移动通信原理西交大

2.5抗衰落技术现代移动通信AbisA接口MSBSSOMC-R操作维护中心BSC基站控制器MSC移动交换中心BTS基站收发信机BTS基站收发信机BTS基站收发信机MSMSUm本讲主要内容Turbo码编码原理译码原理RAKE接收机分集支路的形成与合并分集支路的形成分集支路的合并RAKE接收机原理基本原理典型结构2.5.2Turbo码Turbo码，又称为并行级联卷积码（PCCC），是由法国人C.Berrou和A.Glavieux在1993年的ICC国际会议上首次提出的。技术出发点（1）将卷积码和随机交织器结合在一起，实现了随机编码的思想；（2）采用软输出迭代译码来逼近最大似然译码。在IMT-2000标准中，Turbo码也成为一种推荐的信道编码方案。2.5.2Turbo码的编码原理结构原理图交织器：改变序列顺序；Turbo码的纠错性能在很大程度上取决于它所采用的交织器的类型和长度分量编码器：结构一般相同（使用递归系统卷积码RSC：自由距离大，可使用最大似然译码）；删除矩阵：通过删除压缩各分量编码器的输出校验序列来调整Turbo码编码器的编码速率；从理论上说，通过改变删除矩阵的设计,可以得到任意码率的Turbo码。复接器：信息序列与校验序列进行并/串转换,得到编码输出。2.5.2Turbo码的编码原理Turbo码是线性码，线性码的一个重要特点是所有码的码距分布都是相同的。在恶劣的信道条件下（即低信噪比情况）码距分布比最小码距对码的性能影响更具决定性。此时好码的特征是：错误概率不可忽略的码的总数少，即码距分布的尾部很小。交织器的功能可以改善码距分布。如果在低信噪比时仍能取得较低的误码率，那么好的编码器应该具有良好的尾部码距分布。2.5.2Turbo码的编码原理结构原理图2.5.2Turbo码的译码原理SISO译码器：软输入指的是译码模块的输入信息为经过软判决解调的数据，而不是判决后的二进制序列0与1；而软输出指的是对于接收序列进行译码后的一个似然概率值。交织器和解交织器：连接两个SISO译码器的桥梁SISO算法有两大类：最大后验概率算法及其改进算法和软输出Viterbi译码算法。2.5.2Turbo码的译码原理Turbo码之所以具有如此好的性能，一方面由于它的编码器最大限度地实现了随机化编码，另一方面则在于译码端所采用的最佳的最大似然译码算法以及软输入软输出（SISO）译码器的迭代反馈译码结构。2.5.2Turbo码的译码原理2.5.5RAKE接收机（1）(RAKEReceiver))](1[2))()((02RptytyEp设有两多径信号，平均功率为P0=E{[y(t)]2},则合成信号的总功率为：(41)分集支路的形成与合并(TheFormingandCombingofDiversityBranches)均衡如何抗多径衰落？均衡主要通过补偿信道衰落引起的畸变来减小衰落的影响！适用于信号不可分离多径且时延扩展远大于符号宽度的情况。如何分离多径信号?——多径分集出发点：采用特定设计的信号使多径信号之间差异明显。—分离基础2.5.4RAKE接收机（2）(RAKEReceiver)直接扩频通信系统原理框图射频滤波器本地PN码c(t-)基带滤波器宽带放大器信息数据b(t)PN码c(t)载波Acos(0t+f)本地载波2cos(′t+f)rt)v(t)s(t)补图1扩频通信系统模型图(a)发射系统模型(b)接收系统模型图中信息数据b(t)是宽为Tb的+1或-1值的矩形波形信号，首先用扩频码进行调制。扩频码是码长为N、码元宽度为Tc、+1或-1取值的矩形波信号c(t)，扩频码周期等于信息数据的比特宽度T，有Tb=NTc(41)即信息数据正好对扩频序列进行周期调制。信息数据为+1，扩频码极性不变，信息数据为-1，扩频码极性倒相，记为b(t)c(t)，如补充图2所示：扩频与解扩示意图补图2扩频与解扩示意图TcTb2.5.4RAKE接收机（3）(RAKEReceiver)分集支路的形成与合并(TheFormingandCombingofDiversityBranches)如何分离多径信号?与一般分集、均衡的区别：—一般分集：需要建立多个独立的多径信号，然后在接收端按最佳合并准则接收；—均衡：适合与信号不可分离多径的情况，用于解决符号间的干扰问题，其分集特性是隐含的；—多径分集：利用多径信号的有用信息，消除多径衰落的影响。但在一般系统只能将多径信号视为干扰。小结：通常接收的多径信号时延差很小且是随机的，叠加后的多径信号一般很难分离。所以，在一般的分集中，需要建立多个独立路径信号，在接收端按最佳合并准则进行接收。而多径分集是通过发端的特定信号设计来达到接收端接收多径信号的分离，它是扩频系统所特有的。2.5.4RAKE接收机（5）(RAKEReceiver)分集支路的形成与合并(TheFormingandCombingofDiversityBranches)如何合并?第一路径准则FP最强路径准则LP检测后积分准则（PDI）等增益合并准则（EGC）最大比合并准则（MPC）自适应合并准则具体采用何种准则应依电波传播环境、系统性能要求等而定。2.5.4RAKE接收机（6）(RAKEReceiver)RAKE接收机原理(ThePrincipleofRAKEReceiver)基本原理：对每个路径使用一个相关接收机，各相关接收机与被接收信号的一个延迟形式相关，然后对每个相关器的输出进行进行加权，并把加权后的输出相加合成一个输出，以提供优于单路相关器的信号检测，然后在此基础上进行解调和判决。典型结构形状类似于农用工具耙子而得名，RAKE。2.5.4RAKE接收机（7）(RAKEReceiver)RAKE接收机原理(ThePrincipleofRAKEReceiver)RAKE接收机的应用对于IS-95CDMA系统，基站中的RAKE接收机有4个并行相关器和2个搜索相关器组成，基站接收机无法得到多径信号的相位信息，一般采用非相关最大比值合并准则；而移动台中的RAKE接收机有3个并行相关器和一个搜索相关器组成，它可利用基站发送的导频信号估计出多径信号的相位、到达时刻和强度参数2.5.4RAKE接收机（8）(RAKEReceiver)本章小结(BriefSummary)典型的抗衰落技术(TypicalAnti-FadingTechniques)分集技术(DiversityTechniques)—出发点：有意识地分离多径信号并恰当合并以提高接收信号的信噪比来抗衰落—常用的分集技术包括空间分集、频率分集和时间分集—CDMA系统常使用RAKE接收机来改善链路性能均衡技术—出发点：通过补偿信道衰落引起的畸变来减小衰落的影响，以减小码间串扰（ISI）—接收机内的均衡器可以对信道中幅度和延迟进行补偿—由于移动信道是时变的，所以要求均衡器是自适应的Turbo编译码技术RAKE技术