主要内容
信道衰落分类
衰落对信号传输的影响
衰落对信号传输的影响抗衰落技术
均衡技术分集技术
信道编码与交织技术功率控制
自动重传均衡技术
均衡器基本原理均衡器基本原理
均衡器基本原理均衡器基本原理
均衡器基本原理均衡器基本原理
均衡器基本原理线性均衡器
线性横向均衡器
线性横向均衡器线性横向均衡器
线性格型均衡器线性格型均衡器
非线性均衡器非线性均衡器
非线性均衡器
非线性均衡器
最大似然序列估计均衡器非线性均衡器
非线性均衡器自适应均衡算法
自适应均衡算法自适应均衡算法
自适应均衡算法自适应均衡算法
自适应均衡算法思考题
安徽财经大学（《移动通信》课程论文） 抗衰落技术 学院：管理科学与工程学院专业：电子信息工程 姓名：周延文 学号：20110536 任课教师：许晓丽 论文成绩： 2014年10月
卫星移动系统抗衰落技术 摘要:卫星通信以其覆盖面广，通信容量大、经济效益高等优点，已经运用到各个领域，如:军事、气象、海洋、科研、广播等。卫星通信也有其固有的缺点，即除了自由空间造成的传输损耗外，受大气层的影响较大。所以要采取一定的技术手段来克服大气层对信号造成的这种损耗。本文就大气层对信号造成的衰落做了详细的分析，并研究了抗衰落的技术措施。 关键词:卫星通信;信道衰落;抗衰落 1.引言 卫星通信以其覆盖广、通信容量大、通信距离远、不受地理环境限制、质量优和经济效益高等特点，受到人们的关注，并迅速发展，与光纤通信、数字微波通信一起成为现代远距离通信的支柱。虽然地面宽带网络技术日新月异，但是它只能让经济发达、人口密集的城市地区的人们享受宽带服务，而对于农村、人烟稀少地区和经济落后的地区，仅靠地面网络是无法经济有效地提供宽带服务的。卫星作为惟一能够实现全球无缝隙覆盖的通信手段，其作用无可替代。 卫星通信现在已经应用到各个领域，按其业务种类可分为:商用卫星、军用卫星、气象卫星、科研卫星、广播卫星等。目前卫星研究的热点和趋势是移动卫星通信和宽带通信。 然而卫星通信信道复杂，多径传播、多普勒频移、电离层闪烁、信道中不同媒质对电波产生的漫射与散射、遮蔽效应等，都将导致接收点的信号强度随时间随机地或慢地发生变化，亦即信号产生了衰落。 卫星移动通信信道是典型的衰落信道，在不同的环境中通常被表述为Rayleigh衰落Rician衰落和遮蔽Rician衰落。信号的衰落会降低信号的接收质量，严重时可能导致通信中断，常用的抗衰落技术主要有:分集抗衰落技术、自适应均衡抗衰落技术、编码抗衰落技术等。 2.分集接收抗衰落技术
第一章抗衰落技术 实验一卷积码编码及译码实验 一、实验目的 通过本实验掌握卷积编码的特性、产生原理及方法，卷积码的译码方法，尤其是维特比译码的原理、过程、特性及其实现方法。 二、实验内容 1、观察NRZ基带信号及其卷积编码信号。 2、观察帧同步信号的生成及巴克码的特性。 3、观察卷积编码信号打孔及码速率匹配方法。 4、观察接收端帧同步过程及帧同步信号。 5、观察译码结果并深入理解维特比译码的过程。 6、观察随机差错及突发差错对卷积译码的影响。 三、基本原理 1、卷积码编码 卷积码是一种纠错编码，它将输入的k个信息比特编成n个比特输出，特别适合以串行形式进行传输，时延小。卷积码编码器的形式如图17-1所示，它包括：一个由N段组成的输入移位寄存器，每段有k段，共Nk个寄存器；一组n个模2和相加器；一个由n级组成的输出移位寄存器,对应于每段k个比特的输入序列,输出n个比特。 图17-1 卷积编码器的一般形式 由图17-1可以看到，n个输出比特不仅与当前的k个输入信息有关,还与前（N-1）k个信息有关。通常将N称为约束长度（有的书中也把约束长度定为nN或N-1）。常把卷积码
记为：（n 、k 、N ），当k =1时，N -1就是寄存器的个数。编码效率定义为： /c R k n = (17-1) 卷积码的表示方法有图解表示法和解析表示法两种：解析法，它可以用数学公式直接表达，包括离散卷积法、生成矩阵法、码生成多项式法；图解表示法，包括树状图、网络图和状态图（最的图形表达形式）三种。一般情况下，解析表示法比较适合于描述编码过程，而图形法比较适合于描述译码。 （1）图解表示法 下面以（2，1，3）卷积编码器为例详细讲述卷积码的产生原理和表示方法。（2，1，3）卷积码的约束长度为3，编码速率为1/2，编码器的结构如图17-2所示。 1,j 2,j 图17-2 （2,1,3）卷积编码器 如图17-2所示,卷积码的输出信息p 1,j ，p 2,j 不仅与本地输入信息j m 有关，还与已存入到寄存器的1j m -、2j m -有关，关系式为： 1,122,2j i j j j j j p m m m p m m ---=⊕⊕?? ? =⊕?? (17-2) 假定移位寄存器的初始状态m j -1、m j -2为00，则当第一个输入比特m j 为0时，由式（17-2）可知，输出的比特为00；当第一个输入比特m j 为1时，输出的比特为11。