重的 误码。 衰落影响之三:传播延时变化,破坏与时延 有关的同步。 衰落影响之四:在快衰落情况下,由于电平 变化迅速,影响某些跟踪过程。 所以,对抗衰落是无线通信必需认真解决的 问题。

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如何对抗衰落?减少通信距离;增加发送功率;调整 天线高度;选择合适路由; 在移动通信中采用微蜂窝、直放站; 采用分集技术、均衡技术、瑞克技术、 纠错技术等。

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非频率选择性衰落的 对抗技术

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对抗原理非频率选择性衰落主要体现为接收电平的降 低。 统计特性:平均接收电平及接收电平降低到 某个门限值以下的概率。 抗衰落的原理:衰落储备法。

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无线传播方程

门限接收电平

Eb Pr 0 F kT0 f b N0其中:Eb/N0为归一化门限信噪比的实际值,F为接收机噪声系 数,k为玻尔兹曼常数,T0为绝对温度,fb为传输比特率。 接收电平2 GA Pr Pt 2 LA Ls

其中:Pt为发送功率,GA为收发天线增益,LA为收发天馈系统 的损耗,LS为传播路径损耗。

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传播统计

注意:LS是一个随机变量,存在平均传播损耗LS,平均及传播损 耗大于某个值的概率P(LS a)。 如果信道没有衰落,传播损耗取平均传播损耗,就有:Pr ,平均2 GA Pt 2 LA Ls ,平均

令:Pr,平均=Pro,即平均接收电平等于门限接收电平,无线 通信系统就能正常工作。 实际无线传播信道是有衰落的,因此在没有衰落时的平均接 收电平必需大于门限接收电平,才能保证可靠通信。

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衰落储备法令平均接收电平和门限接收电平之比值为: R=Pr,平均/Pr0 就有: 2

R

G A Pt

Eb F kT0 f b L2 LS ,平均 A N0

称R为衰落储备。 对抗非频率选择性衰落的主要方法是衰落储备法,即通过选 择足够的衰落储备来保证接收电平降低到门限以下(这种事 件可以称为中断

)的概率小于某个值。

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衰落储备法(续)

接收电平比平均接收电平下降Fd(dB)的概率(或称为中断 概率)为:

U中断 A f d 10m n

Fd /10

其中A为和地形、气候有关的系数,m为频率因子,n为距离因 子。若选择衰落储备量R Fd,就可以保证通信中断率的要求。 衰落储备的实现方法:增加发送功率、提高天线增益、减少 通信距离、降低噪声系数及对归一化信噪比的要求等。

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频率选择性衰落的 对抗技术

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对抗原理频率选择性衰落主要是由于多径效应引 起的。 多径效应最严重的后果之一是在信道传 递函数中引入一个非理想的Hc(f),破坏 奈奎斯特准则和匹配滤波准则,从而产 生码间串扰,使有效的Eb/No恶化。 对抗频率选择性衰落就是要消除非理想 Hc(f)的影响。

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对抗原理(续)

对抗频率选择性衰落的主要方法: -分集技术; -瑞克技术; -均衡技术; -纠错技术。

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分集技术

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分集原理原理:利用无线传播环境中来自不同途径 的多径信号的统计独立性进行合并,从而 实现分集。 首先要找出来自不同途径的多径信号,这 些途径可以是不同的空间、不同的极化、 不同的频率、不同的时间。 其次要以某种方法进行合并。 应该指出:分集技术不仅能改善频率选择 性衰落,同时也能改善非频率选择性衰落。

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分集方式采用什么途径接收分集信号? 空间分集:不同天线的接收信号相互独立; 极化分集:水平极化和垂直极化的信号相互独立; 频率分集:不同频率的接收信号相互独立; 时间分集:不同时间的接收信号相互独立。

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合并方式从分集信号中以什么方式作为输出? 选择式合并:选择最好的支路作为输出,其它支 路丢弃。 最大增益合并:调整各个支路主径的相位,使之 同相,然后进行等增益相加。 最小色散合并:调整各个支路次径的相位及幅度, 使之反相抵销。 最大比合并:调整各个支路的相位,使之同相, 然后按照各个支路的信噪比数值进行加权相加。

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分集举例

空间分集及其合并分集后的接收信号 相加

S1(t)

S2(t) 相位 幅度 检测

S1(t)

S2(t)

控制

最大增益合并

最小色散合并

本文来源:https://www.bwwdw.com/article/8th4.html

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