《移動通信技術(shù)》本科教學(xué)PPT課件

《移動通信技術(shù)》本科教學(xué)PPT課件,移動通信技術(shù),移動,通信,技術(shù),本科,教學(xué),PPT,課件 第第3 3章章 移動通信基本技術(shù)移動通信基本技術(shù)調(diào)制解調(diào)概述調(diào)制解調(diào)概述3.1擴頻通信擴頻通信3.2主要內(nèi)容如下。主要內(nèi)容如下。幅度幅度/相位調(diào)制技術(shù)及其特性，包括二進制相位調(diào)制技術(shù)及其特性，包括二進制相移鍵控（相移鍵控（BinaryPhase-ShiftKeying，2PSK）、）、四進制相移鍵控（四進制相移鍵控（QuadraturePhase-ShiftKeying，QPSK）、偏移四相相移鍵控（）、偏移四相相移鍵控（OffsetQuadraturePhase-ShiftKeying，OQPSK）、正交幅度調(diào)制）、正交幅度調(diào)制（QuadratureAmplitudeModulation，QAM）等。）等。頻率調(diào)制技術(shù)及其特性，包括移頻鍵控頻率調(diào)制技術(shù)及其特性，包括移頻鍵控（Frequency-ShiftKeying，F(xiàn)SK）、最小移）、最小移頻鍵控（頻鍵控（Minimum-ShiftKeying，MSK）等。等。多載波調(diào)制的定義，正交頻分復(fù)用（多載波調(diào)制的定義，正交頻分復(fù)用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM）定義與特）定義與特點等。點等。擴頻通信的基本概念，擴頻通信系統(tǒng)分類及特擴頻通信的基本概念，擴頻通信系統(tǒng)分類及特點。點。擴頻系統(tǒng)中常用的地址碼和擴頻碼，擴擴頻系統(tǒng)中常用的地址碼和擴頻碼，擴頻通信的主要性能指標(biāo)。頻通信的主要性能指標(biāo)。多址接入技術(shù)及碼分多址的特點。多址接入技術(shù)及碼分多址的特點。分集的定義與分類，常用分集合并方分集的定義與分類，常用分集合并方式。式。糾錯編碼的概念及常用編碼方式，交糾錯編碼的概念及常用編碼方式，交織的概念?？椀母拍?。均衡的概念與分類。均衡的概念與分類。3.1 3.1 調(diào)制解調(diào)概述調(diào)制解調(diào)概述調(diào)制是在發(fā)送端把要傳輸?shù)哪M信調(diào)制是在發(fā)送端把要傳輸?shù)哪M信號或數(shù)字信號（信源信號或基帶信號）號或數(shù)字信號（信源信號或基帶信號）變換成適合信道傳輸?shù)母哳l信號（帶通變換成適合信道傳輸?shù)母哳l信號（帶通信號）的過程。信號）的過程。其中，信源信號或基帶信號稱為調(diào)其中，信源信號或基帶信號稱為調(diào)制信號，調(diào)制完成后的帶通信號稱為已制信號，調(diào)制完成后的帶通信號稱為已調(diào)信號。調(diào)信號。解調(diào)是調(diào)制的反過程，在接收端將已解調(diào)是調(diào)制的反過程，在接收端將已調(diào)信號還原成要傳輸?shù)脑夹盘枴Ｕ{(diào)信號還原成要傳輸?shù)脑夹盘?。按照調(diào)制信號的形式，調(diào)制可分為模按照調(diào)制信號的形式，調(diào)制可分為模擬調(diào)制（或連續(xù)調(diào)制）和數(shù)字調(diào)制，如圖擬調(diào)制（或連續(xù)調(diào)制）和數(shù)字調(diào)制，如圖3-1所示。所示。模擬調(diào)制指利用輸入的模擬信號直接調(diào)制模擬調(diào)制指利用輸入的模擬信號直接調(diào)制（或改變）載波（正弦波）的振幅、頻率或相（或改變）載波（正弦波）的振幅、頻率或相位，從而得到調(diào)幅（位，從而得到調(diào)幅（AM）、調(diào)頻（）、調(diào)頻（FM）或調(diào)）或調(diào)相（相（PM）信號，第一代的模擬移動通信系統(tǒng)）信號，第一代的模擬移動通信系統(tǒng)中主要使用的是模擬調(diào)制。中主要使用的是模擬調(diào)制。圖3-1 調(diào)制分制分類數(shù)字調(diào)制主要分為兩類：幅度數(shù)字調(diào)制主要分為兩類：幅度/相位相位調(diào)制和頻率調(diào)制。調(diào)制和頻率調(diào)制。頻率調(diào)制用非線性方法產(chǎn)生，其信頻率調(diào)制用非線性方法產(chǎn)生，其信號包絡(luò)一般是恒定的，因此稱為恒包絡(luò)號包絡(luò)一般是恒定的，因此稱為恒包絡(luò)調(diào)制或非線性調(diào)制。調(diào)制或非線性調(diào)制。幅度幅度/相位調(diào)制也稱為線性調(diào)制，因相位調(diào)制也稱為線性調(diào)制，因為非線性處理會導(dǎo)致頻譜擴展，因此線為非線性處理會導(dǎo)致頻譜擴展，因此線性調(diào)制一般比非線性調(diào)制有更好的頻譜性調(diào)制一般比非線性調(diào)制有更好的頻譜特性；但由于幅度特性；但由于幅度/相位調(diào)制源由幅度或相位調(diào)制源由幅度或相位攜載信源信息的特性，這使得它易相位攜載信源信息的特性，這使得它易受衰落和干擾的影響。受衰落和干擾的影響。移動系統(tǒng)選擇具體的調(diào)制方式時，移動系統(tǒng)選擇具體的調(diào)制方式時，需要綜合考慮以下幾點。需要綜合考慮以下幾點。（1）高傳輸效率。）高傳輸效率。（2）高頻帶利用率（最小占用帶寬）。）高頻帶利用率（最小占用帶寬）。（3）高功率效率（最小發(fā)送功率）。）高功率效率（最小發(fā)送功率）。（4）對信道影響的抵抗能力（最小誤比特）對信道影響的抵抗能力（最小誤比特率）。率）。3.1.1數(shù)字相位調(diào)制數(shù)字相位調(diào)制1二進制相移鍵控二進制相移鍵控數(shù)字相移鍵控是用載波的附加相位數(shù)字相移鍵控是用載波的附加相位來攜帶數(shù)字消息，即用所傳送的數(shù)字消來攜帶數(shù)字消息，即用所傳送的數(shù)字消息控制載波的相位。息控制載波的相位。用二進制數(shù)字基帶信號去控制載波用二進制數(shù)字基帶信號去控制載波相位稱為二進制相移鍵控（相位稱為二進制相移鍵控（2PSK）。）。設(shè)輸入到調(diào)制器的比特流為設(shè)輸入到調(diào)制器的比特流為，n為整數(shù)。其一種為整數(shù)。其一種2PSK形式為形式為當(dāng)輸入為當(dāng)輸入為“+1”時，對應(yīng)的信號附加時，對應(yīng)的信號附加相位為相位為“0”；當(dāng)輸入為；當(dāng)輸入為“1”時，對應(yīng)時，對應(yīng)的信號附加相位為的信號附加相位為“”。