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张燕zy29209@163.com

第四章 抗衰落技术

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第 4 章 抗衰落技术 4.0 概述 4.1 分集接收 4.2 RAKE接收 4.3 纠错编码技术 4.4 均衡技术 *4.5 智能天线*4.6 发射分集与空时编码

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4.0 概述衰落是影响通信质量的主要因素。由于多径衰落和多普勒频移的影响，移动无线信道极其易变。这些影响对于任何调制技术来说都会产生很强的负面效应。移动通信系统需要利用信号处理技术来改进恶劣的无线电传播环境中的链路性能。对路径传输损耗，主要靠增大发射功率，以提高接收信号的场强来解决。

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对慢衰落所造成的接收信号功率的波动，通常借助“宏分集”来解决。 无线传输所面临的最大问题是信道的时变多径衰落，克服多径衰落主要用“微分集”来解决，这也是人们通常所说的分集技术。抗多径衰落还常用均衡技术和差错控制编码技术。均衡可以补偿时分信道中由于多径效应而产生的码间干扰 (ISI) 。信道编码是通过在发送信息时加入冗余的数据位来改善通信链路的性能的。

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均衡、分集和信道编码这三种技术都被用于改进无线链路的性能，也就是希望减小瞬时误码率。这三种技术在用来改进接收信号质量时，既可单独使用，也可组合使用。但是在实际的无线通信系统中，每种技术在实现方法、所需费用和实现效率等方面具有很大的不同。在下面的各节里，我们将分别介绍分集接收、交织与编码、均衡、以及智能天线、空时编码等新出现的抗衰落技术。

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4.1 分集接收4.1.1 分集接收原理 1. 什么是分集接收 所谓分集接收，是指接收端对它收到的多个衰落特性互相独立 ( 携带同一信息 ) 的信号进行特定的处理，以降低信号电平起伏的办法。

分集：接收多路不相关的信号并合并。

目标：对抗多径信道造成的衰落和延时串扰。

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分集技术主要包含两方面如何获得独立的多路信号——分散传输如何合并独立的多路信号——集中处理

10

0

-10

-20

相对电平/dB

t

信号A信号B合成信号C

图 4-1 选择式分集合并示意图

8

2 、分集方式宏分集：主要用于蜂窝通信系统中，也称为“多基站”分集。这是一种减小慢衰落影响的分集技术，其作法是把多个基站设置在不同的地理位置上和不同方向上，同时和小区内的一个移动台进行通信。 微分集：是一种减小快衰落影响的分集技术，在各种无线通信系统中都经常使用。可以分为下列六种。

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(1) 空间分集空间分集，也被称为天线分集、空间位置分集，是无线通信中使用最多的分集形式。空间分集的依据在于快衰落的空间独立性，即在任意两个不同的位置上接收同一个信号，只要两个位置的距离大到一定程度，则两处所收信号的衰落是不相关的。空间分集技术

———用两个以上的天线收同一个信号。

10

对空间分集而言，分集的支路数 M越大，分集效果越好。但当M较大时 ( 如 M＞3) ，分集的复杂性增加，分集增益的增加随着M 的增大而变得缓慢。

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(2) 频率分集由于频率间隔大于相关带宽的两个信号所遭受的衰落可以认为是不相关的，因此可以用两个以上不同的频率传输同一信息，那么在接收端就可以得到衰落特性不相关的信号，以实现频率分集。这一技术比空间分集节省天线数目，缺点是不仅需要占用更多的频谱资源，而且需要有和频率分集中采用的频道数相等的若干个接收机。

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(3) 极化分集

由于两个不同极化的电磁波具有独立的衰落特性，因而发送端和接收端可以用两个位置很近但为不同极化的天线分别发送和接收信号，以获得分集效果。优点是结构比较紧凑，节省空间，缺点是由于发射功率分配到两副天线上，信号功率将有 3 dB 的损失。

