无线信道抗衰落技术

Posted 2020-08-02 笑哼

无线信道抗衰落技术

1、扩频

    香农公式：C＝B*log(1＋S/N），C为信道容量，B为信号带宽，S/N为信噪比。

扩频序列利用了此公式的结论，当信道容量C不变时，提高信号带宽B可以换取较低的S/N.（抗干扰）。根据B与S/N的关系可以确定最大的信道容量。

从另一个方面理解，扩频技术扩展了信道带宽，克服窄带信号的频率选择性衰落特性。

2、Rake

CDMA扩频码在选择时就要求它有很好的自相关特性。这样，在无线信道中出现的时延扩展，就可以被看作只是被传信号的再次传送。如果这些多径信号相互间的延时超过了一个码片的长度（WCDMA一个码片持续时间0.26us（多径分量之间的长度差＝光速÷码片速率＝3.0×108m/s÷3840000chip/s＝78m），这在无线环境里面是很容易实现的（市区的典型值是1到2us）），那么它们将被CDMA接收机看作是互不相关的多径分量。

Rake接收机的核心：多径，延时，克服频率选择性衰落。 
   注：在TD-SCDMA系统 中 ，终端 没有RAKE 接收机。

3、信道编码

   目的：信道编码是为了保证信息传输的可靠性、提高传输质量而设计的一种编码。它是在信息码中增加一定数量的多余码元，使码字具有一定的抗干扰能力。

实质：信道编码实际上是以降低信息的传输效率为代价来增加码字的抗干扰能力。

4、交织

    交织可以在不附加任务开销的情况下，使系统获得时间分集。对抗时间选择性衰落。重要特点是将突发性误码连续错误变成了随机性的独立差错。它的缺点是有造成系统延时，交织的区间越大，其抗误码性能越好，但带来的延时也越大，需要平衡两者之间的关系。

5、均衡

补偿时分信道中由于多径效应而产生的码间干扰（ISI）。主要指对信道中幅度和延迟进行补偿。均衡器的效果是补偿信道的频率选择性，使衰落趋于平坦、相位趋于线性。均衡器不能抵销平衰落。

6、分集

分集接收技术基本思想就是，快衰落信道中接收的信号是到达接收机的各径分量的合成，如果在接收端同时获得几个不同路径的信号，将这些信号适当合并构成总的接收信号，则能够大大减小衰落的影响。

 

 

传播路径可分为直射传播和非直射传播。

    一般情况下，在基站和移动台之间不存在直射信号，此时接收到的信号是发射信号经过若干次反射、绕射或散射后的叠加。而在某些空旷地区或基站天线较高时可能存在直线传播路径。

    由于高大建筑物或远处高山等阻挡物的存在，常常会导致发射信号经过不同的传播路径到达接收端。这即是所谓的多径传播效应（Multipath Propagation）。各径信号经过不同的路径到达接收端时，具有不同的时延和入射角，这将导致接收信号的时延扩展（delay spread）和角度扩展（angle spread）。

    另外，移动用户在传播路径方向上的运动将使接收信号产生多普勒（Doppler）扩展效应，其结果是导致接收信号在频域的扩展，同时改变了信号电平的变化率。

归纳起来，在传播上会产生三类不同的损耗

 

路径传播损耗：

    又称为衰耗，它是指电磁波在宏观大范围（即公里级）空间传播所产生的损耗，它反映了传播在空间距离的接收信号电平的变化趋势。

大尺度衰落损耗：

    它是由于在电波传播路径上受到建筑物及山丘等的阻挡所产生的阴影效应而产生的损耗。它反映了中等范围内数百波长量级接收电平的均值变化而产生的损耗，一般遵从对数正态分布，其变化率较慢又称为大尺度衰落。

小尺度衰落损耗：

    它主要是由于多径传播而产生的衰落，它反映微观小范围内数十波长量级接收电平的均值变化而产生的损耗，一般遵从Rayleigh（瑞利）或Rician（莱斯）分布，其变化率比慢衰耗快，所以称为小尺度衰落，它又可以划分为：空间选择性衰落、频率选择性衰落、时间选择性衰落。选择性是指在不同的空间、频率、时间，其衰落特性是不一样的。

——大尺度衰落，也被称为遮蔽。

衰减幅度较小的快变化成分
——小尺度衰落，也被称为多径衰落。

两类典型小尺度衰落包络分布的描述方法

瑞利（Rayleigh）分布
——不存在视距传播，衰落很深。

莱斯（Rician）分布
——存在视距主径，衰落较浅。