第5讲分集技术精选PPT.ppt

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1、第5讲分集技术第1页，本讲稿共43页2 2本讲内容l分集概念l分集的好处l分集原理l分集方式l合并方式l分集失效因素l分集性能改善的衡量l天线发射分集l原理l发送分集的方式第2页，本讲稿共43页3 3分集的好处l分集是克服无线信道多径衰落最为有效的技术l降低功率要求提高了覆盖，延长了电池寿命l低信号断线率改善了语音质量和切换性能（宏分集）l降低的衰落储备直接转化为更好的重用因子，即提高了系统容量l不会在接收机单元增加无节制的复杂度第3页，本讲稿共43页4 4分集原理l分集的原理l分集接收机利用从不同信道（分集支路）接收到的同一信号的复制来保持总信干噪比在可以接受的最小水平之上l一条支路上的传输

2、可能失败，但是所有支路上的传输不可能同时失败（一个接收机有越多的可用支路，整个通信链路的抗噪声和误码率性能就越好）第4页，本讲稿共43页5 5分集的原理（1）无线信道PTSINR0第5页，本讲稿共43页6 6分集的原理（2）无线信道PTNSINR0第6页，本讲稿共43页7 7分集的原理（3）无线信道PTSINR0/MSINR0第7页，本讲稿共43页8 8分集方式（1）l分集支路信号的来源l天线分集（空间选择性）l时间分集（时间频率选择性）第8页，本讲稿共43页9 9分集方式（2）l天线分集l空间分集：接收机拥有很多类似的天线，每根天线为无线通信提高了一个分离的无线信道，其方向图和极化方式都是一

3、样的l极化分集：接收端天线极化方式不同l方向图分集：方向图分集使用不同的方向图l发射分集：使用多天线控制接收端所经历的衰落（闭环发送分集需要在接收端反馈信道状态）第9页，本讲稿共43页1010分集方式（3）l时间分集l频率分集：一般使用于OFDM或跳频扩频l码分集：获得抗信道频率选择性的多个信号分支方法。例如RAKEl时间隐分集：克服时变信道衰落的一种方法。如交织纠错编码、ARQ第10页，本讲稿共43页1111分集失效l信号相关性l不等的平均功率/主支路：一个支路包含很高的平均功率，其他支路仅有很少的功率来克服主支路的衰落 l其它需满足的条件l宽带l多天线l l闭环反馈闭环反馈第11页，本讲稿

4、共43页1212分集性能改善的衡量l平均信噪比改善l误码率l分集增益l香农信道容量l解析方法仿真方法第12页，本讲稿共43页1313GSM手机的误码率l求平均信噪比为15dB瑞利信道GSM接收机的误码率第13页，本讲稿共43页1414衰落信道的分集增益l使用分集和不使用分集的系统分别达到相同目标误码率的信噪比之间的差异，通常以dB为单位l积累增益和抗衰落增益l在QPSK方式时，随着分集支路的增加，分集增益减小第14页，本讲稿共43页1515合并方式（1）l增益合并l开关式合并l纯选择性合并l门限选择第15页，本讲稿共43页1616合并方式（2）l增益合并l最大比合并l等增益合并第16页，本讲稿

5、共43页1717用MRC实现ML接收机（1）第17页，本讲稿共43页1818用MRC实现ML接收机（2）第18页，本讲稿共43页1919最大比合并后的BPSK误码率（1）第19页，本讲稿共43页2020最大比合并后的BPSK误码率（2）第20页，本讲稿共43页2121衰落信道的信道容量l影响接收机性能的因素除了调制方式外，还包括交织、纠错编码等l信道容量极限是另一种量度l与求衰落信道中接收机误码率方法相同第21页，本讲稿共43页22223G系统中的例子l上行多天线分集接收l下行发送分集l软切换更软切换中的下行宏分集l软切换中的上行宏分集l更软切换中的上行宏分集lRAKE接收机l交织和前向纠错码

