移動先進技術 復習ppt

1、Paradigm shift from 1st generation towards beyond 3GFirst Generation Analogue Circuitswitched Basic voicetelephony Low capacity Limited localand regionalcoverage模擬信號模擬信號電路交換電路交換語音語音業(yè)務業(yè)務低容量低容量有限的區(qū)域覆蓋有限的區(qū)域覆蓋Second Generation Digital Circuit switched Voice plus basicdata applications Low data speed Enh

2、ancementstowards packet switching higher data rates Trans-nationaland globalroaming數(shù)字信號數(shù)字信號電路交換電路交換語音數(shù)據(jù)語音數(shù)據(jù)業(yè)務業(yè)務低低速率速率跨國及全球漫游跨國及全球漫游Third Generation Digital Packet and circuitswitched Advanced data(multimedia)applications Fast data access Global coverage Global roaming數(shù)字信號數(shù)字信號電路分組交換電路分組交換多媒體多媒體業(yè)務業(yè)務快速

3、分組交換快速分組交換全球覆蓋全球覆蓋全球漫游全球漫游Beyond ThirdGeneration Digital Packet switched All IP based(IPv6) More advancedmultimediaapplications User in control Flexible platformof complementaryaccess systems High speed data Improved QoS Global coverage Global roaming 數(shù)字信號數(shù)字信號 分組交換分組交換 多媒體業(yè)務多媒體業(yè)務 靈活頻譜應用靈活頻譜應用 提供提供Qo

4、SWireless data already be introduced in second generation mobile153G Evolution23二、移動通信系統(tǒng)的特點 移動性 惡劣的無線傳播環(huán)境 多址接入 干擾受限 無線資源瓶頸 移動終端體積受限 個人化30三、移動通信系統(tǒng)的分類按網絡功能分類 按多址方式分類頻分多址 時分多址 碼分多址 空分多址按雙工方式分類頻分雙工 時分雙工按覆蓋方式分類31按網絡功能分類了解無線尋呼系統(tǒng)無繩電話系統(tǒng)集群通信系統(tǒng)移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)蜂窩移動通信系統(tǒng)PowerFrequencyTimeFDMA頻分多址（FDMA）技術技術要點：每個用戶占用一個頻率用

5、戶識別：頻道號主要技術特點： 頻分多址接入方式，以頻段區(qū)分用戶 簡單，容易實現(xiàn)，適用于模擬和數(shù)字信號 以頻率復用為基礎，以頻帶劃分各種小區(qū) 需要嚴格的頻率規(guī)劃，是頻率受限和干擾受限系統(tǒng) 以頻道區(qū)分用戶地址，一個頻道傳輸一路模擬/數(shù)字話路 對功控的要求不嚴，硬件設備取決于頻率規(guī)劃和頻道設置 基站由多部不同載波頻率的發(fā)射機同時工作 不適宜大容量系統(tǒng)使用典型應用：模擬/數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)33FrequencyPowerTimeFDMA/TDMA時分多址（TDMA）技術技術要點：每個用戶占用一個時隙用戶識別：時隙主要技術特點： 系統(tǒng)要求嚴格的定時同步 以頻率復用為基礎，小區(qū)內以時隙區(qū)分用戶 每個時隙

6、傳輸一路數(shù)字信號 通過軟件對時隙動態(tài)配置 對功率控制的要求不嚴格 是時隙受限和干擾受限系統(tǒng)典型應用：GSM 系統(tǒng)34FrequencyCDMAPowerTime用戶識別：碼字主要技術特點： 每個基站只需一個射頻系統(tǒng) 每個碼字傳輸一路數(shù)字信號 每個用戶共享時間和頻率 是一個多址干擾受限系統(tǒng) 需要嚴格的功率控制 需要定時同步 軟容量、軟切換，系統(tǒng)容量大 抗衰落、抗多徑能力強典型應用：cdma IS-95 系統(tǒng)35碼分多址（CDMA）技術技術要點：每個用戶使用一個碼字，時間/頻率共享36空分多址（SCDMA）技術技術要點：用戶在空間不同的位置用戶識別：空間位置主要技術特點： 減少多徑時延擴展和多徑衰

7、落； 減低共道干擾； 提高頻譜利用率； 降低中斷概率； 提高發(fā)送射效率40按覆蓋方式分類了解大區(qū)制小區(qū)制Ad hoc49作業(yè)1、蜂窩通信的雙工方式分為哪兩種？頻分（FDD）時分(TDD)2、移動通信發(fā)展的歷史及每一代的特點？PPT153、移動通信的特點？移動性 惡劣的無線傳播環(huán)境 多址接入 干擾受限 無線資源瓶頸 移動終端體積受限 個人化4、蜂窩通信的分類？按網絡功能分類 按多址方式分類 按雙工方式分類按覆蓋方式分類5、目前的多址方式有哪幾種以及各自的特點？PPT33-3633.1引言 電波傳播的基本特性 三種電波傳播機制 大尺度衰落 小尺度衰落343.1.1 電波傳播的基本特性一、 電波傳播