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(4) 场分量分集

场分量分集。由电磁场理论可知，电磁波的 E 场和 H 场载有相同的消息，而反射机理是不同的。因此，通过接收不同的场分量，也可以获得分集的效果。场分量分集主要用于较低的工作频段，工作频率较高时，一般采用空间分集结构。

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(5)角度分集

角度分集的作法是使电波通过几个不同路径，并以不同角度到达接收端，而接收端利用多个方向性尖锐的接收天线能分离出不同方向来的信号分量；由于这些分量具有互相独立的衰落特性，因而可以实现角度分集并获得抗衰落的效果。角度分集在较高频率时容易实现。

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(6) 时间分集快衰落除了具有空间和频率独立性之外，还具有时间独立性，即同一信号在不同的时间区间多次重发，只要各次发送的时间间隔足够大，那么各次发送信号所出现的衰落将是彼此独立的，接收机将重复收到的同一信号进行合并，就能减小衰落的影响。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引起的信号衰落现象。

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现有的主要分集技术

Rake 接收机——时间分集智能天线——空间角度分集多天线阵——空间位置分集ARQ重传——时间分集跳频扩频——频率分集 + 时间 (隐分集 )

直接序列扩频——频率分集 (隐分集 )

交织——时间分集 (隐分集 )

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3 、合并方式接收端收到 M(M≥2) 个分集信号后，如何利用这些信号以减小衰落的影响，这就是合并问题。合并技术通常是应用在空间分集中的。在接收端取得 M 条相互独立的支路信号以后，可以通过合并技术来得到分集增益。一般均使用线性合并器，把输入的 M 个独立衰落信号相加后合并输出。常用的有三种方式。

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(1)选择式合并选择式合并是指检测所有分集支路的信号 , 以选择其中信噪比最高的那一个支路的信号作为合并器的输出。

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这种分集有 M 个接收机进行支路的解调，输出信号送入选择逻辑。选择逻辑从M个接收信号中选择具有最高基带信噪比（ SNR）的基带信号作为输出。在实际应用中，由于难以测量 SNR ，因而实际上是用 (S + N)/N作为参考的。 选择式合并又称开关式相加。这种方式方法简单，实现容易。但由于未被选择的支路信号弃之不用，因此抗衰落不如后述两种方式。

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(2) 最大比值合并最大比值合并是一种最佳合并方式。

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M 路信号进行加权的权重是由各路信号所对应的信号电压与噪声功率的比值所决定的。 合并后信号的振幅与各支路信噪比相联系，信噪比愈大的支路对合并后的信号贡献愈大。 最大比值合并的输出 SNR 等于各路 SNR之和。所以，即使当各路信号都很差，使得没有一路信号可以被单独解出时，最大比值合并算法仍有可能合成出一个达到 SNR 要求的可以被解调的信号。在所有已知的线性分集合并方法中，这种方法的抗衰落统计特性是最佳的。

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(3) 等增益合并按最大比值合并虽然性能优越，但需要适时改变加权系数，很多情况下实现起来比较困难。等增益合并，这种方法也是把各支路信号进行同相后再相加，只不过加权时各路的权重相等，各支路的信号是等增益相加的。

1i

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等增益合并方式实现比较简单。当 M 较大时，等增益合并仅比最大比值合并差 1.05dB 。这样，接收机仍可以利用同时收到的各路信号，并且接收机从大量不能够解调出来的信号中合成出一个可解调信号的概率仍很大，其性能只比最大比合并差一些，但比选择分集要好很多。

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图 4-8 三种合并方式的 D(M) 与 M 关系曲线

Ñ¡Ôñʽ

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

M

ƽ

¾ùÐ

ÅÔ

ë±È

¸ÄÉ

ÆD

(M)/

dB

×î´ó±ÈÖµ

µÈÔöÒæ

25

4.2 RAKE 接收

一般的技术把多径信号作为干扰来处理，而 RAKE 接收机采取变害为利的方法，即利用多径现象来增强信号。理论基础 : 传播时延超过一个码片周期时 ,多径信号实际上可以看作是互不相关的。所谓 RAKE 接收机，就是利用多个并行相关器检测多径信号，按照一定的准则合成一路信号供解调用的接收机。

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图 4-9 简化的 RAKE 接收机组成

积分Tb

保持至Tb+N

Tb

c1(t)

积分Tb

保持至Tb+NTb+2

c1(t-2)

积分Tb

保持至Tb+NTb+3

c1(t-3)

¡积分Tb

保持至Tb+NTb+N

c1(t-N)

Σ

cosct

123

路径N

...