2PSK信號的典型波形如圖信號的典型波形如圖3-2所示。所示。兩種不同的調(diào)制法框圖如圖兩種不同的調(diào)制法框圖如圖3-3所示。所示。圖圖3-2 2PSK信號的典型波形信號的典型波形圖圖3-3 2PSK信號的調(diào)制框圖信號的調(diào)制框圖2PSK接收端一般采用相干解調(diào)，其接收端一般采用相干解調(diào)，其相干解調(diào)系統(tǒng)模型如圖相干解調(diào)系統(tǒng)模型如圖3-4所示。所示。圖圖3-4 2PSK的相干解調(diào)框圖的相干解調(diào)框圖2四相相移鍵控四相相移鍵控四進制相移鍵控（四進制相移鍵控（QPSK）信號利用）信號利用載波的載波的4種不同相位來表征數(shù)字信息。種不同相位來表征數(shù)字信息。因此，對輸入的二進制數(shù)字序列應(yīng)該因此，對輸入的二進制數(shù)字序列應(yīng)該先分組，將每兩個比特編為一組，然后用先分組，將每兩個比特編為一組，然后用4種不同的載波相位去表征它們。種不同的載波相位去表征它們。每個載波相位攜帶兩個二進制符號。每個載波相位攜帶兩個二進制符號。圖圖3-5（a）為初始相位為）為初始相位為0的的QPSK信號的矢量圖。信號的矢量圖。圖圖3-5（b）為初始相位為）為初始相位為的的QPSK信號的矢量圖。信號的矢量圖。（1）QPSK信號的功率譜和帶寬信號的功率譜和帶寬圖圖3-5 QPSK的信號矢量圖的信號矢量圖圖圖3-6所示的所示的QPSK調(diào)制器可以看作調(diào)制器可以看作由兩個由兩個2PSK調(diào)制器構(gòu)成。調(diào)制器構(gòu)成。輸入信息速率為輸入信息速率為Rb的串行二進制信的串行二進制信息序列息序列()經(jīng)過串并變換，分經(jīng)過串并變換，分成兩路速率減半的二進制序列。成兩路速率減半的二進制序列。圖圖3-6 QPSK調(diào)制器框圖調(diào)制器框圖（2）QPSK信號解調(diào)方法信號解調(diào)方法圖圖3-7 QPSK相干解調(diào)器框圖相干解調(diào)器框圖3.1.2正交振幅調(diào)制正交振幅調(diào)制正交振幅調(diào)制（正交振幅調(diào)制（QAM）是一種幅度）是一種幅度和相位聯(lián)合鍵控（和相位聯(lián)合鍵控（APK）的調(diào)制方式。）的調(diào)制方式。它可以提高系統(tǒng)可靠性，且能獲得它可以提高系統(tǒng)可靠性，且能獲得較高的信息頻帶利用率，是目前應(yīng)用較較高的信息頻帶利用率，是目前應(yīng)用較為廣泛的一種數(shù)字調(diào)制方式。為廣泛的一種數(shù)字調(diào)制方式。1MQAM調(diào)制原理調(diào)制原理正交振幅調(diào)制是用兩路獨立的基帶正交振幅調(diào)制是用兩路獨立的基帶數(shù)字信號對兩個相互正交的同頻載波進數(shù)字信號對兩個相互正交的同頻載波進行抑制載波的雙邊帶調(diào)制，利用已調(diào)信行抑制載波的雙邊帶調(diào)制，利用已調(diào)信號在同一帶寬內(nèi)頻譜正交的性質(zhì)來實現(xiàn)號在同一帶寬內(nèi)頻譜正交的性質(zhì)來實現(xiàn)兩路并行的數(shù)字信息傳輸。兩路并行的數(shù)字信息傳輸。MQAM的調(diào)制框圖如圖的調(diào)制框圖如圖3-10所示。所示。將將MQAM信號用幾何表示時，其信信號用幾何表示時，其信號矢量端點稱為星座點，所有信號星座號矢量端點稱為星座點，所有信號星座點一起構(gòu)成信號星座圖。點一起構(gòu)成信號星座圖。圖圖3-10 MQAM調(diào)制解調(diào)原理框圖調(diào)制解調(diào)原理框圖圖圖3-11 16QAM的星座圖的星座圖2MQAM解調(diào)原理解調(diào)原理圖圖3-13 MQAM信號相干解調(diào)原理圖信號相干解調(diào)原理圖3.1.3數(shù)字頻率調(diào)制數(shù)字頻率調(diào)制1二進制頻移鍵控二進制頻移鍵控數(shù)字頻移鍵控是用載波的頻率來攜數(shù)字頻移鍵控是用載波的頻率來攜帶數(shù)字消息，即用所傳送的數(shù)字消息控帶數(shù)字消息，即用所傳送的數(shù)字消息控制載波的頻率。制載波的頻率。用二進制數(shù)字基帶信號去控制載波用二進制數(shù)字基帶信號去控制載波頻率稱為二進制頻移鍵控（頻率稱為二進制頻移鍵控（2FSK）。）。如圖如圖3-14所示，設(shè)輸入到調(diào)制器的比所示，設(shè)輸入到調(diào)制器的比特流為特流為，n為整數(shù)。為整數(shù)。2FSK的輸出信號形式為當(dāng)輸入信號的輸出信號形式為當(dāng)輸入信號為傳號為傳號“+1”時，輸出頻率為時，輸出頻率為f1的正的正弦波；當(dāng)輸入信號為空號弦波；當(dāng)輸入信號為空號“1”時，輸時，輸出頻率為出頻率為f2的正弦波。的正弦波。圖圖3-14 2FSK信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生（1）2FSK的頻譜與帶寬的頻譜與帶寬圖圖3-15 2FSK信號的功率譜信號的功率譜2FSK信號的近似帶寬由卡松公式給信號的近似帶寬由卡松公式給出出（2）2FSK解調(diào)解調(diào)2FSK信號的接收解調(diào)也分為相干和信號的接收解調(diào)也分為相干和非相干解調(diào)兩類。非相干解調(diào)兩類。圖圖3-16 2FSK的相干解調(diào)框圖的相干解調(diào)框圖2FSK的非相干解調(diào)方法有多種，它的非相干解調(diào)方法有多種，它們都不需要利用信號的相位信息。們都不需要利用信號的相位信息。本節(jié)介紹其中的兩種方法，包絡(luò)檢波本節(jié)介紹其中的兩種方法，包絡(luò)檢波法和過零點檢測法。法和過零點檢測法。圖圖3-18給出過零點檢測法的原理框圖及各給出過零點檢測法的原理框圖及各點的波形。點的波形。由于由于2FSK信號的兩種碼元的頻率不同，因信號的兩種碼元的頻率不同，因此計算碼元中的信號波形的過零點數(shù)目，即可此計算碼元中的信號波形的過零點數(shù)目，即可區(qū)別這兩個不同頻率的信號碼元。區(qū)別這兩個不同頻率的信號碼元。圖圖3-18 過零點檢測法過零點檢測法2最小頻移鍵控最小頻移鍵控MSK是二進制連續(xù)相位頻移鍵控（是二進制連續(xù)相位頻移鍵控（CPFSK）的一種特殊形式。的一種特殊形式。MSK稱為最小頻移鍵控，有時也稱為快速頻稱為最小頻移鍵控，有時也稱為快速頻移鍵控（移鍵控（FFSK）。）?！