第五章抗衰落技術(shù)

第五章抗衰落技術(shù)第一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五內(nèi)容分集技術(shù)時域分集技術(shù)頻域分集技術(shù)第二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.1分集技術(shù)分集技術(shù)是抗衰落的有效措施之一分集技術(shù)可以分為宏觀分集和微觀分集宏觀分集——陰影衰落微觀分集——微觀衰落合并技術(shù)——獲得M個相互獨(dú)立的多徑信號分量，然后對它們進(jìn)行處理以獲得信噪比的改善第三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.1分集技術(shù)基本思想把接收到的多個衰落獨(dú)立的信號加以處理，合理地利用這些信號的能量來改善接收信號的質(zhì)量。作用充分利用接收信號的能量,減小在平坦性衰落信道上接收信號的衰落深度和衰落的持續(xù)時間.第四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.1.1宏觀分集圖5-1宏觀分集第五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五設(shè)基站A接收到的信號中值為mA,基站B接收到的信號中值為mB,它們都服從對數(shù)正態(tài)分布。若mA>mB,則確定用基站A與移動臺通信；若mA<mB,則確定用基站B與移動臺通信。如圖中，移動臺在B路段運(yùn)動時，可以和基站B通信；而在A路段則和基站A通信。5.1.1宏觀分集第六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.1.2微觀分集的類型信號衰落所呈現(xiàn)的獨(dú)立性是多方面的，如時間、頻率、空間、角度、以及攜帶信息的電磁波極化方向等等。常見的有：1.時間分集

通過在不同的時間間隔多次傳送同樣的信號來實(shí)現(xiàn)的，且時間間隔大于信道的相干時間。時間分集對處于靜止的移動臺是無用的。2.頻率分集

兩個載波的間隔大于信道的相干帶寬。3.空間分集使用多個發(fā)送或接收天線實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的衰落路徑分集方式叫做空間分集。接收分集中不需要增加發(fā)射功率或帶寬，通過分集信號進(jìn)行相干合并能提高接收信號的信噪比。發(fā)射分集中有很多根發(fā)送天線，總的發(fā)射功率是各天線上發(fā)送功率之和。發(fā)送分集的設(shè)計(jì)與發(fā)送端是否知道信道信息有關(guān)；當(dāng)已知信道信息時，發(fā)送分集與接收分集類似；當(dāng)未知信道信息時，需借助Alamouti方案來獲得發(fā)送增益。第七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.1.2微觀分集的類型4.極化分集兩個不同極化的電磁波具有獨(dú)立的衰落特性，發(fā)送端和接收端可以用兩個位置很近但極化方式不同的天線分別發(fā)送和接收信號，以獲得分集效果。實(shí)際應(yīng)用中通常采用正交極化分集，將兩個相互正交的天線振子陣列集成在同一天線體內(nèi)構(gòu)成雙極化天線，其安裝使用均如同單根天線5.角度分集由于地形環(huán)境不同，到達(dá)接收機(jī)的不同路徑的信號可能來自不同的方向，在接收端采用方向性的天線，分別指向不同的信號到達(dá)方向，則每個方向性的天線接收到的多徑信號是互不相關(guān)的。

第八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五空間接收分集圖5-2空間分集示意圖對空間分集而言，間隔距離d與工作波長、地物及天線高度有關(guān)，d越大，相關(guān)性就越弱；分集的路數(shù)越多，分集效果也越好，當(dāng)然系統(tǒng)也就越復(fù)雜。實(shí)際應(yīng)用時，通常在基站的每個扇區(qū)設(shè)置兩副接收天線，接收移動臺的信號，如圖5-2所示。第九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五極化分集這種方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊，節(jié)省空間；缺點(diǎn)是由于發(fā)射功率要分配到兩副天線上，信號功率將有3dB的損失。第十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五頻率分集頻率分集的優(yōu)點(diǎn):與空間分集相比，減少了天線的數(shù)目。缺點(diǎn):要占用更多的頻譜資源，在發(fā)射端需要多部發(fā)射機(jī)。第十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.1.3分集的合并方式及性能

