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4.2 Rake 接收 • 利用信号统计与信号处理技术将分集的 作用隐含在被传输的信号之中。
接收的合成矢量
第1径 第3径 Rake接收后合成矢量 第1径 第2径 第2径 第3径
多径信号的矢量合成图
代数和
利用扩频信号设计将各条路径信号加以分离， 再利用Rake接收将被分离的各条路径信号相位 校准、幅度加权，并将矢量和变成代数和。
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通过RAKE接收，将各路径分离开，相位校准，加以 利用，变矢量相加为代数相加，有效地利用了多径分量。 根据CDMA系统中可分离的径的概念，当两信号的多 径时延相差大于一个扩频码片宽度时，可以认为这两个信 号是不相关的，或者说是路径可分离的。反应在频域上， 即信号的传输带宽大于信号的相干带宽时，认为这两个信 号是不相关的，或者说是路径可分离的。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。
接收信号包络
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a
C=a+b
b t
a, b统计独立,
同时发生深度 衰落的概率很 小
接收端分别接收多个衰落特性统计独立、携带同一信息的信号， 再合并为一路信号，可减小衰落的影响。
2. 分集方式 (1). 空间分集
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③ 等增益合并
RX1
r1 rE r2
捡测器
RX2
• 特点：a. 性能与②接近 b. 电路简单 • 采用较多
多径信号的分离与合并
• 多径的分离与合并 –原因无线传输信道是一个多径信道
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分集的目的 宏分集(抗长期衰落) 微分集(抗短期衰落) 显分集
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信号传输方式 分集技术
交织和编码技术 隐分集 调制技术 直接序列扩频技术
空间位置分集(多天线，宏分集) 空间角度分集(智能天线) 获得多路 时间分集(T＞TC) 信号的方式 频率分集(调频或DSSS) 极化分集(T＞TC)
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Rake接收机
a) 作用 充分利用到达接收机的多径射频信号的各条径的能量。 b)理论值 IS-95中扩频信号的带宽1.25MHZ, 测得在900MHZ频段的多径时延，可提供Rake 接收机分离的多径 1.25MHz 实际上只达到利用4条的效果（4重分集） c) IS-95中的Rake接收 IS-95中 在基站中的Rake接收——非相干解调 在手机中的Rake接收——相干解调 ● 工作过程 搜索多径，进行相位补偿后，合并相加 ● IS-95基站中的Rake接收框图解Βιβλιοθήκη 织cos ω 0t低通
si (t )
T 1 T 0
∫
sin ω 0t
sQ (t )
BQM解调器
IS-95中采用BQM
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4.3 纠错编码技术 • 信道编码即依据一定的监督规律在待发 送的信息码元中人为地加入必要的监督 码元，在接收端利用这些监督码元与信 息码元之间的监督规律，发现和纠正差 错，以提高信息码元传输的可靠性。
现有的主要分集技术
• Rake接收---时间分集 • 智能天线---空间角度分集 • 多天线阵---空间位置分集 • ARQ重传---时间分集 • 跳扩频---频率分集+时间(隐分集) • 直接序列扩频---频率分集(隐分集)
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分集接收原理及方式 1. 分集接收原理
引言
• 衰落是影响移动通信质量的主要因素，克服衰落影响的 方法： (1) 衰落储备 衰落储备是通信系统没加入任何抗衰落技术措施时， 为保证通信的可靠性(可通率T)，信号电平PR 应增大的 幅度，一般为10~20dB，即10~100倍。 若衰落储备全由提高PT 提供，按传播损耗中值求出 PT =10W，加上衰落储备后 PT =100~1000W，太大！这 不是个好办法。所以实际通信系统一般都加入下述的抗 衰落技术措施。 (2) 分集接收 （3）纠错编码 (4) 自适应均衡 等
②. 最大比值合并
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r1 r2
a1 a2
RX1
rR
捡测器
RX2
将输入信号(包络为ri)以某种方式加权(ai)，再相加合并。 图中采用，ai=ri/Ni , ri为信号包络，Ni为噪声， ai为信噪比。 则 ，
特点：a. 按信噪比加权各路信号后再合并，合并后信噪比大， 衰落小。 b. 控制复杂
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常用差错控制方法
• 检错重发（ARQ Automatic Repeat Request）
检错码
发
收
应答信号
• 前向纠错（FEC Forward Error Correction）
发
纠错码
收
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–目标分离+合并多径信号矢量和→标量和 增强信号、 减小干扰、减轻衰落 –分离方法：特征码、扩频/解扩 合并：RAKE接收技术 • 关键技术 –特征码的设计和信号带宽的设计。要求直扩序列信 号的自相关性能和互相关性能要好，Bs>>Bc –合并方法和准则，有：第一路径方法、最强路径法、 等增益合并法、最大比合并法、自适应合并法等等
d
载频波长 λ
RX1 RX2
TX 二重空间分集
市区：d≥0.5λ 郊区：d≥0.8λ
多个天线接收，用在基站中。 900MHZ ,波长约35cm
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(2). 极化分集
垂直极化波 RX1 RX2 水平极化波
TX
极化分集
• 优点：天线可装在同一地点。
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• 将信息码分组，为每组信码附加若干监督 码的编码，称为分组码。在分组码中，监 督码元仅监督本码组的中的信息码元。 • 分组码用（n，k）表示，n—码组长度， k — 信息位数，n – k = r 监督位数。 • 1的数目称为码组的重量，两个码组对应 位上数字不同的位数称为码组距离（汉明 距离）。各码组间距离的最小值为最小码 距 d0
一种隐分集方式
200kHz
≈ 6(条）
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时钟 单元
数据总线
CPU控 制单元
地址 单元
解调器1，2，…， 4，相应于4条径， 采用BQM平衡四 相解调器方案，其 输出已为基带信号， 在基带完成多径合 并。
地址总线
1 2 3 4 5 6
一个小区（三个扇区六个天线）
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分集技术
• 分集概念：多路不相关的衰落路径传送相同的信号并合 并 • 目标：对抗多径信道造成的衰落和延时串扰 • 技术---两方面 – 如何获得独立多路信号 – 如何合并独立多路信号 • 本质：对同一信号在不同时间/空间/频率的过采样。
分集技术分类
p (τ )
伪随机码的相关函数
p (τ )
1
2
3
1 4
τ
2
3
4
τ
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CDMA中的调制器
CDMA的调制器包含二次调制：扩频调制和射频调制。 a) BQM（平衡四相调制） 在直扩（IS-95）系统中应用。 ● BQM调制器
m(t)
基带信号
2 S1 (t ) 2
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第4章 抗衰落技术
4.1 4.2 4.3 4.1 分集接收 RAKE接收 纠错编码技术 均衡技术
1
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4.1 分集接收
引言 分集接收原理及方式
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合并器
检测器
② 检测后合并
检测器
检测器
合 并 器
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(2). 合并方式 ① 选择合并
(S/N)1 RX1 检测器
RX2
检测器 (S/N)2
►特点：a.
简单
b. 有一路信号能量未利用，性能较差
τ ≈ 5µs, ∆f = 200 KHZ (载波频差)
（5） 时间分集 ：利用随机衰落信号，当取样点的时间间隔足够大 时，两样点的衰落是统计上互不相关的特点，对同一信号在不同的 时间区间多次重发。时间分集对静止移动用户几乎无用。
1 ∆t ≥ ∆T ≈ B
3. 合并方式 (1). 合并位置 ①. 检测（解调）前合并
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(3). 角度分集
RX1 RX2
TX
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（4） 频率分集 将发射信号调制到多个载波频率上传送，要求载波频差
∆f ≥ 1
τ