随着后面比特的相继输入，寄存器中的比特相继右移，此时输出比特按照式（17-2）可以依次算得。随着信息序列的不断输入，卷积编码器可能产生的各种序列可以用如图17-3所示的树状图表示。树状图中，每条树杈上所标注的码元为输出比特，每个节点上标注对a 、b 、c 、d 分别为移位寄存器的状态，a 表示m j -2m j -1＝00，b 表示m j -2m j -1＝01，c 表示m j -2m j -1＝10，d 表示m j -2m j -1＝11，一般情况下，共有2N -1种状态。每条树叉上所标注的码元为输出比特p 1,j p 2,j ，每条树叉的上支路对应输入比特0，下支路对应输入比特1。树状图从a 点开始画，此时移位寄存器状态为00。当第一个输入比特m j 为0时，输出比特特p 1,j p 2,j 为00；m j 为1时，输出比特
目录 抗衰落技术 (2) 一、概述 (2) 1）引起衰落的原因 (2) 2）抗衰落技术的种类 (2) 二、分集接收技术 (2) 1）基本思想 (3) 2）适用范围 (3) 3）如何实现自身的功能 (3) （1）时间分集 (3) （2）空间分集 (4) （3）频率分集 (5) 4）各分集技术之间的优缺点 (5) 三、合并技术 (5) 1）基本思想： (5) 2）适用范围： (6) 3）如何实现自身的功能： (6) 四、均衡技术 (6) 1）基本思想 (6) 2）适用范围 (7) 3）如何实现自身的功能 (7) 五、信道编码技术 (7) 1）信道编码技术产生的原因与作用 (7) 2）信道编码技术的基本思想及优缺点 (8) 3）适用范围 (8) 4）信道编码技术及功能的实现 (8) （1）分组码 (9) （2）卷积码 (9) （3）Turbo码 (10) （4）交织 (10) （5）伪随机序列扰码 (11) 六、扩频技术 (11) 1）基本思想 (12) 2）适用范围 (12) 3）如何实现自身的功能 (12) （1）直接序列扩频与解扩的原理 (12) （2）跳频扩频通信系统 (12)
抗衰落技术 一、概述 衰落对传输信号的质量和传输可靠度都有很大的影响，严重的衰落甚至会使传播中断，随着移动通信技术的发展，传输的数据速率越来越高，人们对信号正确有效地接收的要求也越来越重要，在移动通信中，移动信道的多径传播、时延扩展以及伴随接收机移动过程产生的多普勒频移会使接收信号产生严重衰落；阴影效应会使接收的信号过弱而造成通信中断；信道存在的噪声和干扰也会使接收信号失真而造成误码；为了改善和提高接收信号的质量，在移动通信中就必须使用到抗衰落技术。 1）引起衰落的原因 衰落主要由多径干涉和非正常衰减引起。多径干涉,即多条射线的相互干涉,是最常见的也是最重要的衰落成因。多条射线的产生，可能是由于地面、大气不均匀层或天线附近的地形地物的反射，也可能是由于电离层多次反射、电离层中的寻常波和非常波或天波和地波的同时出现。多径干涉形成的衰落通常称为多径衰落或干涉型衰落。非正常衰减发生时，接收信号电平低于正常值，从而形成衰落。这种衰落通常称为衰减型衰落。 2）抗衰落技术的种类 在移动通信中，为了改善接收信号的质量，所采取的一系列方法、手段、措施被称为抗衰落技术。常用的抗衰落技术包括分集接收技术、均衡技术、信道编码技术和扩频技术，在实际应用中根据信道情况来应用。 二、分集接收技术 所谓分集接收技术是指在若干个支路上接收相互间相关性很小的载有同一消息的信号，然后通过合并技术再将各个支路信号合并输出，那么便可在接收终端上大大降低深衰落
2012-2013学年09级《移动通信》复习题及参考答案 第一章 概论 1、什么叫移动通信移动通信有哪些特点 【答】 移动通信是指通信双方至少有一方在移动中（或者临时停留在某一非预定的位置上）进行信息传输和交换，这包括移动体（车辆、船舶、飞机或者行人）和移动体之间的通信，移动体和固定点（固定无线电台或有线用户）之间的通信。 特点： 1、移动通信必须利用无线电波进行信息传输； 2、移动通信是在复杂的干扰环境中运行的； 3、移动通信可以利用的频谱资源非常有限，而移动通信业务量的需求却与日俱增； 4、移动通信系统的网络结构多种多样，网络管理和控制必须有效； 5、移动通信设备(主要是移动台)必须适于在移动环境中使用。 2、单工通信与双工通信有何区别各有何优缺点 【答】 所谓单工通信，是指通信双方电台交替地进行收信和发信。此工作方式设备简单，功耗小，但操作不便，通话时易产生断断续续的现象。它一般应用于用户少的专用调度系统。 所谓双工通信，是指通信双方可同时进行传输消息的工作方式，有时亦称全双工通信。