M重分集對這些信號的處理概括為M條支路信號的線性疊加：其中fk(t)為第k支路的信號；αk(t)為第k支路信號的加權(quán)因子。信噪比的改善和加權(quán)因子有關(guān)，對加權(quán)因子的選擇方式不同,形成3種基本的合并方式:選擇合并、最大比值合并和等增益合并。分集效果常用分集改善因子或分集增益來描述，也可以用中斷概率來描述。第十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五在下面的討論中假設(shè)：①每支路的噪聲與信號無關(guān)，為零均值、功率恒定的加性噪聲。②信號幅度的變化是由于信號的衰落，其衰落的速率比信號的最低調(diào)制頻率低許多。③

各支路信號相互獨(dú)立，服從瑞利分布，具有相同的平均功率。5.1.3分集的合并方式及性能第十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五1.選擇合并

在所接收的多路信號中，合并器選擇信噪比最高的一路輸出，這相當(dāng)于在M個系數(shù)αk(t)中，只有一個等于1，其余的為0。最大信噪比判決接收機(jī)MrMr1rs圖5-3分集的選擇合并第十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五1.選擇合并設(shè)第i個支路的信號功率為，噪聲功率為，第i個支路的瞬時信噪比為。選擇式合并方式中，只有全部M個支路的信噪比都達(dá)不到要求，才會通信中斷。若第i個支路中（可檢測的最小信噪比）的概率為，則M個支路中斷概率以表示可得第十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五1.選擇合并由于可得：

設(shè)信號包絡(luò)的起伏服從瑞利分布，可得

則第十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五1.選擇合并若各支路的信號具有相同的方差，即各支路的信號具有相同的噪聲功率，即

令平均信噪比為，由于M個分集支路的衰落是互不相關(guān)的，所有支路的i（i=1，2，…,M）同時小于某個給定值的概率為

第十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五1.選擇合并為了比較不同合并方式的性能，可以比較它們的輸出平均信噪比與沒有分集時的平均信噪比。這個比值稱作合并方式的改善因子，用D表示。選擇合并方式中，由信噪比的概率密度可求得平均信噪比為對*式中的進(jìn)行微分得到的概率密度函數(shù)為

得到在獨(dú)立同分布的瑞利衰落信道下，選擇合并輸出的平均信噪比為第十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五例題1設(shè)傳輸信道為瑞利衰落信道，各支路的平均信噪比相同，均為。當(dāng)發(fā)送端采用BPSK調(diào)制時，接收端每條支路所能接受的信噪比為7dB。試分別求出支路數(shù)M=1,2和3時選擇分集合并方式的中斷概率。解：由題設(shè)知，支路可接受的信噪比和平均信噪比分別為第十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五例題2設(shè)傳輸信道為瑞利衰落信道，各支路的平均信噪比相同，均為。試分別求出支路數(shù)M=2和3時選擇分集合并方式的輸出平均信噪比，并計(jì)算M=3時輸出平均信噪比相對M=2增加的百分比。解：由題設(shè)知，各支路平均信噪比為第二十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五2.最大比值合并

在信號合并前對各路載波相位進(jìn)行調(diào)整并使之同相，然后相加。這樣合并器輸出信號的包絡(luò)為接收機(jī)M相位調(diào)整rMaMaMrM圖5-4分集的最大比合并第二十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五輸出的噪聲功率等于各支路的輸出噪聲功率之和于是合并器的輸出信噪比為希望輸出的信噪比有最大值，使加權(quán)系數(shù)αi滿足2.最大比值合并第二十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五最大比值合并根據(jù)許瓦爾茲不等式則有結(jié)果表明，若第i支路的加權(quán)系數(shù)αi和該支路信號幅度ri成正比，和噪聲功率Ni成反比，則合并器輸出的信噪比有最大值,且等于各支路信噪比之和：第二十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五最大比值合并由于是服從瑞利分布的隨機(jī)變量，假設(shè)每個支路有相同的平均信噪比，則是服從卡方分布的隨機(jī)變量，其數(shù)學(xué)期望為，方差為，可知其概率密度函數(shù)為給定信噪比門限下相應(yīng)的中斷概率為第二十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五例題3考慮兩支路的最大比合并方式，每條支路都是獨(dú)立同分布的瑞利衰落信道，支路的平均信噪比為，當(dāng)接收信噪比門限為7dB時，試計(jì)算采用最大比合并方式的輸出平均信噪比，并比較最大比合并與選擇合并方式的中斷概率的大小。解：由題設(shè)知，各支路平均信噪比為采用最大比合并方式的輸出平均信噪比為第二十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五例題3最大比合并的中斷概率選擇合并方式的中斷概率第二十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五3．等增益合并