RxTx

判决

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M 支路 RAKE 接收机

1

r (t)

中频或基带CDMA多径信号

Z1

m’

相关器1

门限判决相关器2

相关器 M

Z2

ZM

...

2

M

Z' Ztd )(

T

0

...

...

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r (t)

匹配滤波器1

合并匹配滤波器2

匹配滤波器M

...

...

包络检波

包络检波

包络检波

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关键技术– 特征码的设计

• 要求直扩系统扩频码的自相关性能和互相关性能要好。

– 合并方法和准则• 第一路径法、最强路径法、等增益合并法、最大比值合并法、自适应合并法等

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4.3 纠错编码技术编码分为信源编码和信道编码两大类，其中信源编码是为了提高信息传输的有效性，而信道编码，即差错控制编码，是为了提高信息传输的可靠性。信道编码通过在被传输数据中引入冗余来来改进信道的质量。冗余的引入将增加信号的传输速率，也就会增加带宽。这会降低在高 SNR情况下的频谱效率，但它却可以大大降低在低 SNR情况下的误码率。

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用于检测错误的信道编码被称为检错编码，而既可检错又可纠错的信道编码被称为纠错编码。按照信息码元和监督码元之间的检验关系，可以分为线性码和非线性码。若信息码元和监督码元之间的关系为线性关系，则称为线性码，反之，则称为非线性码。按照对信源序列的处理方式，可以分为分组码、卷积码和级联码。按照信息码元在编码后是否保持原来的形式不变，可分为系统码和非系统码。

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1 、分组码分组码是一种前向纠错 (FEC) 编码。分组码是长度固定的码组， k个信息位被编为 n位码字长度，而 n-k个监督位的作用就是实现检错与纠错，可表示为 (n,k) 。在分组码中，监督位仅与本码组的信息位有关，而与其他码组的信息码字无关。汉明码、格雷码、 Hadamard 码、循环码、Reed-Solomon 码等等。

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BCH 码BCH 码是循环码的一个重要子类，具有多种码率，可获得很大的编码增益， BCH 码有严密的代数理论，是目前研究最透彻的一类码。

RS 码RS 码是 Reed-Solomon（里德—索洛蒙）码的简称，它是一种多进制 BCH 码。它能够纠突发错误，通常在连续编码系统中采用。

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2 、 卷积码卷积码也是长度为 k 的信息段分为一组，编成长度为 n 的码字，但是这 n 个码元，不仅取决于当前的 k 个信息码元，还和前面 L-1 个信息段有关。因此通常把卷积码记作 (n, k, L) 。 卷积码码的纠错能力强，不仅可纠正随机差错，而且可纠正突发差错。卷积码根据需要，有不同的结构及相应的纠错能力。但都有类似的编码规律。

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例如： (2, 1, 2)卷积码，输入 11010

201

2100

mmC

mmmC

m0输入

输出C0

m1

C1

m2

0001

1

1

1

1

0

0

1

0

1

0

0

0

0

1

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描述卷积码的方法有图解法和解析法。解析法可以采用生成矩阵和生成多项式这两种方法，图解法可以采用树状图、网格图、状态图和逻辑表等方法。例， (2,1,1)卷积码