8、方式及特點電磁波從發(fā)射機發(fā)出，傳播到接收天線，可以有不同的傳播方式，主要的傳播方式四種:地球面電離層5地波傳播：是一種沿著地球表面?zhèn)鞑サ碾姶挪ǎQ為地面波或表面波傳播，簡稱地表波。天波傳播：電波向天空輻射并經電離層反射回到地面的傳播方式稱為天波傳播，也稱電離層傳播。直射波傳播：電波從發(fā)射天線直射到接收天線的傳播方式，稱為直射波傳播，有時也稱視距傳播或視線傳播，其信號最強。散射傳播：這種傳播主要是由于電磁波投射到大氣層（如對流層）中的不均勻氣團時產生散射，其中一部分電磁波到達接收地點。其信號最弱。電磁波的波長不同，傳播方式與特點也不一樣。但電磁波在傳播過程中有些特性，主要有下列幾點：11二、 V

9、HF、UHF頻段的電波傳播特性 當前陸地移動通信主要使用的頻段為VHF和UHF，即150MHz，450MHz、900MHz和1800MHz。 為何移動通信通信主要使用VHF和UHF頻段？1、VHF/UHF頻段適合于移動通信： 從VHF/UHF頻段電波的傳播特性來看，主要是視距范圍內，一般為幾十公里，而大部分車輛的日常移動半徑在幾十公里范圍內，因此，這個頻段適合于移動通信。2、天線長度決定波長，這個頻段信號發(fā)射和接收時，所使用的無線較短便于移動。3、抗干擾能力強：VHF/UHF頻段，可以使用較小的發(fā)射功率獲得及愛好的信噪比。18 當收、發(fā)天線增益為0dB，即當GR = GT =1時，接收天線上獲

10、得的功率為： 由上式可見，自由空間傳播損耗Lbs可定義為：（3-12）（3-13）一般認為，在移動通信系統(tǒng)中，影響傳播的三種3.1.2 三種電波傳輸機制最基本的傳播機制為反射、繞射和散射。 反射：反射發(fā)生于地球表面、建筑物和墻壁表面，當電磁波遇到比其波長大的多的物體時就會發(fā)生反射。反射是產生多徑衰落的主要因素。 繞射：當接收機和發(fā)射機之間的無線路徑被尖利的邊緣阻擋時會發(fā)生繞射。由阻擋表面產生的二次波分布于整個空間，甚至繞射于阻擋體的背面。當發(fā)射機和接收機之間不存在視距路徑（LOS，Line of sight）（視距路徑是指移動臺可以看見基站天線；非視距（NLOS）（非視距是指移動臺看不見基站天

11、線），圍繞阻擋體也產生波的彎曲。 散射：散射波產生于粗糙表面、小物體或其它不規(guī)則物體。在實際的移動通信系統(tǒng)中，樹葉、街道標志和燈柱等都會引發(fā)散射。22天線無線發(fā)33地面繞射直射障礙物反射小結 當電波遇到比波長大得多的物體時發(fā)生反射，反射發(fā)生于地球表面、建筑物和墻壁表面。 當電波穿行的介質中存在小于波長的物體并且單位體積內阻擋體的個數(shù)非常多時，發(fā)生散射。 散射波產生于粗糙表面、小物體或其他不規(guī)則物體。在實際的通信系統(tǒng)中，樹葉、街道標志和燈柱等都會發(fā)生散射。散射體干擾散射天線移動熱噪聲 無線收3.1.3 大尺度衰落 大尺度衰落：用于表征由于移動臺經過較大距離的運動而引起的平均接收信號功率衰減或者路

12、徑損耗。 大尺度傳播模型描述的是發(fā)射機與接收機之間長距離上的平均場強變化，用于估計無線覆蓋范圍的傳播模型。 大尺度衰落主要受路徑損耗和陰影衰落的影響。3435陰 影 效 應 陰影衰落是移動無線通信信道傳播環(huán)境中的地形起伏、建筑物及其它障礙物對電波傳播路徑的阻擋而形成的電磁場陰影效應。 陰影衰落的信號電平起伏起是相對緩慢的，又稱為慢衰落。慢衰落是以較大的空間尺度來度量的衰落。 慢衰落速率主要決定于無線電傳播地形和地物的分布、高度有關，即移動臺周圍地形，包括山丘起伏，建筑物的分布與高度，街道走向，基站天線的位置與高度，移動臺行進速度等，而與頻率無關。 小尺度衰落簡稱衰落，是指無線信號在經過短時間或