6、lARQHARQ第22页，本讲稿共43页2323发射分集方式l开环方式（空时分组码）l发射端不需要知道信道信息l无反馈回路，典型的空间发射分集l闭环方式（利用信道状态信息）l发射端需要知道信道信息l利用上行信道从移动台向基站及时报告信道信息，用于发射加权。l闭环发射分集信号在接收端的平均SINR是开环发射分集信号在接收端的平均SINR的两倍第23页，本讲稿共43页2424采用发射分集的原因采用发射分集的原因l由于移动台体积、接收分集条件不满足，多套射频通道的代价高，成本受限l基站的设备可多个移动台共用l主要提供额外的可用径，对抗慢衰落造成影响l代价：增加多址干扰，多使用了正交码第24页，本讲稿

7、共43页2525cdma2000与WCDMA发射分集方式lcdma2000lOTD（Orthogonal Transmit Diversity）lSTS（Space-Time Spreading）lWCDMAlSTTD（Space-Time Transmit Diversity）lTSTD（Time Switched Transmit Diversity）l两种闭环方式两种闭环方式第25页，本讲稿共43页2626OTD第26页，本讲稿共43页2727STS第27页，本讲稿共43页2828STTD发射端框图第28页，本讲稿共43页2929STTD编码第29页，本讲稿共43页3030STTD接收端

8、及解码第30页，本讲稿共43页3131STTD结论l lSTTD增益随着车速的增加而不断减少l lSTTD增益随着径数的增加而不断减少第31页，本讲稿共43页3232闭环发射分集l方式一l只对发射天线的相位进行调整，不对发射天线的幅度进行调整l方式二l既对发射天线的相位进行调整，也对发射天线的幅度进行调整第32页，本讲稿共43页3333闭环发射分集组成图第33页，本讲稿共43页3434闭环发射分集发射端第34页，本讲稿共43页3535闭环发射分集接收端第35页，本讲稿共43页3636闭环发射分集的权值计算UE接收功率为：使上式最大的最优权值向量就是R最大特征值所对应的特征向量准则：在发射信号功

9、率恒定时，使接收信号功率最大（接收端噪声功率恒定）上式可以改写为：第36页，本讲稿共43页3737闭环发射分集原理对于单径情况，最大特征值所对应的特征向量为：对于多径情况，最大特征值所对应的特征向量为：第37页，本讲稿共43页3838闭环发射分集模式1如果 ，发命令0，如果 ，发命令1。UE:，其中UTRAN:Slot#01234567891011121314FSM01，其中第38页，本讲稿共43页3939闭环发射分集模式2FSMphFSMpoMSBLSBFSMpoPower_an1 Power_an2010.20.80.80.2FSMphPhase difference00000101101

10、0110111101100第39页，本讲稿共43页4040闭环发射分集模式2Slot 4mSend b3(4m)Slot 4m+1Slot 4m+2Slot 4m+3Send b2(4m+1)Send b1(4m+2)Send b0(4m+3)16 values8 values4 values2 valuesUE：UTRAN：第40页，本讲稿共43页4141闭环发射分集模式2的实现方案l l时隙时隙4m4m：l l计算计算 或或 虚部，大于虚部，大于0 0，发，发 11；小于；小于0 0，发，发 00。l l时隙时隙4m+14m+1：l l计算计算 或或 实部，大于实部，大于0 0，发，发 1

11、1；小于；小于0 0，发，发 00。l l时隙时隙4m+2:4m+2:l l计算计算 或或 实部和虚部。如果实部绝对值大于虚部绝对值，实部和虚部。如果实部绝对值大于虚部绝对值，发发 11；如果实部绝对值小于于虚部绝对值，发；如果实部绝对值小于于虚部绝对值，发 00l l时隙时隙4m+34m+3：l l如果如果 或或 ，发，发 11；如果；如果 或或 ，发，发 00第41页，本讲稿共43页4242结论l分集径数很少、且低速移动的热点微小区如会议中心、飞机场、写字楼l仅存在单个强径，如高楼形成的街道l交织器纠错码方案基本失效第42页，本讲稿共43页4343参考书lGregory D.Durgin，“空时无线信道”，西安交通大学出版社第43页，本讲稿共43页