第4章 抗衰落技术

OFDM在移动通信抗衰落中的应用摘要：针对移动通信信道的衰落，人们提出了许多解决方法。

OFDM是其中比较好的一种，文章简要论述了一下OFDM的基本原理，求出子载频正交的条件，并考察了OFDM在频域中的特点。

最后论述了OFDM在应用中的优缺点。

关键词：抗衰落OFDM原理优缺点移动通信信道是一个非常恶劣的通信环境，其中既有噪声、干扰也存在衰落，这三个方面的因素对移动通信系统的性能都会产生一定的负面影响，而其中衰落时我们最为关注的因素，因为衰落时移动信道的基本特性，信号在传输过程中会有信号的反射、折射、绕射、散射和吸收等现象，导致信号产生衰落，从而降低了信号的传输质量。

移动通信要得以实现也必须有相应的技术来克服这些因素的影响。

一般而言，提高移动通信系统性能的技术有：分集、均衡和信道编码。

分集是抗衰落的主要技术，均衡可以补偿时分信道中由于多径效应而产生的码间干扰，如果调制带宽超过了无线信道的相干带宽，将会产生码间干扰，并且调制信号将会展宽。

而接收机内的均衡器可以对信道中幅度和延迟进行补偿。

若信道不理想，在已调信号频带上很那保持理想传输特性时，会造成信号的严重失真和码间串扰。

为了解决这个问题，除了采用均衡器外，途径之一就是采用多个载波，将信道分成许多子信道。

将基带马援均匀分散地对每个子信道的载波调制。

假设有10个子信道，若每个载波的调制码元速率将降低至1/10，每个子信道的带宽也随之减小为1/10。

若子信道的带宽足够小，则可以认为信道特性接近理想信道特性，码间串扰可以得到有效的克服。

随着要求传输的码元速率不断提高，传输带宽也越来越宽，今日多媒体通信的信息传输速率已经到达若干Mb/s，并且移动通信的传输信道可能是在大城市中多径衰落严重的无线信道。

为了解决这个问题，并行调制的体制再次受到重视，正交频分复用（OFDM）就是在这种形势下得到发展的。

OFDM也是一类多载波并行调制的体制。

为了提高频率利用率和增大传输速率，各路子载波的已调信号频谱有部分重叠。

抗衰落技术在微波通信中，收信机的接收电平会发生变化，有时会降低到接收门限电平以下而导效通信中断。

这是由于电被在传播中，发生了各种各样的衰落的缘故。

衰落是影响微波进信传输质量的一个重要因素。

衰落的大小与气候条件、站距的长短有关。

衰落的持续时间长短不一，有的衰落持续的时间程想，只有儿沙忡，这种让我你为快是然:有的就燕持体的时间没长，可快儿分钱甚至几小时，这就是慢衰落。

因多经传播而造成的衰落被称为频率选择性衰落。

衰落的出现将使收信机的接收电平起伏变化，显然慢衰落和下衰落对微波通信将产生较大影响，尤其是下衰落中的接收电平任于收信机门限电平的深衰落，将导致通信信号的中断。

微被传播中的软落现象给中维传输带来了不利影响，所以人们在研究电波传播统计规律的基础上提出了各种对付电波装品的技术指施，即抗衰落技术。

(一)空间分集空间分集分为空间分集发信和空间分集接收两种系统，通常使用空间分集接收方式即在接收晚安装几副高度不同的天线，利用电磁波到达各接收天线的不同行程来减少或消除衰落的影响。

这种方法通常应用在微波干线上。

(二)频率分集利用两个成两个以上具有一定频率间隔的微频率问时发送和接收同一信息，然后进行合成或选择，以减轻衰落影响，这种工作方式叫做频率分集。

备用波道工作就属于频本分集方式。

(三)自适应均衡技术高性能的敷学微波信道往往把空间分集和自适应均衡技术配合使用，以最大限度地减少通信中断时间。

自适应均衡技术有频城自适应和时城自适应之分。

(1自适均衡器。

这种均街器是一个诺振频率/和网路值可变的中预请报电路。

用该中频谐振电路产生的与多径衰落造成的幅频特性相反的特性，去抵消带内振福偏差，使带内失真减至最小。

当电波衰落的结果使干涉波与直射波的时延差非常大时，可能造成接收机的输人频诺中有两个凹陷点，这时再用这种只有一个诺振电路的频城自适应均衡器就无法补偿其幅频特性了，而必须采用能适应时间变化的时城自适应均衡器。

(2衡器。

时自适应衡器的方案很多，常使用加在基带电路中的横向滤波器式均衡器。

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。

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。

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。