13、者短距離傳播后其幅度快速衰落，從作用范圍角度稱為小尺度衰落。 這種衰落從衰落速度角度成為快衰落。 小尺度衰落主要表現(xiàn)為：多徑效應和多普勒頻移。373.1.4小尺度衰落3838多徑效應 起因： 由多條路徑來的接收電波到達時間不同。 從時間域上看: 接收信號的波形展寬，包絡近似為指數(shù)曲線。39 多徑效應的主要表現(xiàn)：1、經過短距或短時傳播后信號強度的急速變化；2、在不同多徑信號上，存在著時變的多普勒引起的隨機頻率調制；3、多徑傳播時延引起的擴展。多普勒頻移 當移動臺在運動中通信時，接收信號頻率會發(fā)生變化，稱為多普勒效應。433.2移動多徑信道參數(shù) 時間色散參數(shù)（頻率選擇性） 頻率色散參數(shù)（時間選擇性

14、）43653.2.4 衰落信道的統(tǒng)計特性由于無線移動信道里的多徑現(xiàn)象，使得接受信號的包絡呈現(xiàn)小尺度衰落，研究表明，包絡一般服從瑞利分布或萊斯分布。在移動無線信道中，瑞利衰落分布是常見的用于描述平坦衰落信號或獨立多徑分量接受中包絡的時變統(tǒng)計特性的一種衰落類型。萊斯衰落分布是由于在瑞利衰落分布的基礎上，存在一條直射路徑的影響而造成的。瑞利分布和萊斯分布常用來描述從多徑信道接收的信號的統(tǒng)計起伏性，它們都屬于小尺度傳播模型，描述的是短距離（幾個波長）或短時間（秒級）內的接收場強的快速波動 。683.2.4.1 瑞利衰落分布 當信道中不存在一個較強的直達徑時，其接收信號包絡服從瑞利衰落分布。當發(fā)射機和接

15、收機之間有相互移動時，散射信道（多徑信道）的時變性使得接收波形的同相分量和正交分量之和的幅度也是時變的。693.2.4.2 萊斯衰落分布 當存在視距傳播時，則信號在如上所述的“瑞利衰落”多徑上疊加了一個主要的穩(wěn)態(tài)（非衰落）信號分量。包絡檢波器的輸出端就會在隨機多徑分量上疊加一個直流分量，所以包絡服 ut從萊斯分布。正如從熱噪聲中檢測出正弦波一樣，主要的信號到達時附有許多弱多徑信號，形成萊斯分布，即包絡ut滿足72 作業(yè)1、移動信道可以分為哪幾類？每一類的特點 及應用，每一種信道類型的信號包絡分布？答：分為大尺度衰落、小尺度衰落大尺度衰落用于表征由于移動臺經過較大距離的運動而引起的平均接收信號功

16、率衰減或者路徑損耗。用于估計無線覆蓋范圍的傳播模型。主要受路徑損耗和陰影衰落的影響包絡分布 陰影效應導致的路徑損耗為隨機的對數(shù)正態(tài)分布小尺度衰落，是指無線信號在經過短時間或者短距離傳播后其幅度快速衰落，從作用范圍角度稱為小尺度衰落。小尺度衰落主要表現(xiàn)為：多徑效應和多普勒頻移。包絡分布 瑞利衰落分布 萊斯分布 2、自由空間傳播損耗模型？3、什么是多徑效應？起因：由多條路徑來的接收電波到達時間不同。從時間域上看:接收信號的波形展寬，包絡近似為指數(shù)曲線。多徑效應的主要表現(xiàn)：1、經過短距或短時傳播后信號強度的急速變化；2、在不同多徑信號上，存在著時變的多普勒引起的隨機頻率調制3多徑傳播時延引起的擴展。

17、4、什么是多普勒頻移？當移動臺在運動中通信時，接收信號頻率會發(fā)生變化，稱為多普勒效應。74信道的頻率選擇性信道的時間選擇性3.3 移動衰落信道分類小尺度衰落信道的分類平坦衰落信道頻率選擇性衰落信道快衰落信道慢衰落信道83信道的時延擴展遠遠小于信號周期平坦信道頻域：不同的頻率分量經歷了相同的衰落時域：接收信號只經歷了一個可分辨徑的衰落這時接收信號的波動可以表示為發(fā)送信號和信道沖激響應的乘積信道的時延擴展大于信號周期頻率選擇性衰落信道頻域：不同的頻率分量經歷了不同的衰落時域：接收信號經歷了多個可分辨徑的衰落這時接收信號的波動可以表示為發(fā)送信號和多徑信道的卷積TS C 且 BS D衰落信道分類平坦衰

18、落信道頻率選擇性衰落信道快衰落信道（小尺度衰落）慢衰落信道（大尺度衰落）基于參數(shù)時延擴展多普勒擴展?jié)M足條件BS BS BC 且TS T BTS BD92小尺度衰落信道分類4卷積碼是將發(fā)送的信息序列通過一個線性的、有限狀態(tài)的移位寄存器而產生的碼。(n,k,m)卷積碼是對每段長為k的信息組以一定規(guī)則增加r=n-k個校驗元，組成長為n的碼段。N=m+1稱為編碼約束長度R=k/n稱為此卷積碼的碼率列m （譯碼）。由于m與碼序列c編碼器輸出估值序列m。顯然，當m m時，譯碼器就產23糾錯譯碼器的主要任務是根據(jù)接收序列R和信道的特征，在譯碼器中按照一定的規(guī)則（譯碼算法），由R得到信息序列m的估值序之間有一

