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1、扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室第第4章章 抗衰落和链路性能增强技术抗衰落和链路性能增强技术4.3 4.3 信道编码技术信道编码技术 4.4 4.4 均衡技术均衡技术 扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室4.2 分集技术分集技术 4.2.1 4.2.1 分集技术原理分集技术原理分集技术原理分集技术原理 1. 1. 什么是分集什么是分集什么是分集什么是分集 所所所所谓谓谓谓分分分分集集集集接接接接收收收收，是是是是指指指指接接接接收收收收端端端端对对对对它它它它收收收收到到到到的的的的多多个个衰衰落落特特
2、性性互互相相独独立立( (携携带带同同一一信信息息) )的的信信号号进进行行特特定定的的处处理理， 以降低信号电平起伏的办法。以降低信号电平起伏的办法。以降低信号电平起伏的办法。以降低信号电平起伏的办法。扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图图图图 4 - 1 4 - 1 选择式分集合并示意图选择式分集合并示意图选择式分集合并示意图选择式分集合并示意图 扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 (1) (1) 时时时时间间间间分分分分集集集集。 快快快快衰衰衰衰落落落落除除除除了了了了具具具具有有有有空空空空间
3、间间间和和和和频频频频率率率率独独独独立立立立性性性性之之之之外外外外， 还还还还具具具具有有有有时时时时间间间间独独独独立立立立性性性性， 即即即即同同同同一一一一信信信信号号号号在在在在不不不不同同同同的的的的时时时时间间间间区区区区间间间间多多多多次次次次重重重重发发发发， 只只只只要要要要各各各各次次次次发发发发送送送送的的的的时时时时间间间间间间间间隔隔隔隔足足足足够够够够大大大大， 那那那那么么么么各各各各次次次次发发发发送送送送信信信信号号号号所所所所出出出出现现现现的的的的衰衰衰衰落落落落将将将将是是是是彼彼彼彼此此此此独独独独立立立立的的的的， 接接接接收收收收机机机机将将将
4、将重重重重复复复复收收收收到到到到的的的的同同同同一一一一信信信信号号号号进进进进行行行行合合合合并并并并， 就就就就能能能能减减减减小小小小衰衰衰衰落落落落的的的的影影影影响响响响。时时时时间间间间分分分分集集集集主主主主要要要要用用用用于于于于在在在在衰衰衰衰落落落落信信信信道道道道中中中中传传传传输输输输数数数数字字字字信信信信号号号号。 此此此此外外外外， 时时时时间间间间分分分分集集集集也也也也有有有有利利利利于于于于克克克克服服服服移移移移动动动动信信信信道道道道中中中中由由由由多多多多普普普普勒效应引起的信号衰落现象。勒效应引起的信号衰落现象。勒效应引起的信号衰落现象。勒效应引起
5、的信号衰落现象。扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 (2) (2) 频频频频率率率率分分分分集集集集。 由由由由于于于于频频频频率率率率间间间间隔隔隔隔大大大大于于于于相相相相关关关关带带带带宽宽宽宽的的的的两两两两个个个个信信信信号号号号所所所所遭遭遭遭受受受受的的的的衰衰衰衰落落落落可可可可以以以以认认认认为为为为是是是是不不不不相相相相关关关关的的的的， 因因因因此此此此可可可可以以以以用用用用两两两两个个个个以以以以上上上上不不不不同同同同的的的的频频频频率率率率传传传传输输输输同同同同一一一一信信信信息息息息， 以以以以实实实实现现现现频
6、频频频率率率率分分分分集集集集。 根据相关带宽的定义，根据相关带宽的定义，根据相关带宽的定义，根据相关带宽的定义， 即即即即扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 (3) (3) 空空空空间间间间分分分分集集集集。 空空空空间间间间分分分分集集集集的的的的依依依依据据据据在在在在于于于于快快快快衰衰衰衰落落落落的的的的空空空空间间间间独独独独立立立立性性性性， 即即即即在在在在任任任任意意意意两两两两个个个个不不不不同同同同的的的的位位位位置置置置上上上上接接接接收收收收同同同同一一一一个个个个信信信信号号号号， 只只只只要要要要两两两两个个个个位位位
7、位置置置置的的的的距距距距离离离离大大大大到到到到一一一一定定定定程程程程度度度度， 则则则则两两两两处处处处所所所所收收收收信信信信号号号号的的的的衰衰衰衰落落落落是是是是不不不不相相相相关关关关的的的的。为为为为此此此此， 空空空空间间间间分分分分集集集集的的的的接接接接收收收收机机机机至至至至少少少少需需需需要要要要两两两两副副副副相相相相隔隔隔隔距距距距离离离离为为为为d d的的的的天天天天线线线线， 间间间间隔隔隔隔距距距距离离离离d d与与与与工工工工作作作作波波波波长长长长、 地物及天线高度有关，地物及天线高度有关，地物及天线高度有关，地物及天线高度有关，扩频通信技术扩频通信技术
8、电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 选选选选择择择择不不不不同同同同的的的的加加加加权权权权系系系系数数数数， 就就就就可可可可构构构构成成成成不不不不同同同同的的的的合合合合并并并并方方方方式式式式。 常用的有以下三种方式：常用的有以下三种方式：常用的有以下三种方式：常用的有以下三种方式： (1) (1) 选择式合并。选择式合并。选择式合并。选择式合并。 (2) (2) 最大比值合并。最大比值合并。最大比值合并。最大比值合并。 (3) (3) 等增益合并等增益合并等增益合并等增益合并扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图图图图
