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1、第四章第四章 抗衰落技术抗衰落技术(Anti-Fading Technology)(Anti-Fading Technology) 移移 动动 通通 信信 Mobile CommunicationsMobile Communications 华南农业大学 胡洁 v衰落的定义（definition of fading）： 在无线通信的信道传输过程中，由于大气及地面的影响而发生传播损 耗（propogation loss）及传播延时随时间变化（Time-varing transmission delay）的现象叫做衰落。 v衰落的分类 按频率特性：flat fading and frequency
2、 selective fading 按时间特性：fast fading and slow fading v衰落的影响（effect of fading）： 接收电平降低，无法保证正常通信。 接收信号畸变（distortion），产生严重的误码。 传播延时变化，破坏与时延有关的同步（synchronization）。 在快衰落情况下，由于电平变化迅速，影响某些跟踪过程。 第四章第四章 抗衰落技术抗衰落技术(Anti-Fading Technology)(Anti-Fading Technology) v分集的基础： 各独立的信号传播路径同时经历深度衰落（deep fading）的概率很低。 4.
3、1 分集接收（diversity reception） 时间 时间 时间 信号强度 信号强度 信号强度 信号1 信号2 合成信号 4.1 分集接收（diversity reception） v原理： 接收端对它收到的多个衰落特性相互独立(携带同 一信号)的信号进行合并，以降低信号电平起伏的办法。 v目标： 对抗多径造成的衰落和延时串扰 v技术： How to get independent multipath signals？ How to combine them？ v本质： 对同一信号在不同空间/频率/极化/时间的过取样 （over sampled） 4.1 分集接收（diversity
4、reception） 分集的两重含义 一是分散传输，是接收端能获得多个统计独立的、携带 同一信息的衰落信号；二是集中处理，接收机将收到的多 个统计独立的衰落信号进行合并以降低衰落的影响。 分集方式 宏分集（macro diversity）：“多基站分集”，把多个基站 设置在不同的位置和不同的方向上，用来减小慢衰落。 微分集（micro diversity）：减小快衰落， space/frequency/polarization/angle/time diversity 4.1 分集接收（diversity reception） 设基站A接收到的信号中值为mA, 基站B接收到的信号中值 为mB,
5、它们都服从对数正态分布。若mA mB,则确定用基站 A与移动台通信；若mA Bc（coherence bandwidth） f1f2 4.1 分集接收（diversity reception） vPolarization diversity 水平极化和垂直极化的信号相互正交。 在发端和收端都装上垂直极化天线和水平极 化天线，就可得到衰落特性不相关的信号。 优点是结构比较紧凑，节省空间。 缺点是由于发射功率要分配到两副天线上， 信号功率将有3dB的损失。 4.1 分集接收（diversity reception） 利用天线阵的波束赋性产生多 个独立的波束并自适应的调整 波束方向来跟踪每一个用户
6、形成方向图在不同的方向上给 予不同的增益,可以提高接收 信号的信噪比,从而提高系统 的容量 可以将频率相近但空间可分离 的信号分离开 4.1 分集接收（diversity reception） Smart antenna: space diversity Smart antenna can increase coverage and decrease transmit power 4.1 分集接收（diversity reception） Advantage of smart antennaAdvantage of smart antenna 高速率用户带来很大的干扰，动态调整的智能天线阵列
7、的波束(beam)跟踪高速率用户，起到空间隔离、消除干 扰的作用；动态调整的智能天线阵列的性能优于固定的 多波束天线 Increase system capacity Increase cell coverage Improve reception quality, decrease the call drop rate Extend battery lifetime 4.1 分集接收（diversity reception） vTime diversity 对信号振幅进行顺序取样，在时间上间隔足够 远的两个样点是互不相关的(uncorrelated)。 将信号相隔一定的时间间隔重复传输M次，
8、只 要时间间隔大于相干时间(coherence time)， 就可以得到M条独立的分集支路。 4.1 分集接收（diversity reception） vTime diversity 时间分集主要用于在衰落信道中传输数字信号。此外， 时间分集也有利于克服移动信道中由多普勒效应（ doppler effect）引起的信号衰落现象。 t1 t2 -接收信号相互独立的条件: 4.1 分集接收（diversity reception） Combining TechniquesCombining Techniques 4.1 分集接收（diversity reception） Selection Co
9、mbining picks the branch with the highest SNR Maximal Ratio Combining All paths cophased and summed with optimal weighting to maximize combiner output SNR Equal Gain Combining All paths cophased and summed with equal weighting Combiner Output a1 a2 a3 aM 合并性能：合并前、后信噪比的改善程度 Maximal ratio combing Equa
10、-gain combing Selection combining 信噪比改善因子 ：分集接收机合 并器输出的平均 信噪比相对无分 集接收机的平均 信噪比改善的分 贝数。 4.1 分集接收（diversity reception） Main PointsMain Points Diversity overcomes the effects of fading by combining fading paths Diversity typically entails some penalty in terms of rate, bandwidth, complexity, or size. Te
11、chniques trade complexity for performance. MRC yields 20-40 dB gain, SC around 20 dB. solutionequalization、RAKE 案例：案例：“红灯效应红灯效应” 快衰落还会产生时间色散（time dispersion）的现象。 深衰落点在空间上的分布是近似的相隔半个波长（ 900MHz为17cm ，1800或1900MHz为8cm)，如果此 时手机天线处于这个深衰落点（当汽车中的手机用户由 于红灯而驻留在这个深衰落点，我们称为红灯问题）， 话音质量非常差。 Diversity TechniqueDi
12、versity Technique Diversity TechniqueDiversity Technique Diversity TechniqueDiversity Technique Diversity TechniqueDiversity Technique Diversity TechniqueDiversity Technique 8C32810.105-Cimini-7/98 Independent signal paths have a low probability of experiencing deep fades simultaneously. The basic c
13、oncept is to send the same information over independently fading radio Independent fading paths can be achieved by separating the signal in time, frequency, space, polarization, etc. The chance that two deep fades occur simultaneously is rare. 0 0 -20 -40 -60 -80 -100 481216 d Received Signal Power
14、(dBm) Diversity TechniqueDiversity Technique Introduction to DiversityIntroduction to Diversity Basic Idea Send same bits over independent fading paths Independent fading paths obtained by time, space, frequency, or polarization diversity Combine paths to mitigate fading effects Tb t Multiple paths unlikely to fade simultaneously Diversity TechniqueDiversity Technique