19、一對應關系，所以這就是等價于譯碼器根據(jù)R和信道的特征，產生一個碼字的生了錯誤譯碼。 32 Viterbi譯碼算法是在序列整體似然度這個意義上，是卷積碼的最佳譯碼算法。 但我們也提到，Viterbi算法的計算量和存儲量在約束長度較長的時候是不現(xiàn)實的。 在Viterbi發(fā)現(xiàn)最佳算法之前曾有幾種其他卷積譯碼算法，簡單介紹一下。331.序列譯碼算法。范諾的序列譯碼算法是用一次考察一條路徑的方法尋找通過網格圖的最大可能路徑。它為正確路徑的度量上加上一個平均值，為每一錯誤的路徑的度量減去一個平均值。2.堆棧算法。堆棧算法是序列算法的一類，是杰林克（Jelinek，1968年）和齊改基洛夫（Zigangir

20、ov，1966年）分別提出的。它只取可能性較大的路徑，并按度量從大到小的順序從堆棧的頂端往下排。343反饋譯碼。在反饋譯碼中，譯碼器根據(jù)從j級到j+m級計算得到的度量對第j級上的信息比特進行硬判決，該信息比特判決為“0”還是“1”，取決于由j級開始到j+m級終止這段區(qū)間里，具有最小漢明距離的路徑在第j級發(fā)出的分支是包含“0”還是“1”。4軟輸出算法。在Viterbi算法中，軟輸出尺度是判決序列與接收符號序列間的歐氏距離，而不是單個符號的距離，軟輸出Viterbi算法可為每個解碼符號提供一個可靠性尺度，具體實現(xiàn)會在以后的章節(jié)詳細介紹。4.2Turbo碼4.2.1 Turbo碼的編碼1.總體結構T

21、urbo碼的編碼器由一個交織器和兩個成員編碼器構成，兩個成員編碼器的結構可以不同也可以相同，第一個成員編碼器的輸入端直接為系統(tǒng)輸入信源，而另一個編碼器的輸入則是系統(tǒng)碼經過Turbo碼的交織器后的交織碼。36494-2-2 Turbo碼的譯碼無論是采用任何算法，Turbo碼的譯碼器總體結構是一樣的，其譯碼的總體思想是迭代譯碼。504.2.2.1 迭代譯碼原理迭代譯碼器是由兩個軟輸入軟輸出（SISO）譯碼器DEC1和DEC2串行級聯(lián)組成，如圖4-2-5所示，其中的交織器與編碼器中使用的相同。譯碼器DEC1對與成員編碼器RSC1編碼輸出相對應的接收信號進行編譯，產生關于信息序列中每一比特的似然信息，

22、將其中的外信息分離出來經過交織后送給DEC2。列 C1CK CN們的編碼輸出結果可以認為是序R1 R1RK RN524.2.2.2 MAP算法的推導和實現(xiàn) 假設編碼器中的卷積編碼器有K個寄存器，在第K個時刻，編碼狀態(tài)可以表示為：Sk=(ak，ak-1，.ak-K+1)是其中Rk=（xk，yk），xk，yk被定義為：xk=（2dk-1）+ik（4-2-2）yk= (2Yk-1) +qk（4-2-3）N也就是說編碼器的狀態(tài)總共有2K個。由于在編碼時刻進行了歸零處理，所以我們還可以假設編碼器初始狀態(tài)是S0=（0,0,0），最后狀態(tài)的SN也是“0”，即S0=SN.我N然后把這個序列送入高斯無記憶的信道

23、，接收到的信號1.SOVE算法的推導與描述驗證概率表示為：p(s(m)p(y)p(s(m) / y) p(y / s(m)（4-2-20）其中Sm表示狀態(tài)序列；用y表示接受信號序列；m表示(m)由于m與信息序列一一對應，維特比譯碼算法就是尋找后驗概率p（S（m）、y）最大的信息序列。然后根據(jù)貝葉斯定理，此后驗概率可以表示為上式（4-2-20）611764.5.4 自適應編碼調制技術177產生原因無線信道的信道容量是一個時變的隨機變量，要最大限度地利用信道容量，使得傳輸技術能夠適應信道環(huán)境的變化，又滿足高速數(shù)據(jù)速率的要求，只有使發(fā)送速率也是一個隨信道容量變化的量，也就是使編碼調制方式具有自適應特