9、 4 - 8 4 - 8 三种合并方式的三种合并方式的三种合并方式的三种合并方式的D(M)D(M)与与与与MM关系曲线关系曲线关系曲线关系曲线 扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室4.3 纠错编码技术纠错编码技术 4.3.1 4.3.1 纠错编码的基本原理纠错编码的基本原理纠错编码的基本原理纠错编码的基本原理 首首首首先先先先用用用用一一一一个个个个例例例例子子子子说说说说明明明明纠纠纠纠错错错错编编编编码码码码的的的的基基基基本本本本原原原原理理理理。 现现现现在在在在我我我我们们们们考考考考察察察察由由由由 3 3 位位位位二二二二进进进进制制制
10、制数数数数字字字字构构构构成成成成的的的的码码码码组组组组，它它它它共共共共有有有有 2 23=8 3=8 种种种种不不不不同同同同的的的的可可可可能能能能组组组组合合合合， 若若若若将将将将其其其其全全全全部部部部用用用用来来来来表表表表示示示示天天天天气气气气， 则则则则可可可可以以以以表表表表示示示示 8 8 种种种种不不不不同同同同的的的的天天天天气气气气情情情情况况况况， 如如如如： 000(000(晴晴晴晴) )， 001(001(云云云云) )， 010(010(阴阴阴阴) )， 011(011(雨雨雨雨) )， 100(100(雪雪雪雪) )， 101(101(霜霜霜霜) )，
11、 110(110(雾雾雾雾) )， 111(111(雹雹雹雹) )。 其其其其中中中中任任任任一一一一码码码码组组组组在在在在传传传传输输输输中中中中若若若若发发发发生生生生一一一一个个个个或或或或多多多多个个个个错错错错码码码码， 则则则则将将将将变变变变成成成成另另另另一一一一信信信信息息息息码码码码组组组组。 这这这这时时时时， 接接接接收端将无法发现错误。收端将无法发现错误。收端将无法发现错误。收端将无法发现错误。扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 若若若若在在在在上上上上述述述述 8 8 种种种种码码码码组组组组中中中中只只只只准准准准许
12、许许许使使使使用用用用 4 4 种种种种来来来来传传传传送送送送消消消消息息息息， 譬如譬如譬如譬如 000 = 000 = 晴晴晴晴 011 = 011 = 云云云云 101 = 101 = 阴阴阴阴 110 = 110 = 雨雨雨雨 (4 - 51) (4 - 51)扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室表表表表 4 - 2 4 - 2 分组码例子分组码例子分组码例子分组码例子(3, 2) (3, 2) 扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 4.3.3 4.3.3 卷积码卷积码卷积码卷积码 数数数数字字字
13、字化化化化移移移移动动动动信信信信道道道道中中中中传传传传输输输输过过过过程程程程会会会会产产产产生生生生随随随随机机机机差差差差错错错错， 也也也也会会会会出出出出现现现现成成成成串串串串的的的的突突突突发发发发差差差差错错错错。 讨讨讨讨论论论论各各各各种种种种编编编编码码码码主主主主要要要要用用用用来来来来纠纠纠纠正正正正随随随随机机机机差差差差错错错错， 卷卷卷卷积积积积码码码码既既既既能能能能纠纠纠纠正正正正随随随随机机机机差差差差错错错错也也也也具具具具有有有有一一一一定定定定的的的的纠纠纠纠正突发差错的能力。正突发差错的能力。正突发差错的能力。正突发差错的能力。扩频通信技术扩频通
14、信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 1. 1. 卷积码卷积码卷积码卷积码 卷积码的监督元不仅与本组的信息元有关，卷积码的监督元不仅与本组的信息元有关，卷积码的监督元不仅与本组的信息元有关，卷积码的监督元不仅与本组的信息元有关， 而且还与前若干组的信息元有关。而且还与前若干组的信息元有关。而且还与前若干组的信息元有关。而且还与前若干组的信息元有关。 这种码的纠这种码的纠这种码的纠这种码的纠错能力强，错能力强，错能力强，错能力强， 不仅可纠正随机差错，不仅可纠正随机差错，不仅可纠正随机差错，不仅可纠正随机差错， 而且可纠而且可纠而且可纠而且可纠正突发差错。正突发差错。正
15、突发差错。正突发差错。扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室卷积码的一般结构卷积码的一般结构 编码输出每次输入k比特1k1k1k1k 1 k2k3kNk 12nNk级移存器n个模2加法器每输入k比特旋转1周扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室由上图可以看到，由上图可以看到，n个输出比特不仅与当前的个输出比特不仅与当前的k个输个输入信息有关，还与前入信息有关，还与前（N-1）k个信息有关。个信息有关。 通常将通常将N称为约束长度。称为约束长度。常把卷积码记为：常把卷积码记为：（n，k，N）其编码效率为其编码效率
16、为k/n扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 卷积码的图形描述卷积码的图形描述 描述卷积码的方法有两类：描述卷积码的方法有两类：图解法和解析表示图解法和解析表示图解法包括：树状图、状态图、网格图图解法包括：树状图、状态图、网格图解析法包括：矩阵形式、生成多项式形式解析法包括：矩阵形式、生成多项式形式扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室123M3M1输入M2编码输出c2c1（，）卷积码编码器卷积码编码器例如：输入序列例如：输入序列11011101101110 扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室12M2M1输入编码输出c2c1（，2）卷积码编码器卷积码编码器例如：输入序列例如：输入序列101011101011 扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 2. 2. 交织编码交织编码交织编码交织编码 交交交交织织织织编编编编码码码码主主主主要要要要用用用用来来来来纠纠纠纠正正正正突突突突发发发发差差差差错错错错， 即即即即