D0 D1

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前三个输入为 110 ，则输出为 111010

00

01

10

11

0/00 0/00 0/001/11 1/11 1/11

0/01 0/01 0/01

0/11 0/11 0/11

0/10 0/10 0/101/01 1/01 1/01

1/00 1/00 1/00

1/10 1/10 1/10

网格图

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卷积码的译码方法

任何信息序列和码序列将与网格图中的惟一一条路径相联系。因而，卷积译码器的工作就是找到网格图中的这一条路径。 代数译码概率译码– Viterbi译码–序列译码

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3 、交织与级联编码数字移动信道中，传输过程中会出现成串的突发差错，这些突发差错，主要通过交织编码来解决。通过交织，把一个较长的突发差错离散成随机差错，再用各种纠正随机差错的编码( 如卷积码或其它分组码 )消除随机差错。交织编码不增加监督元，亦即交织编码前后，码速率不变，因此不影响有效性。

40

图 5-12 分组交织码的实现框图

41

图 4-18 交织的方法

´æÈë˳Ðò

µÚ1ÅÅ C11 C12 C13 C14 C15 C16 C17

µÚ2ÅÅ C21 C22 C23 C24 C25 C26 C27

µÚ3ÅÅ C31 C32 C33 C34 C35 C36 C37

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

µÚmÅÅ Cm1 Cm2 Cm3 Cm4 Cm5 Cm6 Cm7

¶Á³ö˳Ðò

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交织深度越大，即m 的数字越大，则离散度越大，抗突发差错能力也就越强。但交织深度越大，交织编码处理时间越长，从而造成数据传输时延增大，也就是说，交织编码是以时间为代价的。在实际移动通信环境下的衰落，将造成数字信号传输的突发性差错。利用交织编码技术可离散并纠正这种突发性差错，改善移动通信的传输特性。

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级联编码

级联码把两个编码以串联或者并联的方式结合在一起，这两个码（称为成员码或分量码）的复杂度在可接受的范围内，它们整体构成了一个更强大的编码。新一代高性能编码如低密度校验 (LDPC) 码、 Turbo 码等都是级联码的例子。 Turbo 码是两个卷积码级联。 LDPC本质上是重复码级联了许多的偶校验码。

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对于这些码，直接进行全局的最大似然(ML)译码是行不通的 (复杂度过高 ) ，因此最关键的技术问题是如何达到最佳或近似最佳的译码。目前人们所想到的方法是迭带形式的概率译码，它能可接近最佳译码。采用迭代译码的级联码的性能几近香农极限。这样的级联一般需要在两级之间加一个交织器。

外编码器 交织器 内编码器

串行级联码

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*4.3.4 Turbo 码

Turbo 码又称并行级联卷积码 (PCCC) 。它将卷积码和随机交织器合并在一起，实现了随机编码的思想；采用软输出叠代译码来逼近最大似然译码。 模拟结果表明， 在一定条件下， Turbo码在 AWGN 信道上的误比特率，接近香农限的性能。在第三代移动通信中，非实时的数据通信广泛采用了 Turbo 码。

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Turbo 码的理论基础还不完善。 Turbo码的性能不是从理论研究的角度给出的，而是计算机仿真的结果。Turbo 码的发现，标志着信道编码理论与技术的研究进入了一个崭新的阶段，它结束了长期将信道截止速率作为实际容量限的历史。Turbo 码的提出，更新了编码理论研究中的概念和方法。

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图 4-19 Turbo 码编码器框图

编码器1

编码器2交织器

删余矩阵

复接器

输出码元

输入信息

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为了更好地利用译码器之间的信息， Turbo 码的译码算法所用的是软判决信息。 Turbo 码译码器的基本工作原理：一个由两个分量码构成 Turbo 码的译码器是由两个与分量码对应的译码单元和交织器与解交织器组成的，将一个译码单元的软输出信息作为下一个译码单元的输入；为了获得更好的译码性能，将此过程迭代数次。

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图 4-22 PCCC 的译码结构

·ÖÁ¿ÒëÂëÆ÷1

¡Æ½»Ö¯Æ÷

1a(uk)

1k(u;O)

½»Ö¯Æ÷

·ÖÁ¿ÒëÂëÆ÷2

¡Æ

½â½»Ö¯Æ÷

½â½»Ö¯Æ÷

1e(uk) 2a(uk)2I(k)(u; O)