24、性。自適應編碼調制技術根據(jù)不同的信道條件、選擇不同的調制方式，使得信息數(shù)據(jù)的傳輸速率自適應地調整，以實現(xiàn)在維持一定QoS要求的前提下，提高峰值傳輸速率和平均傳輸速率。自適應編碼技術主要包括速率適配Turbo碼和高階調制的結合等，自適應編碼調制系統(tǒng)是根據(jù)系統(tǒng)的C/I測量或者相似的測量報告決定編碼和調制的格式，編碼一般采用RCPT即速率適配刪除Turbo碼，調制可以采用BPSK,QPSK和一些高階調制。通常與type-II HARQ或者type-III HARQ結合使用。1804.6混合自動請求重傳4.6.1 差錯控制技術簡介及傳統(tǒng)ARQ4.6.1.1 差錯控制技術簡介4.6.1.2 傳統(tǒng)ARQ4

25、.6.2 混合ARQ（HARQ，Hybrid ARQ）4.6.2.1 type-I HARQ4.6.2.2 type-II HARQ4.6.2.3 type-III HARQ4.6.3 HARQ的應用4.6.3.1 HARQ在UMTS中的應用4.6.3.2 HARQ在cdma2000-1 EV-DV中的應用182在數(shù)字系統(tǒng)中，利用糾錯碼或檢錯碼進行差錯控制的方式大致有以下幾類：（1）重傳反饋方式（ARQ）（2）前向糾錯方式（FEC）（3）混合檢錯方式（HEC）（1）重傳反饋方式在這種方式中，發(fā)送端發(fā)送能夠檢錯的碼，接收端收到通過信道傳來的碼后，譯碼器根據(jù)該碼的編譯規(guī)則，判斷收到的碼序列中有無錯

26、誤，并通過反饋信道把判決結果用判決信號告送發(fā)送端。發(fā)送端根據(jù)這些判決信號，把接收端認為有錯的消息再次傳送，知道接收端認為正確為止。 優(yōu)點：整個系統(tǒng)的糾錯能力極強，且適應性好，與信道干擾的變化基本無關。缺點：要求有反饋信道，收發(fā)兩端統(tǒng)一于較復雜的控制系統(tǒng)，且通信的連貫性，實時性較差。183退回N步ARQ(GBN-ARQARQ停止等待式ARQ(Stop-and-WaitARQ連續(xù)式ARQ ARQ)選擇重發(fā)ARQ（SK-ARQGo-Back-NSelective-Repeat ARQ188ARQ技術僅僅是在重傳機制方面起到了作用，對于接收端和發(fā)送端的很多環(huán)節(jié)都沒有改進。而且由于當時沒有將FEC引入A

27、RQ中，使得原始的ARQ并沒有糾錯的功能，只有見錯的功能。根據(jù)ARQ具體實現(xiàn)方式的不同，可以分成以下幾類：223 作業(yè)1、（n,k,m）卷積碼的中每個字母的含義？碼率？2、卷積碼的譯碼方法有哪些？3、ARQ的含義？4、HARQ的含義及幾種不同的分類？24.1信道估計信道估計技術主要分為盲估計和非盲估計兩種具體方法有：1.數(shù)據(jù)輔助信道估計（Data Aided Channel Estimation）2.判決引導信道估計(Decision-Directed Channel Estimation)3.盲信道估計(Blind Channel Estimation)4.2擴頻接收技術4.2.1擴頻基本原

28、理擴頻技術是一種信息傳輸技術，其傳輸信息的帶寬大于信息傳輸所需帶寬，帶寬的擴展通過與所傳信息無關的擴頻碼和調制實現(xiàn)。它通過在確定信號中引入冗雜和增加隨機性來對抗干擾和實現(xiàn)加密。6C W log 2 1具體地說，有以下用途： 可以對抗或抑制干擾的有害影響 可以用低功率發(fā)送信號，實現(xiàn)隱蔽信號。根據(jù)仙農公式，如果保持信道容量C不變，增大帶寬W可以換來信噪比S/N的減小。擴頻技術最早應用在軍事通信中 可以實現(xiàn)信息的保密。如果接收端不知道發(fā)送端使用的擴頻碼，就不可能接觸信息，從而實現(xiàn)了保密。7 S N 擴頻數(shù)字通信系統(tǒng)模型的框圖信道編碼器信道譯碼器調制器解調器信道擴頻碼發(fā)生器擴頻碼發(fā)生器信息序列輸出數(shù)據(jù)

29、擴頻技術有幾下幾種常見方式：813假設經過解擴后干擾的單邊功率譜密度為 N0 ，則殘余干擾的功率為P(iwr) N0B而干擾信號的整個功率為P(iwr) N0WSS于是有B 1P(iwr w P(iw)WSS GG稱為擴頻增益或處理增益，它是擴頻系統(tǒng)中一個非常重要的參數(shù)。擴頻增益的含義是由于擴展發(fā)送信號的帶寬而獲得的抗干擾能力的增益。此時擴頻增益為W SS T bB T CG W2nW n 194.2.1.2擴頻碼1.Walsh碼 Walsh函數(shù)集是完備的非正弦性正交函數(shù)集，離散Walsh函數(shù)簡稱為Walsh序列或Walsh碼。 Walsh碼可應用于擴品中，由Walsh矩陣的行（列）構成 若用

