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。卷积编码
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
纠错编码技术是信道编码技术，分为线性码和卷积码（非线性码），线性码在信码中添加冗余，后者是连续地添加冗余。分组码可以纠突发错码，卷积码的解码很容易实现，而且可以进行联合译码和均衡。 线性分组码的纠错能力取决于码组的最小汉明距离，卷积码取决其冲激响应的码重，也就是自由距离。2G采用了卷积和交织码，3G采用了TURBO码，4G用LDPC码，下面就介绍这几种码。
卷积和交织码：若以（n,k,m）来描述卷积码，其中k为每次输入到卷积编码器的bit数，n为每个k元组码字对应的卷积码输出n元组码字，m为编码存储度，也就是卷积编码器的k元组的级数，称m+1= K为编码约束度m称为约束长度。卷积码将k元组输入码元编成n元组输出码元，但k和n通常很小，特别适合以串行 传输，时延小。与分组码不同，卷积码编码生成的n元组元不仅与当前输入的k元组有关，还与前面m-1个输入的k元组有关，编码过程中互相关联的码元个数为n*m。卷积码的纠错性能随m的增加而增大，而差错率随N的增加而指数下降。在编码器复杂性相同的情况下，卷积码的性能优于分组码。
TURBO码：Turbo码基本原理是编码器通过交织器把两个分量编码器进行并行级联，两个分量编码器分别输出相应的校验位比特；译码器在两个分量译码器之间进行迭代译码，分量译码器之间传递去掉正反馈的外信息，这样整个译码过程类似涡轮（Turbo）工作。因此，这个编码方法又被形象地称为Turbo码。Turbo码具有卓越的纠错性能，性能接近香农限，而且编译码的复杂度不高。
LDPC码：称为低密度奇偶校验码。它是线性分组码，但不是有生成矩阵来定义，而是用校验矩阵来定义。在LDPC码的校验矩阵中，如果行列重量固定为(P，Y)，即每个校验节点
有P个变量节点参与校验，每个变量节点参与Y个校验节点，我们称之为正则LDPC码。Gallager最初提出的Gallager码就具有这种性质。从编码二分图的角度来看，这种LDPC码的变量节点度数全部为Y，而校验节点的度数都为P。我们还可以适当放宽上述正则LDPC码的条件，行列重量的均值可以不是一个整数，但行列重量尽量服从均匀分布。另外为了保证LDPC码的二分图上不存在长度为4的圈。我们通常要求行与行以及列与列之间的交叠部分重量不超过1，所谓交叠部分即任意两列或两行的相同部分。我们可以将正则LDPC码校验矩阵H的特征概括如下：
1. H的每行行重固定为P，每列列重固定为Y。
2. 任意两行(列)之间同为1的列(行)数(称为重叠数)不超过1，即H矩阵中不含四角为1 的小方阵，也即无4线循环。
3. 行重P和列重Y相对于H的行数M、列数N很小，H是个稀疏矩阵。
均衡技术
均衡技术可以分为两大类：线性和非线性均衡。这些种类是由自适应均衡器的输出接下来 是如何控制均衡器来划分的。判决器决定了接收数字信号比特的值并应用门限电平来决定d(r)的值。如果d(r)没用在反馈路径中调整均衡器，均衡器就是线性的。另一方面，如果d(r)反馈回来调整均衡器，则为非线性均衡。线性均衡器包括线性横向均衡器、线性格型均衡器等等，非线性均衡器包括判决反馈均衡器、最大似然序列均衡器等等，在这里主要介绍实际中应用较广的线性横向均衡器、线性格型均衡器、判决反馈均衡器及分数间隔均衡器。
小结
分集技术可以抗衰落深陷，均衡和RAKE接收可以改善频率选择下信道的特性，而信道编码则是减少误比特率。
参考文献
1、《移动通信》西电版，章坚武，2013，第三版
2、《Wierless Communications》电子工业出版社，田斌，译本，2008
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议