白钚∽钚　笔侵高@種調(diào)制方式的頻差是指這種調(diào)制方式的頻差是滿足兩個頻率相互正交（即相關(guān)函數(shù)是滿足兩個頻率相互正交（即相關(guān)函數(shù)等于等于0）的最小頻差，能以最小的調(diào)制指）的最小頻差，能以最小的調(diào)制指數(shù)（數(shù)（0.5）獲得正交信號；）獲得正交信號；而而“快速快速”是是指在給定同樣的頻帶內(nèi)，指在給定同樣的頻帶內(nèi)，MSK比比2PSK的的數(shù)據(jù)傳輸速率更高，且在帶外的頻譜分數(shù)據(jù)傳輸速率更高，且在帶外的頻譜分量要比量要比2PSK衰減得快。衰減得快。從以上分析總結(jié)得出，從以上分析總結(jié)得出，MSK信號具信號具有以下特點。有以下特點。MSK信號是恒定包絡(luò)信號。信號是恒定包絡(luò)信號。在碼元轉(zhuǎn)換時刻，信號的相位是連續(xù)在碼元轉(zhuǎn)換時刻，信號的相位是連續(xù)的，以載波相位為基準的信號相位在一的，以載波相位為基準的信號相位在一個碼元期間內(nèi)線性地變化個碼元期間內(nèi)線性地變化。在一個碼元期間內(nèi)，信號應(yīng)包括四分在一個碼元期間內(nèi)，信號應(yīng)包括四分之一載波周期的整數(shù)倍，信號的頻率偏之一載波周期的整數(shù)倍，信號的頻率偏移等于移等于，相應(yīng)的調(diào)制指數(shù)，相應(yīng)的調(diào)制指數(shù)h=0.5。3高斯濾波的最小頻移鍵控高斯濾波的最小頻移鍵控由前面的分析可知，由前面的分析可知，MSK調(diào)制方式的調(diào)制方式的突出優(yōu)點是已調(diào)信號具有恒定包絡(luò)，且功突出優(yōu)點是已調(diào)信號具有恒定包絡(luò)，且功率譜在主瓣以外衰減較快。率譜在主瓣以外衰減較快。但是，由于但是，由于MSK的相位路徑是折線，的相位路徑是折線，其功率譜旁瓣隨著頻率偏離中心頻率，衰其功率譜旁瓣隨著頻率偏離中心頻率，衰減得還不夠快，而在移動通信中，對信號減得還不夠快，而在移動通信中，對信號帶外輻射功率的限制十分嚴格，一般要求帶外輻射功率的限制十分嚴格，一般要求必須衰減必須衰減6070dB以上。以上。因此希望有一種調(diào)制方式既能夠保因此希望有一種調(diào)制方式既能夠保持持MSK相位連續(xù)、恒定包絡(luò)的優(yōu)點，還相位連續(xù)、恒定包絡(luò)的優(yōu)點，還能夠滿足移動通信旁瓣功率的快速衰減能夠滿足移動通信旁瓣功率的快速衰減的要求。的要求。3.1.4多載波調(diào)制多載波調(diào)制多載波調(diào)制（多載波調(diào)制（MulticarrierModulation）采用了多個載波信號。采用了多個載波信號。它是將高速率的信息數(shù)據(jù)流經(jīng)串它是將高速率的信息數(shù)據(jù)流經(jīng)串/并變換，并變換，分解為若干個子數(shù)據(jù)流，從而使子數(shù)據(jù)流具有分解為若干個子數(shù)據(jù)流，從而使子數(shù)據(jù)流具有低得多的比特傳輸速率，然后每路低速率數(shù)據(jù)低得多的比特傳輸速率，然后每路低速率數(shù)據(jù)采用一個獨立的載波調(diào)制并疊加在一起構(gòu)成發(fā)采用一個獨立的載波調(diào)制并疊加在一起構(gòu)成發(fā)送信號，這種系統(tǒng)也稱為多載波傳輸系統(tǒng)。送信號，這種系統(tǒng)也稱為多載波傳輸系統(tǒng)。圖圖3-30 多載波傳輸系統(tǒng)原理圖多載波傳輸系統(tǒng)原理圖與單載波系統(tǒng)相比，多載波調(diào)制技與單載波系統(tǒng)相比，多載波調(diào)制技術(shù)具有如下優(yōu)點。術(shù)具有如下優(yōu)點。（1）抗碼間干擾和脈沖干擾能力強。）抗碼間干擾和脈沖干擾能力強。（2）抗多徑干擾和頻率選擇性衰落的能）抗多徑干擾和頻率選擇性衰落的能力強。力強。（3）由于采用動態(tài)比特分配技術(shù)，可使）由于采用動態(tài)比特分配技術(shù)，可使系統(tǒng)達到最大比特率。系統(tǒng)達到最大比特率。1子信道無重疊的多載波數(shù)據(jù)傳輸子信道無重疊的多載波數(shù)據(jù)傳輸圖圖3-31 多載波發(fā)射機多載波發(fā)射機圖圖3-32 多載波接收機多載波接收機2子信道可重疊的多載波調(diào)制子信道可重疊的多載波調(diào)制第第1種方法是：各子載波間的間隔選種方法是：各子載波間的間隔選取使得已調(diào)信號的頻譜部分重疊，同時使取使得已調(diào)信號的頻譜部分重疊，同時使復(fù)合譜是平坦的，如圖復(fù)合譜是平坦的，如圖3-33（a）所示。）所示。圖圖3-33 子載波頻率設(shè)置子載波頻率設(shè)置第第2種方法是：各子載波是互相正交種方法是：各子載波是互相正交的，且各子載波的頻譜有的，且各子載波的頻譜有1/2的重疊，如的重疊，如圖圖3-33（b）所示。）所示。圖圖3-34 重疊子載波系統(tǒng)的接收機重疊子載波系統(tǒng)的接收機3正交頻分復(fù)用調(diào)制正交頻分復(fù)用調(diào)制（1）OFDM的基本原理的基本原理正交頻分復(fù)用（正交頻分復(fù)用（OFDM）將系統(tǒng)帶）將系統(tǒng)帶寬寬B分為分為N個窄帶的信道，輸入比特流經(jīng)個窄帶的信道，輸入比特流經(jīng)串并變換分為串并變換分為N個比特流，然后分配在個比特流，然后分配在N個子信道上傳輸。作為一種多載波傳輸個子信道上傳輸。作為一種多載波傳輸技術(shù)，技術(shù)，OFDM要求各子載波保持相互正要求各子載波保持相互正交。交。f=1/Ts（2）OFDM信號調(diào)制與解調(diào)信號調(diào)制與解調(diào)OFDM信號的產(chǎn)生是基于快速離散信號的產(chǎn)生是基于快速離散傅里葉變換傅里葉變換IFFT實現(xiàn)的，其產(chǎn)生原理如實現(xiàn)的，其產(chǎn)生原理如圖圖3-36（a）所示。）所示。圖圖3-36 用用IFFT/FFT實現(xiàn)實現(xiàn)OFDM原理圖原理圖（3）OFDM系統(tǒng)的優(yōu)點系統(tǒng)的優(yōu)點抗脈沖干擾抗脈沖干擾抗多徑傳播與衰落抗多徑傳播與衰落頻譜利用率高頻譜利用率高（4）多載波系統(tǒng)中的挑戰(zhàn)）多載波系統(tǒng)中的挑戰(zhàn)峰均比峰均比峰均（功率）比（峰均（功率）比（Peak-to-AveragepowerRatio，PAR）是通信系統(tǒng)中的一）是通信系統(tǒng)中的一個重要指標(biāo)。個重要指標(biāo)。