30、Wk表示k階Walsh矩陣，則Walsh矩陣有如下遞推關系：W1 (0),W2n1 2W2n W2n ,由此可得：W 1 (0),W 2 0 00 ,W 41 0000 0101 0011 0110 將“0”映射為“+1”，“1”映射為“-1”，則由 W4 的行（列）構成的長度為4的，以+1或-1表示的Walsh序列為：w4(0,t):1111 w4(1,t):1111w4(2,t):1111 w4(3,t):11112023 對于Walsh函數(shù)來說，同步非常重要。不同步時，Walsh函數(shù)的互相關函數(shù)有較大的旁瓣值，這些旁瓣值構成了用戶信號間的干擾，即多址干擾（MAI）; Walsh函數(shù)的自相

31、關函數(shù)也有較大旁瓣值，嚴重影響了碼的性能。242.偽隨機碼偽隨機碼（即PN碼）又稱偽隨機序列，它是具有類似于隨機序列基本特性的確定序列。廣泛應用二進制序列，由“0（+1）”和“1（-1）”組成。均衡性：“0”、“1”出現(xiàn)的機會均等游程特性：序列中連續(xù)“0”或連續(xù)“1”稱為游程。連續(xù)“0”或連續(xù)“1”的個數(shù)稱為游程的長度。序列中長度為n的游程數(shù)占游程總數(shù)的 12n相移特性：一個序列錯開一位或多位得到的序列與原序列相比，對應位置會有一半不相同。近似滿足上述三個特性的確定序列稱為偽隨機序列。273.Gold碼 Gold碼是由m序列派生出的一種偽隨機碼，由m序列的優(yōu)選對移位模2加構成。 Gold碼具有

32、類似于m序列的偽隨機性，但其同長度不同序列的數(shù)目比m序列多得多。284.2.1.3 擴頻技術在移動通信中的應用目前，CDMA系統(tǒng)采用DSSS方式。以IS-95為例，各個用戶同時工作于同一載波，必然相互干擾，為了把干擾降到最低限度，碼分多址必須與擴頻技術結合起來使用。在前向鏈路和反向鏈路中，傳輸?shù)男盘柖际荄S擴頻信號，其碼片速率為1.2288Mchip/s。前向信道的擴頻調制原理圖Walsh碼I信道碼Q信道碼基帶濾波器調制s(t)基帶濾波器cosctsinct304.2.2 RAKE接收機 信號經過多徑信道，接收機相繼收到從多條傳播路徑傳來的發(fā)射信號，這些信號具有隨機的幅度和時延。 在CDMA系

33、統(tǒng)中，偽隨機碼具有很好的自相關性。室外環(huán)境中多徑分量的時延通常較大，如果碼片速率選擇得當?shù)脑?，偽隨機序列的低自相關性就能保證多徑分量間相關性非常小。當各條路徑的傳播時延相當于或大于碼片周期時，多徑信號就可以看作是互不相關的噪聲，利用偽隨機碼很好的相關性進行多徑分離。當傳輸信號帶寬遠大于信道的相關帶寬時，信道是頻率選擇性衰落信道，信號在這種信道中傳輸會發(fā)生嚴重的失真。在CDMA擴頻系統(tǒng)中，碼片帶寬遠大于信道的相關帶寬是一種獲得分集的有效辦法。 與單徑分量提供的信號估計相比，各相關器的輸出通過加權獲得合并信號，所提供的對發(fā)射信號的估計更為準確。使用僅有一個相關器的接收機：一旦該信號受到嚴重的干擾，

34、接收機很有可能無法恢復原信號，誤碼率提高。使用RAKE接收機：一個相關器的輸出信號受損，其他的有可能完好，加權以后受損信號的影響會降低。RAKE接收機將 M個獨立接收合并得到的統(tǒng)計結果進行最終判決，它的這種分集接收的形式很好的克服了信號的多徑衰落，從而改善了CDMA的接收性能。3649作業(yè):1、信道估計的方法有哪些？2、Walsh碼是如何生成的，并舉例說明。3、在同一小區(qū)中有3個用戶，分別是用用戶1、2、3，他們發(fā)送的信號是 s1(t) 、s2(t)、s3(t)，每個用戶個分配一個Walsh碼，分別是 w1(t) 、 w2(t)和 w3(t) ，請問如何將每個用戶的信號提取出來？i j w 0

35、 i j ( ) ( ) t r t w 50答：接收端收到的信號可以表示為由于則r(t) s1(t)w1(t) s2(t)w2(t) s3(t)w3(t)w1 i js1 1(t)s1(t)w1(t) s2(t)w2(t) s3(t)w3(t)*w1(t)s1(t)5353 在頻率選擇性衰落多徑信道中，信道的響應特性是時變的。對這樣的信道，我們不可能設計出固定的最佳解調器。通信系統(tǒng)中也因為信道的衰落效應和多徑現(xiàn)象產生信號畸變而造成碼間干擾（ISI,Inter-Symbol Interference）。 當碼間干擾相當嚴重的時候，如果我們不加入特殊設備進行補償和抑制，傳輸信號會受到干擾而產生比