I(k)(cs,I)

Ó²Åоö

2k(u; O)

2e(uk)

LC

sky

pky k(c

1p;I )

k(c2p;I )

k(cs;I)

ku

50

图 4-23 Turbo 码与卷积码的性能比较

(2,1,14)¾í»ýÂë(37,21)TurboÂë

10£ 1

10£ 2

10£ 3

10£ 4

10£ 5

10£ 6

10£ 7

0 0.5 1 1.5 2 2.5

(Eb/N0)/dB

BE

R

51

图 4-24 不同交织长度条件下 Turbo 码的性能

N£½4096N£½16 384N£½65 536

0.5 1 1.5 2

(Eb/N0)/dB

10£ 1

10£ 2

10£ 3

10£ 4

10£ 5

10£ 6

10£ 7

BE

R

52

4.4 均衡技术

在信道中，由于多径影响而导致的码间干扰会使在接收时发生误码。码间干扰被认为是在移动无线通信信道中传输高速率数据时的主要障碍，而均衡正是对付码间干扰的一项技术。 从广义上讲，均衡可以指任何用来削弱码间干扰的信号处理操作。

53

s(t)

O-2T T 2T

t

-T

s(t)

O T

t

-T

(a)

(b)

时域均衡前后的波形

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图 4-29 均衡器类型、结构和算法

¾ùºâÆ÷

·ÇÏßÐÔ

Åоö·´À¡¾ùºâÆ÷

×î´óËÆÈ»·ûºÅ¼ì²âÆ÷

×î´óËÆÈ»ÐòÁйÀÖµÆ÷

ºáÏòÂ˲¨Æ÷ÐÍ ¸ñÐÍ ºáÏòÂ˲¨Æ÷ÐÍÐŵÀ¹ÀÖµÆ÷

ÌݶÈRLS LMSRLS

¿ìËÙRLSƽ·½¸ùRLS

LMSRLS

¿ìËÙRLSƽ·½¸ùRLS

ºáÏòÂ˲¨Æ÷ÐÍ ¸ñÐÍ

ÌݶÈRLSLMSRLS

¿ìËÙRLSƽ·½¸ùRLS

ÏßÐÔ ÀàÐÍ

½á¹¹

Ëã·¨

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均衡技术可以分为线形均衡和非线性均衡。如果接收信号经过均衡后，再经过判决器的输出被反馈给均衡器，并改变了均衡器的后续输出，那么均衡器就是非线性的，否则就是线性的。常用的非线性算法有判决反馈均衡 (DFE) 、最大似然符号检测及最大似然序列估值 (MLSE) 。显然，非线性均衡有着比线性均衡更好的性能，尤其是在信道中有深度衰落导致失真太严重的时候。

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由于移动衰落信道具有随机性和时变性，这就要求均衡器必须能够实时地跟踪移动通信信道的时变特性，这种均衡器被称为自适应均衡器。 GSM 系统就采用了自适应均衡技术降低多径带来的码间串扰。自适应均衡器一般包含两种工作模式，即训练模式和跟踪模式。首先，发射机发射一个已知的、定长的训练序列，以便接收机的均衡器可以完成正确的设置。典型的训练序列是一个二进制伪随机信号或是一串预先指定的数据位。

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而紧跟在训练序列之后被传送的是用户数据。接收机的均衡器将通过递归算法来评估信道特性，并且修正均衡滤波器的参数以对信道进行补偿。在设计训练序列时，要求做到即使在最差的信道条件下，均衡器也能够通过这个序列得到正确的滤波器系数，从而在收到训练序列后，均衡器的滤波系数已经接近于最佳值。当接收用户数据时，均衡器通过均衡的自适应算法不断改变滤波特性，从而跟踪不断变化的信道。

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近年来，盲均衡在通信和信号处理领域受到了普遍关注，盲均衡是指均衡器能够不借助训练序列，而仅仅利用所接收到的信号序列即可对信道进行自适应均衡，从而节省带宽。随着数据传输速率的不断提高，传统的均衡技术已经很难消除多径效应带来的码间串扰了。但随着 OFDM 技术的出现，由于 OFDM 调制系统本身的特点决定了其均衡结构可以作得非常简单。降低了均衡技术的难度。