頻率偏移和定時偏移頻率偏移和定時偏移3.2 3.2 擴頻通信擴頻通信3.2.1擴頻通信技術(shù)簡介擴頻通信技術(shù)簡介1擴頻通信擴頻通信擴頻通信，即擴展頻譜通信，就是在發(fā)送端擴頻通信，即擴展頻譜通信，就是在發(fā)送端用某個特定的擴頻函數(shù)，如偽隨機編碼序列，將用某個特定的擴頻函數(shù)，如偽隨機編碼序列，將待傳輸?shù)男盘栴l譜擴展至很寬的頻帶，變?yōu)閷拵Т齻鬏數(shù)男盘栴l譜擴展至很寬的頻帶，變?yōu)閷拵盘?，送入信道中傳輸，在接收端再利用相?yīng)的信號，送入信道中傳輸，在接收端再利用相應(yīng)的技術(shù)或手段將擴展了的頻譜進行壓縮，恢復(fù)到基技術(shù)或手段將擴展了的頻譜進行壓縮，恢復(fù)到基帶信號的頻譜，從而達到傳輸信息、抑制傳輸過帶信號的頻譜，從而達到傳輸信息、抑制傳輸過程中噪聲和干擾的目的。程中噪聲和干擾的目的。擴頻通信系統(tǒng)有以下兩個特點。擴頻通信系統(tǒng)有以下兩個特點。（1）傳輸信號的帶寬遠大于被傳輸?shù)脑夹牛﹤鬏斝盘柕膸掃h大于被傳輸?shù)脑夹盘柕膸?。號的帶寬。?）傳輸信號的帶寬主要由擴頻函數(shù)決定，）傳輸信號的帶寬主要由擴頻函數(shù)決定，此擴頻函數(shù)通常為偽隨機編碼信號。此擴頻函數(shù)通常為偽隨機編碼信號。2典型擴頻通信系統(tǒng)框圖典型擴頻通信系統(tǒng)框圖圖圖3-37是一個典型的擴頻通信系統(tǒng)是一個典型的擴頻通信系統(tǒng)框圖，由發(fā)送端、接收端和無線信道框圖，由發(fā)送端、接收端和無線信道3部部分組成。分組成。圖圖3-37 典型的擴頻通信系統(tǒng)框圖典型的擴頻通信系統(tǒng)框圖3.2.2擴頻通信系統(tǒng)分類及特點擴頻通信系統(tǒng)分類及特點1擴頻通信系統(tǒng)分類擴頻通信系統(tǒng)分類根據(jù)通信系統(tǒng)產(chǎn)生擴頻信號的方式，根據(jù)通信系統(tǒng)產(chǎn)生擴頻信號的方式，擴頻通信系統(tǒng)可以分為以下擴頻通信系統(tǒng)可以分為以下5種。種。（1）直接序列擴頻通信系統(tǒng)，通常記為）直接序列擴頻通信系統(tǒng)，通常記為DS（DirectSequence）。原始信號經(jīng)過載）。原始信號經(jīng)過載波調(diào)制以后，再用比特速率遠高于原始信波調(diào)制以后，再用比特速率遠高于原始信號帶寬的數(shù)字序列對已調(diào)信號進行擴頻，號帶寬的數(shù)字序列對已調(diào)信號進行擴頻，用于擴頻的數(shù)字序列通常稱為地址碼。用于擴頻的數(shù)字序列通常稱為地址碼。（2）跳頻系統(tǒng)，通常記為）跳頻系統(tǒng)，通常記為FH（FrequencyHopping）。采用碼序列（地址碼）控制）。采用碼序列（地址碼）控制信號的載波，使之在多個頻率上跳變而產(chǎn)信號的載波，使之在多個頻率上跳變而產(chǎn)生擴頻信號。生擴頻信號。（3）跳時系統(tǒng)，通常記為）跳時系統(tǒng)，通常記為TH（TimeHopping）。）。（4）線性脈沖跳頻系統(tǒng)。）線性脈沖跳頻系統(tǒng)。（5）混合擴頻通信系統(tǒng)。）混合擴頻通信系統(tǒng)。常用的有跳頻常用的有跳頻-直接序列混合擴頻系直接序列混合擴頻系統(tǒng)（統(tǒng)（FH/DS），直接序列），直接序列-跳時混合擴頻跳時混合擴頻系統(tǒng)（系統(tǒng)（DS/TH），跳頻），跳頻-跳時混合擴頻系跳時混合擴頻系統(tǒng)（統(tǒng)（FH/TH）等。）等。2擴頻通信系統(tǒng)主要特點擴頻通信系統(tǒng)主要特點擴頻通信系統(tǒng)是采用擴頻技術(shù)的系擴頻通信系統(tǒng)是采用擴頻技術(shù)的系統(tǒng)，它的主要優(yōu)點如下。統(tǒng)，它的主要優(yōu)點如下。（1）抗干擾能力強。）抗干擾能力強。（2）多址能力強。）多址能力強。（3）保密性強，抗截獲、抗檢測能力強。）保密性強，抗截獲、抗檢測能力強。（4）抗衰落能力強。）抗衰落能力強。（5）抗多徑能力強。）抗多徑能力強。（6）高分辨率測距。）高分辨率測距。3.2.3擴頻系統(tǒng)中常用的擴頻碼擴頻系統(tǒng)中常用的擴頻碼1理想地址碼和擴頻碼理想地址碼和擴頻碼（1）理想地址碼和擴頻碼的特點）理想地址碼和擴頻碼的特點在擴頻通信系統(tǒng)中，決定系統(tǒng)性能的主在擴頻通信系統(tǒng)中，決定系統(tǒng)性能的主要因素是擴頻函數(shù)。要因素是擴頻函數(shù)。理想的擴頻碼和地址碼必須具備以理想的擴頻碼和地址碼必須具備以下特性。下特性。良好的自相關(guān)和互相關(guān)特性，即尖銳良好的自相關(guān)和互相關(guān)特性，即尖銳的自相關(guān)函數(shù)和幾乎處處為零的互相關(guān)的自相關(guān)函數(shù)和幾乎處處為零的互相關(guān)函數(shù)。函數(shù)。盡可能長的碼周期，使干擾者難以通盡可能長的碼周期，使干擾者難以通過擴頻碼的一小段去重建整個碼序列，過擴頻碼的一小段去重建整個碼序列，確?？箓善婆c抗干擾的要求。確?？箓善婆c抗干擾的要求。足夠多的碼序列，用來作為獨立的地足夠多的碼序列，用來作為獨立的地址，以實現(xiàn)碼分多址的要求。址，以實現(xiàn)碼分多址的要求。易于產(chǎn)生、復(fù)制、控制和實現(xiàn)。易于產(chǎn)生、復(fù)制、控制和實現(xiàn)。目前常用的、較為理想的擴頻碼和地址碼有：目前常用的、較為理想的擴頻碼和地址碼有：偽隨機（偽隨機（PN）碼、沃爾什（）碼、沃爾什（Walsh）碼和正交可變）碼和正交可變速率擴頻增益（速率擴頻增益（OVSF）碼等。）碼等。（2）CDMA系統(tǒng)地址碼和擴頻碼的應(yīng)用系統(tǒng)地址碼和擴頻碼的應(yīng)用在在CDMA系統(tǒng)中，擴頻碼和地址碼的應(yīng)用主要系統(tǒng)中，擴頻碼和地址碼的應(yīng)用主要可以分為可以分為3類。類。用戶地址碼。用于區(qū)分不同的移動用用戶地址碼。用于區(qū)分不同的移動用戶。戶。信道地址碼。用于區(qū)分每個小區(qū)（或信道地址碼。用于區(qū)分每個小區(qū)（或扇區(qū)）的不同的信道。它分為單業(yè)務(wù)、扇區(qū)）的不同的信道。它分為單業(yè)務(wù)、單速率信道地址碼和多業(yè)務(wù)、多速率信單速率信道地址碼和多業(yè)務(wù)、多速率信道地址碼。道地址碼。小區(qū)地址碼。用于區(qū)分不同的基站或小區(qū)地址碼。用于區(qū)分不同的基站或扇區(qū)。扇區(qū)。2常用的較理想的碼序列常用的較理想的碼序列（1）偽隨機碼）偽隨機碼偽隨機（偽隨機（PN）碼又稱為偽噪聲碼，簡稱）碼又稱為偽噪聲碼，簡稱PN碼。偽噪聲碼是一種具有白噪聲性質(zhì)的碼。白碼。偽噪聲碼是一種具有白噪聲性質(zhì)的碼。白噪聲是服從正態(tài)分布、功率譜在很寬的頻帶內(nèi)噪聲是服從正態(tài)分布、功率譜在很寬的頻帶內(nèi)均勻的隨機過程。