各支路的加權(quán)系數(shù)都等于1，合并器輸出的信號的包絡(luò)等于接收機(jī)M相位調(diào)整rMaM=1rM圖5-5分集的等增益合并第二十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五設(shè)各支路噪聲平均功率相等，輸出的信噪比為3．等增益合并第二十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.1.4性能比較等增益合并時由**式可知假定各支路信號不相關(guān)，既有根據(jù)瑞利分布性質(zhì)確定的可得出平均信噪比第二十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.1.4性能比較為了比較不同合并方式的性能，可以比較它們的輸出平均信噪比與沒有分集時的平均信噪比。這個比值稱作合并方式的改善因子，用D表示。

等增益合并最大比值合并選擇合并方式通常用dB表示:D(dB)=10lg(D)),圖5-6給出了各種D(dB)∽M的關(guān)系曲線。第三十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五從圖中可以看出在三種合并方式中，最大比值合并改善最多，其次是等增益合并，最差是選擇合并，這是因?yàn)檫x擇合并只利用其中一個信號，其余沒有被利用，而前兩者把各支路信號的能量都得到利用。5.1.4性能比較圖5-6三種合并方式的改善因子第三十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.1.5分集對數(shù)字移動通信誤碼的影響

把Pe看作是衰落信道中給定信噪比的條件概率。則平式中即為M重分集的信噪比概率密度函數(shù)。下面以二重分集為例說明分集對二進(jìn)制數(shù)字傳輸誤碼的影響。并以差分相干解調(diào)DPSK為例進(jìn)行說明。DPSK的誤碼率為均錯誤概率第三十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五1.

采用選擇合并器的DPSK誤碼特性2.

采用最大比值合并器的DPSK誤碼特性3.

采用等增益合并器的DPSK誤碼特性5.1.5分集對數(shù)字移動通信誤碼的影響第三十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.1.5分集對數(shù)字移動通信誤碼的影響由圖5-7可見，二重分集對無分集誤碼特性有了很大的改善。圖5-7第三十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五三種合并類型性能比較信噪比的改善不同分集重?cái)?shù)其平均信噪比改善程度不同相同分集重?cái)?shù)下，最大比值合并改善信噪比最多，等增益合并接近最大比值合并，選擇式合并改善最少。誤碼率的改善數(shù)字系統(tǒng)中衡量分集效果的指標(biāo)是誤碼率從誤碼率角度比較：

最佳比值合并----最好

等增益合并----其次

選擇式合并----最差第三十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五內(nèi)容分集技術(shù)時域分集技術(shù)自動請求重傳Rake接收交織編碼技術(shù)頻域分集技術(shù)第三十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2隱分集技術(shù)隱分集含義