这种方式操作方便，但电能消耗大。模拟或数字式的蜂窝电话系统都采用双工制。 第二章 调制解调 1、移动通信中对调制解调技术的要求是什么（请总结3G ，LTE 等高速数据传输对调制解调技术的要求） 【答】 已调信号的频谱窄和带外衰减快（即所占频带窄，或者说频谱利用率高）；易于采用相干或非相干解调；抗噪声和抗干扰的能力强；以及适宜在衰落信道中传输。 已调信号所占的带宽要窄：频谱主瓣窄； 已调信号频谱副瓣的幅度要低，辐射到相邻频道的功率就小； 经调制解调后的输出信噪比（S/N ）较大或误码率较低。 1、所有的技术必须在规定频带内提供高的传输效率 2、要使信号深衰落引起的误差数降至最小 3、应使用高效率的放大器 4、在衰落条件下获得所需要的误码率 2、已调信号的带宽是如何定义的FM 信号的带宽如何计算 【答】已调信号的带宽是指已调信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围。 )(2)1(2m m f FM f f f m B +?=+=
专业：移动通信科目：移动通信技术 一、单项选择题 1．GSM网络结构中，Abis接口是（）的接口 A．MSC与HLR B．MSC与VLR C．MSC与BSC D．BSC与BTS 答案：D 2．对讲机属于那种通信方式（） A．半双工通信 B．全双工通信 C．单工通信 D．三工通信 答案：A 3．GSM系统对于话务量密集的局部地区，可以采用六列向小区。此时需要采用（）度定向天线 A．360 B．60 C．180 D．120 答案：B 4．实际工程一般要求天线间距大于（）倍信号波长 A．2 B．5 C．10
答案：C 5．GSM网络一般采用列向小区，即天线采用（）度定向天线，把基站分成3个扇形小区 A．360 B．120 C．180 D．60 答案：B 6．CDMA系统容量是模拟系统的（）倍 A．1~2 B．100~200 C．1000~2000 D．10~20 答案：D 7．GSM系统容量是模拟系统的（）倍左右 A．4 B．2 C．3 D．1 答案：B 8．GSM系统信号带宽为（）KHz。 A．200 B．2 C．20
答案：A 9．有线电视属于那种通信方式（） A．全双工通信 B．单工通信 C．半双工通信 D．三工通信 答案：B 10．GSM规范中规定：邻频道干扰保护比，C/I > 负（）dB A．6 B．9 C．12 D．3 答案：B 11．无线电广播采用（）方式 A．CDMA B．SDMA C．TDMA D．FDMA 答案：D 12．GSM是一个典型的（）多址系统 A．FDMA B．TDMA C．SDMA D．CDMA
答案：B 13．GSM网络结构，A接口是（）之间的接口A．BSC与BTS B．MSC与VLR C．MSC与HLR D．MSC与BSC 答案：D 14．无线广播属于那种通信方式（） A．三工通信 B．单工通信 C．全双工通信 D．半双工通信 答案：B 15．GSM规范中规定：同频道干扰保护比，C/I >（）dB A．6 B．3 C．12 D．9 答案：D 二、多项选择题 1．3G技术要求有哪些（） A．支持多媒体业务 B．上下行不对称 C．速度按需分配 D．OFDM
移动通信中的衰落和抗衰落技术小结 衰落的起因 移动通信的传输媒介是发射机和接收机之间的无线信道，主要传播方式有直射、反射、绕射、散射等。信号从发射机到接收机就会有很多不同的传播路径，信号经过每条路径的幅度和时延都不相同，多径分量之间有着不同的相移，这种现象叫做多径传播。 接收机无法辨别不同的多径分量，只是简单地把它们叠加起来，以至于彼此间相互干涉，这种干涉或相消或相长，会引起合成信号幅度的变化，这种效应--由不同的多径分量引起合成信号幅度的变化--称为小尺度衰落。 由于电磁波经过建筑传输，导致直射波的多径分量的幅度大大降低，这种效应叫做阴影效应，会导致大尺度衰落。 多径在宽带系统中的影响可采用两种不同的方式解释：1、信道传输函数随带宽而变化，也称为信道的频率选择性；2、信道的冲激响应会有延迟，即时延色散。两种解释互为傅里叶变换。 相干带宽定义为相关系数小于一定门限的频率差，相干时间也是如此。系统带宽大于相干带宽就会产生频率选择性衰落，小于相干带宽产生平坦衰落。由相干时间决定的也会产生快衰落和慢衰落。 抗衰落技术 分集技术 RAKE接收 纠错编码技术 均衡技术 分集 分集的基本原理就是同一信息通过多个统计独立的信道到达接收机，用两个及以上的天线去接收，如果其中一路发生了衰落深陷，另外一路有可能没有，这样，就降低了中断概率，改善了接收端SNR的统计特性。 分集分为宏分集和微分集。宏分集一般用于克服大尺度衰落，微分集用于克服小尺度衰落。常见的微分集方法： 空间分集：利用空间分离的天线。 