均勻的隨機過程。二進制的二進制的m序列是一種重要的偽隨機序列，序列是一種重要的偽隨機序列，有時稱為偽噪聲（有時稱為偽噪聲（PN）序列，）序列，“偽偽”指這種指這種碼是周期性的序列，易于產(chǎn)生和復(fù)制，但其碼是周期性的序列，易于產(chǎn)生和復(fù)制，但其隨機性接近于噪聲或者隨機序列。隨機性接近于噪聲或者隨機序列。（2）m序列序列m序列是一種偽隨機序列，是由序列是一種偽隨機序列，是由n級級移位寄存器產(chǎn)生的周期最長的序列，又移位寄存器產(chǎn)生的周期最長的序列，又稱最大長度序列。稱最大長度序列。由于其具有優(yōu)良的自相關(guān)函數(shù)，易由于其具有優(yōu)良的自相關(guān)函數(shù)，易于產(chǎn)生和復(fù)制，因此在擴頻碼中占據(jù)特于產(chǎn)生和復(fù)制，因此在擴頻碼中占據(jù)特別重要的地位，在擴頻通信系統(tǒng)中得到別重要的地位，在擴頻通信系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。廣泛的應(yīng)用。圖圖3-38 n級非退化的線性移位寄存器的組成級非退化的線性移位寄存器的組成（3）Gold序列序列Gold序列是序列是R.Gold提出的一類偽隨提出的一類偽隨機序列，它具有良好的自相關(guān)和互相關(guān)機序列，它具有良好的自相關(guān)和互相關(guān)特性，可以用作地址碼的數(shù)量遠大于特性，可以用作地址碼的數(shù)量遠大于m序序列，而且結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，在工程列，而且結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，在工程中得到廣泛的應(yīng)用。中得到廣泛的應(yīng)用。Gold序列是序列是m序列的復(fù)合碼序列，它由序列的復(fù)合碼序列，它由兩個碼長相等的兩個碼長相等的m序列優(yōu)選對的模序列優(yōu)選對的模2和序列構(gòu)和序列構(gòu)成。成。m序列優(yōu)選對是指在序列優(yōu)選對是指在m序列集中，其互相序列集中，其互相關(guān)函數(shù)絕對值的最大值最小的一對關(guān)函數(shù)絕對值的最大值最小的一對m序列。序列。（4）Walsh序列序列如果序列間的互相關(guān)函數(shù)值很小，如果序列間的互相關(guān)函數(shù)值很小，特別是正交序列的互相關(guān)函數(shù)為特別是正交序列的互相關(guān)函數(shù)為0，這類，這類序列稱為第二類偽隨機序列。序列稱為第二類偽隨機序列。Walsh序列是第二類偽隨機序列。序列是第二類偽隨機序列。Walsh序列具有如下特征。序列具有如下特征。Walsh序列是一類正交序列。序列是一類正交序列。兩個兩個Walsh碼序列相乘仍是碼序列相乘仍是Walsh碼序列，這碼序列，這個碼序列的編號是相乘兩個碼序列的模個碼序列的編號是相乘兩個碼序列的模2加。加。同長度而不同編號的同長度而不同編號的Walsh碼的頻帶寬碼的頻帶寬度是不同的，所以度是不同的，所以Walsh碼不適合用作擴碼不適合用作擴頻碼，頻碼，Walsh碼在糾錯編碼、保密編碼等碼在糾錯編碼、保密編碼等通信領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。通信領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。3擴頻通信的主要性能指標(biāo)擴頻通信的主要性能指標(biāo)（1）擴頻處理增益）擴頻處理增益處理增益處理增益G定義為頻譜擴展后的信定義為頻譜擴展后的信號帶寬號帶寬B2與頻譜擴展前的信號帶寬與頻譜擴展前的信號帶寬B1之之比，即比，即式中，式中，T1為信息數(shù)據(jù)脈寬，為信息數(shù)據(jù)脈寬，T2為為PN碼的碼的碼元寬度，碼元寬度，R1為信息速率，為信息速率，R1=1/T1，R2為為PN碼的時鐘速率，碼的時鐘速率，R2=1/T2。處理增益也可表示為處理增益也可表示為式中，式中，(S/N)out為擴頻解擴后的信噪比，為擴頻解擴后的信噪比，(S/N)in為擴頻解擴前的信噪比。為擴頻解擴前的信噪比。在工程中，一般用對數(shù)形式表示為在工程中，一般用對數(shù)形式表示為（2）干擾容限）干擾容限干擾容限是指在保證系統(tǒng)正常工作干擾容限是指在保證系統(tǒng)正常工作的條件下，接收機能夠承受的干擾信號的條件下，接收機能夠承受的干擾信號比有用信號高出的比有用信號高出的dB數(shù)，用數(shù)，用Mj表示，有表示，有其中，其中，Ls為系統(tǒng)內(nèi)部損耗；為系統(tǒng)內(nèi)部損耗；(S/N)0為系為系統(tǒng)正常工作時要求的最小輸出信噪比，即統(tǒng)正常工作時要求的最小輸出信噪比，即相關(guān)器的輸出信噪比或解調(diào)器的輸入信噪相關(guān)器的輸出信噪比或解調(diào)器的輸入信噪比；比；G為系統(tǒng)的處理增益。為系統(tǒng)的處理增益。3.2.4多址接入技術(shù)多址接入技術(shù)多址接入技術(shù)是移動通信中的關(guān)鍵多址接入技術(shù)是移動通信中的關(guān)鍵技術(shù)之一。技術(shù)之一。1多址接入技術(shù)簡介多址接入技術(shù)簡介信號的特征主要表現(xiàn)在信號的特征主要表現(xiàn)在3個方面：信號個方面：信號的工作頻率、信號出現(xiàn)的時間、信號具有的工作頻率、信號出現(xiàn)的時間、信號具有的特定波形。的特定波形。依據(jù)信號的不同特征，主要的多址依據(jù)信號的不同特征，主要的多址方式有頻分多址（方式有頻分多址（FrequencyDivisionMultipleAccess，F(xiàn)DMA）、時分多址）、時分多址（TimeDivisionMultipleAccess，TDMA）、）、碼分多址（碼分多址（CodeDivisionMultipleAccess，CDMA）以及空分多址（）以及空分多址（SpaceDivisionMultipleAccess，SDMA）等，圖）等，圖3-39是是FDMA、TDMA和和CDMA3種接入方式的種接入方式的示意圖。示意圖。圖圖3-39 3種接入方式示意圖種接入方式示意圖2頻分多址頻分多址頻分多址（頻分多址（FDMA）是最成熟的多）是最成熟的多址復(fù)用方式之一，它是基于頻率劃分信址復(fù)用方式之一，它是基于頻率劃分信道的，把可以使用的總頻段平均劃分為道的，把可以使用的總頻段平均劃分為N個頻道，這些頻道在頻域上互不重疊，個頻道，這些頻道在頻域上互不重疊，每個頻道就是一個通信信道，如圖每個頻道就是一個通信信道，如圖3-39（a）所示。）