是指只用一副天線接收信號來實(shí)現(xiàn)分集的技術(shù)。分集作用是隱含在傳輸信號的方式中，而在接收端利用信號處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)分集。隱分集技術(shù)類型自動請求重傳Rake接收交織編碼技術(shù)跳頻技術(shù)直接序列擴(kuò)頻技術(shù)時域分集頻域分集第三十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.1時域分集-自動請求重傳技術(shù)差錯控制技術(shù)是為了實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸下的低誤碼率性能。發(fā)端根據(jù)反饋信道上的鏈路性能，自適應(yīng)地發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)。差錯控制技術(shù)一般分為三類：自動請求重傳（ARQ），前向糾錯（FEC），混合自動重傳（HARQ）。ARQ方式是在發(fā)送端發(fā)送檢錯碼，在接收端根據(jù)譯碼結(jié)果是否出錯，然后通過反饋信道給發(fā)送端發(fā)送一個應(yīng)答信號正確（ACK）或者錯誤（NACK）。發(fā)送端根據(jù)這個應(yīng)答信號來決定是否重發(fā)數(shù)據(jù)幀，直到收到ACK或者發(fā)送次數(shù)超過預(yù)先設(shè)定的最大發(fā)送次數(shù)后再發(fā)下一個數(shù)據(jù)幀。FEC方式是發(fā)端采用冗余較大的糾錯編碼，接收端譯碼后能糾正一定程度上的誤碼。HARQ是把兩種方式結(jié)合起來的一種差錯控制技術(shù)，它能夠使兩者優(yōu)勢互補(bǔ)，提高鏈路性能。第三十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五HARQ的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.HARQ的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用HARQ技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5-8所示，圖5-8HARQ的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第三十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五HARQ的基本思想就是發(fā)送端發(fā)送糾錯碼組，發(fā)送之后并不馬上刪除而是存放在緩沖存儲器中，接收端接收到數(shù)據(jù)幀后通過糾錯譯碼糾正一定程度的誤碼，然后再判斷信息是否出錯。如果譯碼正確就通過反饋信道發(fā)送一個ACK應(yīng)答信號，反之就發(fā)送一個NACK。當(dāng)發(fā)送端接收到ACK時就發(fā)送下一個數(shù)據(jù)幀，并把緩存器里的數(shù)據(jù)幀刪除；當(dāng)發(fā)送端接收到NACK時，就把緩存器里的數(shù)據(jù)幀重新發(fā)送一次，直到收到ACK或者發(fā)送次數(shù)超過預(yù)先設(shè)定的最大發(fā)送次數(shù)為止，然后再發(fā)送下一個數(shù)據(jù)幀。第四十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.1時域分集-自動請求重傳技術(shù)傳統(tǒng)的ARQ技術(shù)有三種典型技術(shù)：停止等待方式(StopandWaitARQ，SW-ARQ)回退N步方式(Go-Back-N-ARQ，GBN-ARQ)選擇重傳方式(Select-Repeat-ARQ，SR-ARQ)第四十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.1時域分集-自動請求重傳技術(shù)2.ARQ的重傳機(jī)制停止等待型（SW-ARQ）SW-ARQ方式就是發(fā)送端在發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀后就處于等待狀態(tài)，直到收到ACK才發(fā)送下一個數(shù)據(jù)幀或者收到NACK之后發(fā)送上一幀數(shù)據(jù)。原理如圖5-9所示。其中、表示經(jīng)過譯碼發(fā)現(xiàn)錯誤的數(shù)據(jù)幀。采用這種方式信道就會經(jīng)常處于空閑狀態(tài)，傳輸效率以及信道利用率很低，不過實(shí)現(xiàn)簡單。圖5-9SW-ARQ重傳機(jī)制第四十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.1時域分集-自動請求重傳技術(shù)回退N步型（GBN）發(fā)送端將N個數(shù)據(jù)幀分為一組，當(dāng)發(fā)送端發(fā)出第一個數(shù)據(jù)幀后，不停止等待，繼續(xù)發(fā)下面的N個數(shù)據(jù)幀，當(dāng)反饋回NACK時，發(fā)送方不但要重傳錯誤的那一幀，還要同時將錯誤幀之后的N個數(shù)據(jù)幀進(jìn)行重傳。GBN-ARQ原理如圖5-10所示。