时间分集：接收不同时刻的发送信号。 频率分集：在不同载频上传输信号。 角度分集：使用不同天线方向图的多个天线。 极化分集：多个天线接收不同方向的信号。 分集后的处理：1、选择合并。选择并处理最佳的副本信号，其余副本全部丢弃。2、合并分集。合并所有的信号，再对合并的副本进行解码。 RAKE接收 RAKE接收本质上也是一种多径分集接收机。RAKE接收机所作的就是：通过多个相关检测器接收多径信号中的各路信号，并把它们合并在一起。图为一个RAKE接收机，它是专为CDMA系统设计的经典的分集接收器，其理论基础就是：当传播时延超过一个码片周期时，多径信号实际上可被看作是互不相关的。带DLL的相关器是一个具有迟早门锁相环的解调相关器。迟早门和解调相关器分别相差±1/2（或1/4）个码片。迟早门的相关结果相减可以用于调整码相位。延迟环路的性能取决于环路带宽。 纠错编码技术
第五章抗衰落技术(Typical Anti-Fading Techniques) 本章要求： 1.掌握分集技术的基本概念及分集信号的合并技术； 2.掌握隐分集的概念，理解信道交织技术； 3.了解时域均衡的概念，掌握自适应均衡的工作原理 ?典型的抗衰落技术(Typical Anti-Fading Techniques) ?均衡技术(Equalization Techniques) —出发点：通过补偿信道衰落引起的畸变来减小衰落的影响，以减小码间串扰（ISI）—接收机内的均衡器可以对信道中幅度和延迟进行补偿 —由于移动信道是时变的，所以要求均衡器是自适应的 ?分集技术(Diversity Techniques) —出发点：有意识地分离多径信号并恰当合并以提高接收信号的信噪比来抗衰落 —常用的分集技术包括空间分集、频率分集和时间分集 — CDMA系统常使用RAKE接收机来改善链路性能 ?信道编码技术(Channel Coding Techniques) —出发点：通过增加信息的冗余度来纠正衰落引起的误码 —常用的有分组编码、卷积编码和交织技术 —格码调制，不需增加带宽就可获得巨大的编码增益 ?OFDM技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexity Techniques) —出发点：将高速数据通过串并变换，分割成若干低速数据传输，以增大信息码元周期来达到减少多径时延扩展的目的。 ?扩频技术 —直扩：带宽；跳频：躲避 §5-1 分集技术（Diversity Reception） 移动通信的最大特点是具有多径效应。多径传播（瑞利衰落衰落）时，信号瞬时值快速变动，而阴影衰落（对数正态衰落）时，信号平均值（中值）慢速变动。这两者是构成移动通信接收信号不稳定的主要因素，使接收信号被大大地恶化。虽然通过增加发信功率、天线尺寸和高度等方法能取得改善，但采用这些方法在移动通信中比较昂贵，有时也显得不切实
ABSTRCT The decline of the main factors affect the communication quality. Fast fading depth of up to 30 to 40dB. Increase the transmit power using (1000 to 10,000 times) to overcome deep fading is unrealistic, but will also cause interference to other radio stations. Anti-fading diversity reception is an effective measure. CDMA system uses a technology path diversity (RAKE receiver), TDMA system with adaptive equalization, all kinds of mobile systems use different error correction coding techniques, automatic power control technology, can play a role in anti-fading and improve the reliability of communication. Keywords: RAKE receiver diversity techniques for equalization error correction coding. 目录 1.概述 (4) 2.主要的抗衰落技术 (5) 2.1.分集接收技术 (5) 2.11 分集技术主要包含两方面 (6) 2.12 分集方式 (6) 2.13 合并方式 (8)