所示。采用頻分多址的系統(tǒng)，需要進行復(fù)采用頻分多址的系統(tǒng)，需要進行復(fù)雜和嚴格的頻率規(guī)劃，以減少干擾。雜和嚴格的頻率規(guī)劃，以減少干擾。FDMA的優(yōu)點是技術(shù)成熟、穩(wěn)定、的優(yōu)點是技術(shù)成熟、穩(wěn)定、容易實現(xiàn)且成本較低。容易實現(xiàn)且成本較低。它的主要缺點是頻譜利用率較低、它的主要缺點是頻譜利用率較低、容量小、越區(qū)切換比較復(fù)雜、容易產(chǎn)生容量小、越區(qū)切換比較復(fù)雜、容易產(chǎn)生掉話、基站設(shè)備龐大、功率損耗大等。掉話、基站設(shè)備龐大、功率損耗大等。3時分多址時分多址時分多址（時分多址（TDMA）也是非常成熟的通）也是非常成熟的通信技術(shù)。信技術(shù)。TDMA是在同一載波上，將時間分成周是在同一載波上，將時間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干的時隙期性的幀，每一幀再分割成若干的時隙（每一幀和每個時隙都互不重疊），每個（每一幀和每個時隙都互不重疊），每個時隙是一個通信信道，分配給用戶使用，時隙是一個通信信道，分配給用戶使用，如圖如圖3-39（b）所示。）所示。和頻分多址相比，時分多址具有如和頻分多址相比，時分多址具有如下特點。下特點。（1）抗干擾能力強，頻帶利用率高，系）抗干擾能力強，頻帶利用率高，系統(tǒng)容量大。統(tǒng)容量大。（2）基站復(fù)雜度降低，互調(diào)干擾小。）基站復(fù)雜度降低，互調(diào)干擾小。（3）越區(qū)切換簡單。）越區(qū)切換簡單。（4）系統(tǒng)需要精確的定時和同步。）系統(tǒng)需要精確的定時和同步。TDMA系統(tǒng)提供業(yè)務(wù)的能力有所提系統(tǒng)提供業(yè)務(wù)的能力有所提高，可以承載語音業(yè)務(wù)和低速的數(shù)據(jù)業(yè)高，可以承載語音業(yè)務(wù)和低速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。務(wù)。在第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)中，通在第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)中，通常采用時分多址的方式。常采用時分多址的方式。4碼分多址碼分多址（1）碼分多址的特點）碼分多址的特點CDMA采用擴頻通信技術(shù)，每個用采用擴頻通信技術(shù)，每個用戶分配特定的地址碼，利用地址碼相互戶分配特定的地址碼，利用地址碼相互之間的正交性（或準正交性）完成信道之間的正交性（或準正交性）完成信道分離的任務(wù)。分離的任務(wù)。CDMA在頻率、時間、空間上可以在頻率、時間、空間上可以相互重疊，如圖相互重疊，如圖3-39（c）所示。）所示。CDMA系統(tǒng)采用擴頻技術(shù)，與系統(tǒng)采用擴頻技術(shù)，與FDMA和和TDMA相比，具有許多獨特的優(yōu)點，主相比，具有許多獨特的優(yōu)點，主要體現(xiàn)在如下方面。要體現(xiàn)在如下方面。l系統(tǒng)容量大且有軟容量的特性。系統(tǒng)容量大且有軟容量的特性。l可采用語音激活技術(shù)?？刹捎谜Z音激活技術(shù)。l抗干擾、抗多徑能力強。抗干擾、抗多徑能力強。l軟切換。軟切換。l可采用多種分集技術(shù)?？刹捎枚喾N分集技術(shù)。l低信號功率譜。低信號功率譜。l頻率規(guī)劃簡單，可同頻組網(wǎng)。頻率規(guī)劃簡單，可同頻組網(wǎng)。l保密性好。保密性好。（2）CDMA移動通信系統(tǒng)具有的特性移動通信系統(tǒng)具有的特性多址干擾多址干擾遠近效應(yīng)遠近效應(yīng)邊緣問題邊緣問題CDMA系統(tǒng)接收的特點系統(tǒng)接收的特點CDMA系統(tǒng)軟容量的特點系統(tǒng)軟容量的特點CDMA系統(tǒng)的小區(qū)呼吸效應(yīng)系統(tǒng)的小區(qū)呼吸效應(yīng)軟切換軟切換切換通常指越區(qū)切換，在移動臺從切換通常指越區(qū)切換，在移動臺從一個基站覆蓋的小區(qū)進入到另一個基站一個基站覆蓋的小區(qū)進入到另一個基站覆蓋的小區(qū)的情況下，為了保持通信的覆蓋的小區(qū)的情況下，為了保持通信的連續(xù)性，將移動臺與當(dāng)前基站之間的通連續(xù)性，將移動臺與當(dāng)前基站之間的通信鏈路轉(zhuǎn)移到移動臺與新基站之間的通信鏈路轉(zhuǎn)移到移動臺與新基站之間的通信鏈路的過程稱為切換。信鏈路的過程稱為切換。軟切換過程中，移動臺既維持與舊軟切換過程中，移動臺既維持與舊基站的連接，同時又建立與新基站的連基站的連接，同時又建立與新基站的連接，同時利用新、舊鏈路的分集合并技接，同時利用新、舊鏈路的分集合并技術(shù)來改善通信質(zhì)量，與新基站建立了可術(shù)來改善通信質(zhì)量，與新基站建立了可靠連接之后，再中斷舊的連接?？窟B接之后，再中斷舊的連接。軟切換在空中接口過程中是先通后軟切換在空中接口過程中是先通后斷，沒有通信暫時中斷的現(xiàn)象。斷，沒有通信暫時中斷的現(xiàn)象。5空分多址空分多址空分多址（空分多址（SDMA）利用空間的分割來構(gòu)）利用空間的分割來構(gòu)成不同的信道，理論上講，空間中的一個信源成不同的信道，理論上講，空間中的一個信源可以向無限多個方向（角度）傳輸信號，可以可以向無限多個方向（角度）傳輸信號，可以形成無限多個信道。形成無限多個信道。但是發(fā)射信號需要用天線，而天線的數(shù)目但是發(fā)射信號需要用天線，而天線的數(shù)目是有限的，所以空分信道也是有限的。是有限的，所以空分信道也是有限的。SDMA是利用多個不同空間指向天是利用多個不同空間指向天線波束實現(xiàn)空間域的正交分離，將通信線波束實現(xiàn)空間域的正交分離，將通信覆蓋區(qū)域分割成多個小區(qū)，進行區(qū)域間覆蓋區(qū)域分割成多個小區(qū)，進行區(qū)域間的多址通信。的多址通信?？辗侄嘀芳夹g(shù)是衛(wèi)星通信的基本技空分多址技術(shù)是衛(wèi)星通信的基本技術(shù)。術(shù)。陸地移動通信系統(tǒng)中實現(xiàn)陸地移動通信系統(tǒng)中實現(xiàn)SDMA的的關(guān)鍵技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)是“智能天線智能天線”。6混合多址接入方式混合多址接入方式在實際中通常是將在實際中通常是將CDMA與與FDMA、TDMA結(jié)合在一起來使用，如圖結(jié)合在一起來使用，如圖3-43所示。