36、較高的差錯率，導致傳輸系統(tǒng)性能的惡化。解決這個問題的一個方案就是使用一種補償或者減少接收信號中ISI的技術，這種技術叫作均衡，而這種ISI的補償器我們稱之為均衡器。5454 在本節(jié)，我們將重點介紹兩種均衡器基于最大似然準則（MLSE）實現(xiàn)的均衡器根據(jù)時變信道的信道響應的變化而調整系統(tǒng)系數(shù)的線性均衡器。在本章結尾，我們還將簡略介紹自適應均衡器和盲均衡器。 CDMA系統(tǒng)通常工作在頻率選擇性衰落多徑信道中，這樣用戶受到碼片間干擾（ICI）影響，均衡器同樣可以在某些場合中運用于CDMA系統(tǒng)。根據(jù)傳輸錯誤概率最優(yōu)的次優(yōu)的自適應均衡器自適應均衡器的工作方式訓練模式 、 跟蹤模式系統(tǒng)發(fā)射機發(fā)送一段已知的定長

37、訓練序列，使接收機得到信道的初始特性并對均衡器做出正確的設置該序列的長度應該等于或者超過均衡器的長度。均衡器徑根據(jù)遞歸算法來估計信道特性，并且修正均衡器的系數(shù)來對信道特性的時變特性做出補償。78784.4多用戶檢測技術多用戶檢測技術是最近十年以來移動通信領域的研究熱點之一，與CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)的應用有直接關系。CDMA系統(tǒng)的統(tǒng)一頻率復用和實際中所采用擴頻碼不完全正交，導致CDMA系統(tǒng)存在嚴重的系統(tǒng)內干擾。復用導致的小區(qū)間干擾擴頻碼不完全正交導致的小區(qū)內干擾CDMA蜂窩系統(tǒng)的系統(tǒng)容量主要取決于系統(tǒng)內干擾即CDMA蜂窩系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng)81CDMA系統(tǒng)存在小區(qū)內干擾，常常發(fā)生以下情形：82C

38、DMA系統(tǒng)內的干擾導致的另一個問題遠近效應CDMA系統(tǒng)存在小區(qū)內干擾，常常發(fā)生以下情形：基站接收信號中，離基站較近用戶的信號大于處于小區(qū)邊緣用戶的信號，由于擴頻碼的不完全正交導致后者的信號湮沒在前者的干擾中。83CDMA系統(tǒng)存在的干擾：多徑干擾AWGN干擾多用戶干擾傳統(tǒng)CDMA接收機不考慮MAI,只采用匹配濾波器和RAKE接收機來對抗AWGN和多徑干擾。 傳統(tǒng)接收機的前端是一個匹配濾波器組，每個匹配濾波器對應當前用戶的擴頻序列來最大化其輸出信噪比（SNR），隨后采用RAKE接收機對多徑信號進行合并84采用 用RAKE接收機時，必須采用一些手段來對抗 抗CDMA系統(tǒng)的不利之處：1. 采用好的擴頻

39、碼設計，減少擴頻碼之間的相關性2. 采用快速功率控制來消除“遠近效應”3. 采用類似SDMA或者智能天線等技術減少干擾源4. 采用先進的多用戶檢測技術取代傳統(tǒng)的接收機，達到干擾消除的目的。5. 上述方式的組合這幾種方案從不同的角度對CDMA系統(tǒng)的干擾問題做出了相應的解決方案，不僅可以結合使用，而且其中一種技術的應用可以緩解對其它技術的要求。從1986年Verdu提出多用戶檢測的概念以來，多用戶檢測技術的研究成為近十年來CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)檢測技術研究的一個重點。增強單用戶技術聯(lián)合檢測技術（JD）干擾消除技術（IC）86單用戶檢測單用戶檢測技術接收機不需要干擾用戶的信息，檢測過程中也只針對目

40、標用戶，不對干擾用戶的數(shù)據(jù)進行檢測多用戶技術檢測通過對目標用戶和干擾用戶的數(shù)據(jù)進行檢測來達到減小干擾影響的目的匹配濾波器組檢測多用戶檢測增強單用戶技術聯(lián)合檢測技術（JD）干擾消除技術（IC）87多用戶檢測聯(lián)合檢測技術對匹配濾波器組輸出的數(shù)據(jù)采用一些非線性或非線性處理將目標信號和干擾信號同時檢測出來干擾消除技術用檢測出來的信號的數(shù)據(jù)重新生成干擾信號，并從總得接收信號中將這部分干擾減去，達到干擾消除的目的94聯(lián)合檢測的分類 按照具體實現(xiàn)方法分類 非線性算法 線性算法 判決反饋算法 按照優(yōu)化準則分類 最優(yōu)聯(lián)合檢測算法 次優(yōu)聯(lián)合檢測算96聯(lián)合檢測為系統(tǒng)帶來的好處： 降低干擾。 擴大系統(tǒng)容量。 消弱“遠