第四十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.1時域分集-自動請求重傳技術(shù)GBN-ARQ原理如圖5-10所示：（1）其中，表示出錯的數(shù)據(jù)幀。首先對數(shù)據(jù)幀編號，當(dāng)接收端發(fā)現(xiàn)第3幀出錯后，即使以后收到的數(shù)據(jù)幀通過CRC校驗(yàn)為正確，同樣發(fā)送NACK應(yīng)答幀。(2)直到接收端收到CRC校驗(yàn)為正確的第3幀時才發(fā)送ACK應(yīng)答幀。(3)由于發(fā)端和收端都采用連續(xù)發(fā)送的方式，信道利用率比較高，但是一旦有傳錯的幀則會導(dǎo)致退回N步重發(fā)，即使誤幀后的 幀中有的幀CRC校驗(yàn)正確。這必然會導(dǎo)致資源的浪費(fèi)，降低傳輸效率。第四十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.1時域分集-自動請求重傳技術(shù)選擇重傳型（SR）（1）由以上的分析可知GBN方式雖然實(shí)現(xiàn)了連續(xù)發(fā)送、信道利用率較高，但是會造成很多不必要的浪費(fèi)，特別是在N比較大的時候。（2）SR方式做進(jìn)一步的改進(jìn)，并不是重傳N個數(shù)據(jù)幀而是選擇性地重傳，僅重傳出錯的數(shù)據(jù)幀。那么就需要對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行正確的編號，以便在收發(fā)端對成功接收或重傳的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行排序。（3）為了保證發(fā)生連續(xù)錯誤時存儲器仍然不會溢出，這就要求存儲器的的容量相當(dāng)大，理論上應(yīng)該趨于無窮。在實(shí)際中就需要保證存儲器足夠大。第四十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.1時域分集-自動請求重傳技術(shù)GBN-ARQ以及SR-ARQ系統(tǒng)在有線環(huán)境下工作得相當(dāng)好，但它們并不適應(yīng)無線系統(tǒng)。在無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，需要高確認(rèn)效率的自動請求重傳機(jī)制。在無線環(huán)境中，信道具有誤碼率高、時延時間長及不可靠等特點(diǎn)。若仍然采用標(biāo)準(zhǔn)的ARQ協(xié)議，勢必會造成頻譜資源效率低、系統(tǒng)吞吐量小以及數(shù)據(jù)傳遞時延大等各種問題。HARQ技術(shù)又稱混合自動重發(fā)請求，是無線通信領(lǐng)域主要的差錯控制技術(shù)之一。第四十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.1時域分集-自動請求重傳技術(shù)HARQ技術(shù)綜合了前向糾錯與ARQ的優(yōu)點(diǎn)，是前向糾錯和ARQ相結(jié)合的一種糾錯方法。前向糾錯技術(shù)根據(jù)接收數(shù)據(jù)中冗余信息來進(jìn)行糾錯，特點(diǎn)是“只糾不傳”。ARQ技術(shù)依靠錯碼檢測和重發(fā)請求來保證信號質(zhì)量，特點(diǎn)是“只傳不糾”。在HARQ中，發(fā)端會發(fā)送具有一定冗余信息的數(shù)據(jù)，接收端首先進(jìn)行前向糾錯，如果依然不能正確解調(diào)則要求發(fā)端重新發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，HARQ避免了前向糾錯需要復(fù)雜的譯碼設(shè)備和ARQ方式信息連貫性差的缺點(diǎn)，并能使整個系統(tǒng)誤碼率很低。第四十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.1時域分集-自動請求重傳技術(shù)3.HARQ重傳數(shù)據(jù)幀的構(gòu)成在發(fā)送端需要重傳時，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)既可以是同樣的數(shù)據(jù)，也可以是不同的數(shù)據(jù)。這是因?yàn)樵诰幋a時會出現(xiàn)信息位和校驗(yàn)位之分，而信息位對于譯碼來說是最重要的。為了匹配某個確定的編碼速率，就需要對校驗(yàn)位打孔，就是說放棄傳送某些校驗(yàn)比特。那么重傳的數(shù)據(jù)相同，就是說每次發(fā)送的是相同的信息位和校驗(yàn)位，而重傳的數(shù)據(jù)不同，是說可以通過改變打孔的位置來重傳不同的校驗(yàn)位。第四十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.1時域分集-自動請求重傳技術(shù)HARQ分為三類I型HARQ(HARQ-I)II型HARQ(HARQ-II)III型HARQ(HARQ-III)第四十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.1時域分集-自動請求重傳技術(shù)（1）重傳相同數(shù)據(jù)的HARQType-IHARQ