所示。圖圖3-43 混合多址接入方式示意圖混合多址接入方式示意圖3.3 3.3 抗衰落技術(shù)抗衰落技術(shù)衰落是影響移動通信質(zhì)量的主要因衰落是影響移動通信質(zhì)量的主要因素。素。分集技術(shù)就是一種非常有效的抗衰分集技術(shù)就是一種非常有效的抗衰落技術(shù)。落技術(shù)。3.3.1分集分集分集（分集（Diversity）就是在獨立的衰落）就是在獨立的衰落路徑上發(fā)送相同的數(shù)據(jù)，由于獨立路徑路徑上發(fā)送相同的數(shù)據(jù)，由于獨立路徑在同一時刻同時經(jīng)歷深衰落的概率很小，在同一時刻同時經(jīng)歷深衰落的概率很小，因此經(jīng)過適當(dāng)?shù)暮喜⒑螅邮招盘柕乃ヒ虼私?jīng)過適當(dāng)?shù)暮喜⒑?，接收信號的衰落程度就會被減小。落程度就會被減小。分集有兩重含義：一是分散傳輸，分集有兩重含義：一是分散傳輸，使接收端能獲得多個統(tǒng)計獨立的、攜帶使接收端能獲得多個統(tǒng)計獨立的、攜帶同一信息的衰落信號；二是集中處理，同一信息的衰落信號；二是集中處理，即接收機把收到的多個統(tǒng)計獨立的衰落即接收機把收到的多個統(tǒng)計獨立的衰落信號進行合并（包括選擇與組合）以降信號進行合并（包括選擇與組合）以降低衰落的影響。低衰落的影響。1獨立衰落路徑的實現(xiàn)獨立衰落路徑的實現(xiàn)在無線通信系統(tǒng)中有多種實現(xiàn)獨立衰在無線通信系統(tǒng)中有多種實現(xiàn)獨立衰落路徑的方法。落路徑的方法。理論和實踐都表明，在空間、頻率、理論和實踐都表明，在空間、頻率、極化、場分量、角度及時間等方面分離的極化、場分量、角度及時間等方面分離的無線信號，都呈現(xiàn)互相獨立的衰落特性。無線信號，都呈現(xiàn)互相獨立的衰落特性。據(jù)此，微分集又可分為下列據(jù)此，微分集又可分為下列5種。種。（1）空間分集?？臻g分集的依據(jù)在于快）空間分集?？臻g分集的依據(jù)在于快衰落的空間獨立性，即在任意兩個不同衰落的空間獨立性，即在任意兩個不同的位置上接收同一個信號，只要這兩個的位置上接收同一個信號，只要這兩個位置之間的距離大到一定程度，則兩處位置之間的距離大到一定程度，則兩處所收信號的衰落是不相關(guān)的。所收信號的衰落是不相關(guān)的。（2）極化分集。極化分集使用不同極化）極化分集。極化分集使用不同極化方式（如水平極化和垂直極化）的兩根方式（如水平極化和垂直極化）的兩根發(fā)送或接收天線。發(fā)送或接收天線。（3）角度分集。角度分集的做法是使電）角度分集。角度分集的做法是使電波通過幾個不同路徑，并以不同角度到波通過幾個不同路徑，并以不同角度到達接收端，而接收端利用多個方向性尖達接收端，而接收端利用多個方向性尖銳的接收天線能分離出不同方向來的信銳的接收天線能分離出不同方向來的信號分量。號分量。（4）頻率分集。頻率分集是用不同的載）頻率分集。頻率分集是用不同的載波發(fā)送相同的窄帶信號，載波的間隔是波發(fā)送相同的窄帶信號，載波的間隔是信道的相干帶寬。信道的相干帶寬。（5）時間分集。在不同的時間發(fā)送相同）時間分集。在不同的時間發(fā)送相同的信息可構(gòu)成時間分集。的信息可構(gòu)成時間分集。2接收分集系統(tǒng)模型接收分集系統(tǒng)模型接收分集將多個接收天線上的獨立接收分集將多個接收天線上的獨立衰落信號按一定規(guī)則合并為一路，再送衰落信號按一定規(guī)則合并為一路，再送給解調(diào)器解調(diào)。給解調(diào)器解調(diào)。合并的方式有多種，不同合并方式合并的方式有多種，不同合并方式的復(fù)雜度和性能各不相同。的復(fù)雜度和性能各不相同。目前，大多數(shù)合并方式都是線性合目前，大多數(shù)合并方式都是線性合并，即合并輸出的是各個不同支路的加并，即合并輸出的是各個不同支路的加權(quán)和，圖權(quán)和，圖3-44所示的是所示的是M支路分集合并原支路分集合并原理。理。圖圖3-44 線性接收分集模型線性接收分集模型假設(shè)假設(shè)M個接收支路的信號電壓分別為個接收支路的信號電壓分別為r1(t)，r2(t)，rM(t)，則合并器輸出的電壓，則合并器輸出的電壓r(t)為為式中，式中，ak為第為第k個信號的加權(quán)系數(shù)。個信號的加權(quán)系數(shù)。分集的主要目的是對獨立衰落的多徑信分集的主要目的是對獨立衰落的多徑信號進行相干合并以減輕衰落的影響。號進行相干合并以減輕衰落的影響。陣列增益（陣列增益（ArrayGain）。陣列增益）。陣列增益指合并輸出的平均信噪比指合并輸出的平均信噪比相對于支路平相對于支路平均信噪比均信噪比的增益：的增益：。3選擇合并選擇合并選擇合并（選擇合并（SelectionCombining，SC）輸出信噪比（輸出信噪比（Signal-to-NoiseRatio，SNR）最高的那個支路上的信號。最高的那個支路上的信號。4門限合并門限合并門限合并是一種比選擇合并更簡單門限合并是一種比選擇合并更簡單的合并方法，它只需要用一個接收機順的合并方法，它只需要用一個接收機順序監(jiān)測每個分集支路，輸出第一個信噪序監(jiān)測每個分集支路，輸出第一個信噪比高于門限值比高于門限值的支路的信號的支路的信號。門限合并中，一旦選定某支路，只門限合并中，一旦選定某支路，只要該支路的信噪比高于門限值，合并器要該支路的信噪比高于門限值，合并器就始終輸出該支路的信號。就始終輸出該支路的信號。5最大比合并最大比合并最大比合并（最大比合并（Maximal-RatioCombining，MRC）輸出的則是各支路信號的加權(quán)和）輸出的則是各支路信號的加權(quán)和。最大比值合并器輸出可能得到的最大信噪最大比值合并器輸出可能得到的最大信噪比為各支路信噪比之和。比為各支路信噪比之和。6等增益合并等增益合并等增益合并（等增益合并（Equal-GainCombining，EGC）法，即無需對信號加權(quán)，各支路的信）法，即無需對信號加權(quán)，各支路的信號等增益相加。號等增益相加。7分集方式比較分集方式比較不同分集方式的性能比較一般用平不同分集方式的性能比較一般用平均信噪比的改善因子表示。均信噪比的改善因子表示。平均信噪比的改善因子，是指分集平均信噪比的改善因子，是指分集接收機合并器輸出的平均信噪比與無分接收機合并器輸出的平均信噪比與無分集時接收機的輸出平均信噪比相比改善集時接收機的輸出平均信噪比相比改善量，一般用分貝表示。量，一般用分貝表示。在相同分集重數(shù)（即在相同分集重數(shù)（即M相同）情況下，相同）情況下，最大比值合并方式對信噪比的改善最多，最大比值合并方式對信噪比的改善最多，等增益合并方式次之，選擇式合并最差。等增益合并方式次之，選擇式合并最差。