41、近效應”的影響。 降低功控的要求。974.4.2 干擾消除 干擾消除包括干擾信號的估計、再生和消除等處理。 干擾消除分為三類： 串行干擾消除（SIC） 并行干擾消除（PIC） 混合干擾消除（HIC）99SICMUD首先判決是對最強信號作出的，因而其受多址干擾的影響最小，判決最準確；其次，其他用戶判決前減掉了最強的多址干擾信號。好處：運算速度要快，以避免給弱用戶帶來較大的時延。要求：SIC與PIC105作業(yè)1、均衡器的作用是什么？2、簡述自適應均衡器的2種工作方式。3、對抗CDMA系統(tǒng)的MAI的方法有哪些？4、簡述什么是遠近效應？5、簡述聯(lián)合檢測的2大方法及其基本思想？6、簡述聯(lián)合檢測的作用。分

42、集技術分集技術基本思想:如果在某一維中某一點上經歷了深度衰弱，而另外同一維中相距足夠遠的一點上傳輸?shù)莫毩⑿盘枀s可能沒有經歷深度的衰弱，仍可能含有較強的信號，對許多點上的信號按一定的規(guī)則合并就可以是接收到有用信號能量最大?？臻g分集時間分集頻率分集極化分集55元 分別使用同樣的Walsh碼對18如何恢復原來的碼兩路信號進行解擴并將其合并答：OTD可以應用于發(fā)射天線數(shù)目大于2的系統(tǒng)18315.1.2閉環(huán)發(fā)射分集本質上：閉環(huán)發(fā)射分集是自適應的。閉環(huán)發(fā)射分集的主要問題？反饋精度反饋差錯反饋延遲3143作業(yè)1、簡述分集思想的基本思想及分類？2、如何解調出正交發(fā)射分集中每個用戶的信息？。4、閉環(huán)發(fā)射分集的主

43、要問題是什么？133作業(yè)1、簡述自適應天線陣列的定義。在這種方法中，加入了到達角（DoA）檢測來判 斷干擾源 所在的方位，進一步調制天線的輻射模式，把零點對準干擾所在的方位零陷干擾。更進一步的話，可以使用特殊的算法和空間分集技術來進行多徑合并。這些技術所遵循的就不再是使接收功率最大化，而是使接收到的信噪比（SNR或SINR）最大化。1616.5多輸入多輸出（MIMO）技術5.5.1MIMO系統(tǒng)簡介為未來的無線通信方面存在提供巨大容量的潛力161204204210210發(fā)動機采用循環(huán)變動結構的優(yōu)越性 ？答：避免了某一路數(shù)據(jù)因為信道條件的不好而導致連續(xù)的誤碼，從而影響整個接收機的性能。219 作業(yè)

44、1、智能天線的分類？2、BLAST的分類？對角結構 垂直結構 水平結構63智能天線的分類智能天線波束切換空間信號處理空時信號處理空時信號聯(lián)合檢測4種同步：載波同步符號同步樣值同步樣值定時同步樣值頻率同步重要性比較載波同步和樣值頻率同步破壞了子載波間的正交而帶來了信噪比損失，所以兩者尤為重要。符號同步和樣值定時同步相對于載波同步和樣值頻率同步的重要性小一點，它們只引起接受符號相位的旋轉，所以后兩者是OFDM同步問題的關鍵。55偏差種類載波相位偏差樣值定時偏差波頻率偏差樣值頻率偏差符號定值偏差引起接收信號相位的旋轉對系統(tǒng)性能的影響只引起接收信號相位的旋轉不會帶來幅度 Ik,k 的變化帶來了信號幅度

45、 Ik,k 的變化從而導致子載波間的干擾91（三）同步偏差對OFDM系統(tǒng)性能的影響4. 總結92同步偏差載波頻率偏差樣值頻率偏差固定載波相位偏差相對抖動固定符號定時偏差定時抖動信噪比損失所有子載波損失相同，N越大損失越大不同子載波損失不同，N越大損失越大無所有子載波損失相同，與N無關無不同子載波損失不同，與N無關備注FFT之前進行估計并補償，可避免性能損失FFT之前進行估計并補償，可避免性能損失只引起相位旋轉損失與單載波相同只引起相位旋轉平均損失與單載波差不多93(四)OFDM系統(tǒng)中的各種同步算法同步一般分為捕獲和跟蹤兩步連續(xù)傳輸數(shù)據(jù)符號的系統(tǒng)（DAB，DVA）允許有相當長的時間先去捕獲同步，然后再轉到跟蹤模式突發(fā)方式傳輸?shù)南到y(tǒng)（如WLAN）傳輸不連續(xù)，需在很短時間內獲得同步，所以基本上使用訓練信息以降低傳輸效率而獲得可靠同步94同步算法同步過程捕獲階段粗同步細同步跟蹤階段同步實施步驟粗同步細同步跟蹤96由于OFDM各子信道寬帶較小對載波頻率偏