就是采用的這種方式，它是單純的把ARQ和FEC相結(jié)合，在發(fā)送端發(fā)送糾錯碼，在接收端譯碼并糾正錯誤，如果錯誤在糾錯碼的糾錯范圍內(nèi)并成功譯碼則發(fā)送一個ACK應(yīng)答幀，反之則發(fā)送一個NACK應(yīng)答幀，同時丟棄出錯的幀。在重發(fā)時仍然發(fā)送相同的數(shù)據(jù)幀，攜帶相同的冗余信息。（2）重傳不同數(shù)據(jù)的HARQ

Type-IIHARQ和Type-IIIHARQ都屬于這種方式。這時重傳的數(shù)據(jù)又有全冗余和部分冗余之分。冗余指的是編碼帶來的校驗(yàn)比特，那么全冗余的意思就是重傳的數(shù)據(jù)幀是與上一幀位置不完全相同的校驗(yàn)比特，并且不再發(fā)送信息位，而部分冗余就是說重發(fā)的數(shù)據(jù)幀既包括信息位又包括與上一幀位置不完全相同的校驗(yàn)比特。第五十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.1時域分集-自動請求重傳技術(shù)Type-IIHARQ屬于全冗余方式的HARQ，由于重傳的數(shù)據(jù)幀都是校驗(yàn)位,那么它的數(shù)據(jù)幀是非自解碼的。對于不能正確譯碼的數(shù)據(jù)幀，并不是簡單地做丟棄處理而是保留下來，等到重發(fā)的數(shù)據(jù)幀到達(dá)時，再把他們合并譯碼，這樣就可以很好地利用這些有效的信息。這種方式相當(dāng)于獲得了時間分集的增益，可以提高接收數(shù)據(jù)的信噪比。冗余的形式因打孔方式的不同而不同，每次重發(fā)的都一種形式的冗余版本，在接收端先進(jìn)行合并再譯碼。如果所有形式的冗余版本都發(fā)完后仍然不能成功譯碼，則再次發(fā)送第一次傳的包含系統(tǒng)位的數(shù)據(jù)，在合并譯碼時用這次傳的數(shù)據(jù)幀代替之前那次傳送的包含系統(tǒng)位的數(shù)據(jù)幀。第五十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.1時域分集-自動請求重傳技術(shù)Type-IIIHARQ屬于半冗余的HARQ，就是說重發(fā)的數(shù)據(jù)既包含信息位又包含校驗(yàn)位，因而重傳數(shù)據(jù)幀是自解碼的。因?yàn)槿绻麄魉瓦^程中的噪聲和干擾很大，第一次傳送的數(shù)據(jù)被嚴(yán)重破壞，并且信息位對譯碼又很重要，即使后來增加了正確的冗余信息還是不能正常譯碼。并且所有版本的冗余形式是互補(bǔ)的，就是說當(dāng)所有的冗余形式都發(fā)送完后，能夠保證每個校驗(yàn)比特都被至少發(fā)送了一遍。第五十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.2Rake接收機(jī)Rake接收機(jī)原理：將幅度明顯大于噪聲背景的多徑分量取出，對它進(jìn)行時延和相位校正，使之在時間上對齊，并且按一定的規(guī)則進(jìn)行合并，變矢量合并為代數(shù)合并，有效地利用多徑信號分量的能量，改善接收信號的質(zhì)量。圖5-11Rake接收機(jī)原理第五十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.2Rake接收機(jī)在接收端的多徑傳播信號可用矢量圖圖5-12（a）來表示（假設(shè)有3條主要的傳播路徑）。若采用擴(kuò)頻信號設(shè)計(jì)與Rake接收的信號處理后，3條路徑信號矢量圖可改變成如圖5-12（b）所示的形式。圖5-12多徑信號的矢量合成（a）無Rake的接收機(jī)（b）有Rake的接收機(jī)第五十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.2Rake接收機(jī)在CDMA擴(kuò)頻系統(tǒng)中，碼片的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信道的平坦衰落帶寬。不同于傳統(tǒng)的調(diào)制技術(shù)需要用均衡算法來消除相鄰符號間的碼間干擾，CDMA擴(kuò)頻碼在選擇時就要求它有很好的自相關(guān)特性，這樣在無線信道中出現(xiàn)的時延擴(kuò)展就可以被看作只是被傳信號的再次傳送。如果這些多徑信號相互間的延時超過了一個碼片的長度，那么它們將被CDMA接收機(jī)看作是非相關(guān)的噪聲而不再需要均衡了。