3.3.2糾錯編碼技術(shù)糾錯編碼技術(shù)數(shù)字信號或信令在傳輸過程中，由于受到數(shù)字信號或信令在傳輸過程中，由于受到噪聲或干擾的影響，信號碼元波形變壞，傳輸噪聲或干擾的影響，信號碼元波形變壞，傳輸?shù)浇邮斩撕罂赡馨l(fā)生錯誤判決，即把到接收端后可能發(fā)生錯誤判決，即把“0”錯錯判成判成“1”，或把，或把“1”誤判成誤判成“0”，這樣就，這樣就出現(xiàn)誤碼。出現(xiàn)誤碼。同時，無線信道的信號由于受到突同時，無線信道的信號由于受到突發(fā)的脈沖干擾或遇到衰落，錯碼會成串發(fā)的脈沖干擾或遇到衰落，錯碼會成串出現(xiàn)。出現(xiàn)。為了降低比特或者數(shù)據(jù)幀的錯誤概為了降低比特或者數(shù)據(jù)幀的錯誤概率，在傳送數(shù)字信號時往往要根據(jù)不同率，在傳送數(shù)字信號時往往要根據(jù)不同情況進行各種編碼。情況進行各種編碼。在信息碼元序列中加入監(jiān)督碼元就在信息碼元序列中加入監(jiān)督碼元就稱為差錯控制編碼，也稱為糾錯編碼。稱為差錯控制編碼，也稱為糾錯編碼。無線通信系統(tǒng)采用糾錯編碼的目標(biāo)無線通信系統(tǒng)采用糾錯編碼的目標(biāo)主要是為了降低誤碼率或誤幀率，而衡主要是為了降低誤碼率或誤幀率，而衡量不同糾錯編碼對這些錯誤概率降低程量不同糾錯編碼對這些錯誤概率降低程度的指標(biāo)是編碼增益。度的指標(biāo)是編碼增益。對于給定的誤比特率，編碼增益對于給定的誤比特率，編碼增益G是是指通過編碼所實現(xiàn)的指通過編碼所實現(xiàn)的Eb/No的減少量，即的減少量，即G=(Eb/No)u(Eb/No)c。1奇偶檢驗碼奇偶檢驗碼奇偶檢驗碼是一種常見的檢錯碼。奇偶檢驗碼是一種常見的檢錯碼。它是在一個它是在一個n比特的數(shù)據(jù)分組中加入比特的數(shù)據(jù)分組中加入1個校驗比特，該比特用來指示該分組中個校驗比特，該比特用來指示該分組中1的數(shù)目是奇數(shù)還是偶數(shù)。的數(shù)目是奇數(shù)還是偶數(shù)。2分組碼分組碼一般我們把分組碼記為（一般我們把分組碼記為（n，k）碼，其）碼，其中，中，n為編碼輸出的碼字長度，為編碼輸出的碼字長度，k為輸入的信為輸入的信息位長度，息位長度，nk=r為每碼組中的監(jiān)督碼元數(shù)為每碼組中的監(jiān)督碼元數(shù)目，或稱為校驗碼元數(shù)目。目，或稱為校驗碼元數(shù)目。在一個（在一個（n，k）分組碼中，信息碼）分組碼中，信息碼元位數(shù)元位數(shù)k在碼字在碼字n中所占的比重，稱為碼中所占的比重，稱為碼率率Rc，又稱編碼效率，又稱編碼效率，即，即碼率是衡量分組碼有效性的一個基碼率是衡量分組碼有效性的一個基本參數(shù)，碼率本參數(shù)，碼率Rc越大，表明信息傳輸?shù)脑酱螅砻餍畔鬏數(shù)男试礁咝试礁?。?）漢明碼）漢明碼（2）循環(huán)冗余校驗碼）循環(huán)冗余校驗碼3卷積碼卷積碼對于非分組的卷積碼，一般可用（對于非分組的卷積碼，一般可用（n，k，K）來表示，其中，）來表示，其中，k為輸入碼元數(shù)，為輸入碼元數(shù)，n為輸出碼元數(shù)，為輸出碼元數(shù)，K為編碼器的約束長度。為編碼器的約束長度。4交織碼交織碼在有突發(fā)差錯的衰落信道中，一個在有突發(fā)差錯的衰落信道中，一個突發(fā)差錯可能引起一連串的錯誤。突發(fā)差錯可能引起一連串的錯誤。此時，能夠糾正或檢測獨立差錯的此時，能夠糾正或檢測獨立差錯的編碼將無能為力，這就需要可以糾正很編碼將無能為力，這就需要可以糾正很長的突發(fā)差錯，而且還不限于單個突發(fā)長的突發(fā)差錯，而且還不限于單個突發(fā)的編碼技術(shù)，此即交織碼技術(shù)。的編碼技術(shù)，此即交織碼技術(shù)。交織是在復(fù)合差錯控制信道上使用交織是在復(fù)合差錯控制信道上使用的一種簡單而有效的編碼技術(shù)，它可以的一種簡單而有效的編碼技術(shù)，它可以大大提高糾正突發(fā)錯誤的能力，可使抗大大提高糾正突發(fā)錯誤的能力，可使抗較短突發(fā)錯誤的碼變成抗較長突發(fā)錯誤較短突發(fā)錯誤的碼變成抗較長突發(fā)錯誤的碼，使糾正單個突發(fā)錯誤的碼變成能的碼，使糾正單個突發(fā)錯誤的碼變成能糾正多個突發(fā)錯誤的碼。糾正多個突發(fā)錯誤的碼。其原理是通過交織器把長突發(fā)錯誤分散其原理是通過交織器把長突發(fā)錯誤分散到各個碼字中，每個接收碼字中的錯誤個到各個碼字中，每個接收碼字中的錯誤個數(shù)很少，在碼字的糾錯能力之內(nèi)。數(shù)很少，在碼字的糾錯能力之內(nèi)。最簡單的交織器是采用二維存儲器最簡單的交織器是采用二維存儲器陣列實現(xiàn)的塊交織器，或者是同時讀入陣列實現(xiàn)的塊交織器，或者是同時讀入讀出的同步交織器，其基本點都是將輸讀出的同步交織器，其基本點都是將輸入的數(shù)據(jù)先按行讀入存儲器，然后按列入的數(shù)據(jù)先按行讀入存儲器，然后按列讀出，圖讀出，圖3-49所示為所示為GSM的交織過程。的交織過程。圖圖3-49 GSM的交織過程的交織過程3.3.3均衡技術(shù)均衡技術(shù)1均衡定義均衡定義在移動環(huán)境中，由于信道的時變多徑在移動環(huán)境中，由于信道的時變多徑傳播特性，會引起嚴重的碼間干擾（傳播特性，會引起嚴重的碼間干擾（Inter-SymbolInterference,ISI），可以通過信號），可以通過信號處理的方法來對抗處理的方法來對抗ISI，均衡就是指在接收，均衡就是指在接收端采取的各種用來處理碼間干擾（端采取的各種用來處理碼間干擾（ISI）的）的技術(shù)。技術(shù)。2均衡分類均衡分類均衡器主要分為線性和非線性兩種類均衡器主要分為線性和非線性兩種類型。型。線性均衡實現(xiàn)簡單、易于理解，但多線性均衡實現(xiàn)簡單、易于理解，但多數(shù)無線通信系統(tǒng)并沒有采用線性均衡，因數(shù)無線通信系統(tǒng)并沒有采用線性均衡，因為它的噪聲增強要比非線性均衡大。為它的噪聲增強要比非線性均衡大。最常用的非線性均衡是實現(xiàn)簡單、最常用的非線性均衡是實現(xiàn)簡單、性能也不錯的判決反饋均衡（性能也不錯的判決反饋均衡（DecisionFeedbackEqualization，DFE）。）。但在低信噪比時，但在低信噪比時，DFE存在誤碼傳存在誤碼傳播的問題，進而會導(dǎo)致性能惡化。播的問題，進而會導(dǎo)致性能惡化。最優(yōu)的均衡技術(shù)是最大似然序列估最優(yōu)的均衡技術(shù)是最大似然序列估計計。圖圖3-50 均衡器類型、結(jié)構(gòu)和算法均衡器類型、結(jié)構(gòu)和算法