(參考直接序列擴(kuò)頻抗干擾原理)第五十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.2Rake接收機(jī)接收機(jī)所做的就是為每一個多徑信號提供一個單獨(dú)的接收機(jī)。利用PN序列的尖銳的自相關(guān)特性和很高的碼片速率（Tc很?。┯行б种婆cPN序列不同步的多徑信號分量的干擾,特別是多徑時延大于擴(kuò)頻碼的碼片周期時。每個相關(guān)器在時延上進(jìn)行調(diào)整，不同的相關(guān)接收器在不同的時間窗上尋找最佳的多徑。多徑信號的分離接收也是一種時間分集。第五十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.2Rake接收機(jī)原理.第五十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.2Rake接收機(jī)原理由于在多徑信號中含有可以利用的信息，所以CDMA接收機(jī)可以通過合并多徑信號來改善接收信號的信噪比。下圖是專為CDMA系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分集接收器，其理論基礎(chǔ)為：當(dāng)傳播時延超過一個碼片周期時，多徑信號實(shí)際上可看做互不相關(guān)的。第五十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.2Rake接收機(jī)性能假定CDMA接收機(jī)有M個相關(guān)器，每個相關(guān)器與其中一個多徑分量強(qiáng)相關(guān)，而與其他多徑分量弱相關(guān)，各個相關(guān)器的輸出經(jīng)過加權(quán)后同相相加，總的輸出信號為加權(quán)系數(shù)由相應(yīng)多徑信號能量在總能量中所占比例決定第五十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五無線信道中存在著嚴(yán)重的衰落及干擾，深度衰落和強(qiáng)干擾會造成連續(xù)性的碼元錯誤，這就是所謂的突發(fā)錯誤。為對抗突發(fā)錯誤對通信質(zhì)量的影響，單靠單個碼字本身的糾錯能力是不夠的，最為有效的辦法是采用交織編碼。5.2.3交織編碼技術(shù)第六十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.3交織編碼技術(shù)交織編碼的目的是把一個較長的突發(fā)差錯離散成隨機(jī)差錯，再用糾正隨機(jī)差錯的編碼(FEC)技術(shù)消除隨機(jī)差錯。交織編碼的過程是將FEC碼字序列按行寫入而按列讀出（或者按列寫入而按行讀出）。交織編碼屬于時間隱分集。第六十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.3交織編碼技術(shù)第六十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.3交織編碼技術(shù)輸入編碼器交織器突發(fā)信道去交織器譯碼器輸出獨(dú)立差錯無記憶信道交織是一種信道改造技術(shù)，它通過信號設(shè)計(jì)將一個原來屬于突發(fā)差錯的有記憶信道改造為基本上是獨(dú)立差錯的隨機(jī)無記憶信道。圖5-13交織原理圖第六十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.3交織編碼技術(shù)假設(shè)突發(fā)信道中收到兩個突發(fā)干擾，接收端，將收到突發(fā)干擾的信號送入去交織器。如圖所示列輸入行輸出行輸入列輸出輸出第六十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.3分組周期交織器若分組長度,即由M列N行的矩陣構(gòu)成，稱之為（M,N）分組交織器。（M,N）分組交織器特性(1)任何長度的突發(fā)差錯，經(jīng)交織變換后，至少被N-1位隔開后的一些單個獨(dú)立差錯。(2)任何長度的突發(fā)性差錯，經(jīng)去交織后，可將長突發(fā)變成短突發(fā)，其突發(fā)長度為。(3)完成交織與去交織變換在不計(jì)信道時延的條件下，兩端間的時延為2MN個符號，而交織與去交織各時延MN個符號，即要求各存儲MN個符號。(4)在很特殊的情況下，周期為M個符號單個獨(dú)立差錯序列經(jīng)去交織后，會產(chǎn)生相應(yīng)序列長度的突發(fā)錯誤。第六十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.3交織編碼技術(shù)

作用：減小信道快衰落帶來的影響。

優(yōu)點(diǎn)交織技術(shù)改變數(shù)據(jù)流傳輸順序，將突發(fā)錯誤隨機(jī)化。提高糾錯編碼的有效性。

缺點(diǎn)由于改變數(shù)據(jù)流傳輸順序，必須等整個數(shù)據(jù)塊接收后才能糾錯，帶來了附加的額外延時。因此交織深度應(yīng)根據(jù)不同業(yè)務(wù)要求有不同的選擇。在特殊情況下，若干個隨機(jī)獨(dú)立差錯有可能交織為突發(fā)差錯第六十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.3卷積交織器卷積交織器其原理圖如圖5-14所示。第六十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.2.3卷積交織器卷積交織器將來自于編碼器的信息符號序列，經(jīng)過同步序列模二加后送至一組級數(shù)逐漸增加的M個并行寄存器群，，每當(dāng)移入一個新的信息符號，旋轉(zhuǎn)開關(guān)旋轉(zhuǎn)一步與下一個新的寄存器相連，移入一個新的信息符號，并使最早存在該組并行寄存器的信息符號移出，再送入突發(fā)信道，同時從突發(fā)信道輸出信息序列通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)同步輸入去交織器，去交織器通過相反的操作，再通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)同步輸出，并與同步序列模二加，最后再送至譯碼器。第六十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五內(nèi)容分集技術(shù)時域分集技術(shù)頻域分集技術(shù)直接序列擴(kuò)頻通信抗干擾、抗衰落跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)抗干擾、抗衰落第六十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.3.1直擴(kuò)系統(tǒng)抗干擾、抗衰落直接序列擴(kuò)頻抗多徑直接序列擴(kuò)頻抗多徑的原理是：當(dāng)發(fā)送的直接序列擴(kuò)頻信號的碼片寬度小于或等于最小多徑時延差時，接收端利用直擴(kuò)信號的自相關(guān)特性進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)后，將有用信號檢測出來，從而具有抗多徑的能力。直接序列擴(kuò)頻抗干擾直接序列擴(kuò)頻干擾的原理，也是利用直擴(kuò)信號的自相關(guān)特性，經(jīng)相關(guān)接收和窄帶通濾波后，將有用信號檢測出來，而那些窄帶干擾和多址干擾都處理為背景噪聲。直接序列擴(kuò)頻抗衰落直接序列擴(kuò)頻抗衰落是指抗頻率選擇性衰落。第七十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.3.1直擴(kuò)系統(tǒng)---抗多徑干擾(1)

利用PN序列的尖銳的自相關(guān)特性和很高的碼片速率（Tc很小）,有效抑制與PN序列不同步的多徑信號分量的干擾。特別是多徑時延大于擴(kuò)頻碼的碼片時具有二徑傳輸信道的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)如圖二徑傳輸信道的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)第七十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.3.1直擴(kuò)系統(tǒng)---抗多徑干擾(2)第七十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.3.1直擴(kuò)系統(tǒng)---抗多徑干擾第七十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.3.1直擴(kuò)系統(tǒng)---抗多徑干擾(3)第七十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.3.1直擴(kuò)系統(tǒng)---抗窄帶干擾的能力(1)擴(kuò)頻信號的一個重要特點(diǎn)就是抗窄帶干擾的能力。分析抗窄帶干擾的模型如圖。設(shè)i(t)為一窄帶干擾信號,其頻率接近信號的載波頻率。解擴(kuò)后最終最終擴(kuò)頻系統(tǒng)的輸出干擾功率是輸入干擾功率的1/N

，即擴(kuò)頻系統(tǒng)的處理增益為Gp第七十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五通過下圖來說明擴(kuò)頻系統(tǒng)抗窄帶干擾的能力解調(diào)前后信號和干擾頻譜的變化5.3.1直擴(kuò)系統(tǒng)---抗窄帶干擾的能力(2)第七十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期五5.3.2跳頻通信系統(tǒng)抗干擾、抗衰落跳頻系統(tǒng)的抗干擾原理與直擴(kuò)系統(tǒng)的不同：直擴(kuò)是靠頻譜的擴(kuò)展和解擴(kuò)處理來提高信噪比的；跳頻沒有分散窄帶干擾信號功率譜的能力，它是靠躲避干擾來達(dá)到提高信噪比的。跳頻系統(tǒng)能大大減少“遠(yuǎn)-近”效應(yīng)帶來的干擾。對跳頻系統(tǒng)來說，根據(jù)跳變速率可以分為慢跳變與快跳變。慢跳變比較容易