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*4.5 智能天线智能天线可以利用各个移动用户间信号传播方向的差异，将同频率、同时隙的用户信号区分开来，由此可在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰，使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。它的基础是用户信号的空间特征。将其和其他多址技术相结合，可以最大限度地利用有限的频谱资源。

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智能天线的分类

波束转换智能天线switched beam antenna

自适应阵列智能天线adaptive array antenna

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波束转换智能天线波束转换智能天线也称多波束天线。它利用多个并行窄波束 (15~30水平波束宽度 )覆盖整个用户区，每个波束的指向是固定的，波束宽度也随天线元的数目而确定。

波束转换智能天线

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波束转换系统实现比较经济，与自适应天线相比结构简单，无需迭代，响应快、鲁棒性好。但预先设计好的工作模式有限，窄波束的特性将极大地影响系统性能。用户在小区中移动时，基站在不同的相应波束中进行选择，使接收信号最强。因为用户信号并不一定在波束中心，当用户位于波束边缘及干扰信号位于波束中央时，接收效果最差，所以多波束天线不能实现信号最佳接收，一般只用作接收天线。

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自适应阵列智能天线

自适应天线阵列系统采用数字信号处理技术识别用户信号到达方向 (DOA) ，并在此方向形成天线主波束，同时使旁瓣或零陷对准干扰方向。 自适应天线阵列一般采用 4~16 天线阵元结构，阵元间距为 1/2 波长。自适应天线阵列是智能天线的主要类型，可以完成用户信号接收和发送。

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自适应阵列智能天线 (a) 与波束转换智能天线 (b)的比较

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智能天线的优点提高频谱利用率。采用智能天线技术代替普通天线，提高小区内频谱复用率，可以在不新建或尽量少建基站的基础上增加系统容量，降低运营商成本。迅速解决稠密市区容量瓶颈。未来的智能天线应能允许任一无线信道与任一波束配对，这样就可按需分配信道，保证呼叫阻塞严重的地区获得较多信道资源，等效于增加了此类地区的无线网络容量。 　　

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抑制干扰信号。智能天线通过对各天线元的激励进行调整，优化天线阵列方向图，将旁瓣或零点对准干扰方向，大大提高阵列的输出信干比，还可降低对其它用户的干扰，改善系统质量，提高系统可靠性。抗衰落。高频无线通信的主要问题是信号的衰落，普通全向或定向天线都会因衰落使信号失真较大。如果采用智能天线控制接收方向，自适应地构成波束的方向性，可以使得延迟波方向的增益最小，降低信号衰落的影响。智能天线还可用于角度分集，也可减少衰落。

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实现移动台定位。采用智能天线的基站可以获得接收信号的空间特征矩阵，由此获得信号的功率估值和到达方向。通过此方法，用两个基站就可将用户终端定位到一个较小区域。由于目前蜂窝移动通信系统只能确定移动台所处的小区，因此移动台定位的实现可以使许多与位置有关的新业务得以方便地推出。目前，国际上已经将智能天线技术作为三代以后移动通信技术发展的主要方向之一。

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*4.6 发射分集与空时编码

移动通信系统中，分集是提供可靠通信最重要的方法之一。在实际的移动通信系统中，由于移动台尺寸、电池能量及多媒体业务的不对称性的限制，最佳的方式是基站使用多根天线实现接收分集和发射分集，而移动台则不强求使用多根天线，目前的商用系统采用的主要方式是接收分集。

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发射分集是近年来才发展起来的一种技术，它是为减弱信号衰落的效果，在一根以上的天线上发射信号。 从理论和实际应用都发现，同样阶数的发射分集具有与接收分集相似的分集增益，只是在高误码率的情况下，接收分集的分集增益较发射分集大。在发射延迟分集的基础上提出的基于发射分集的空时码就是能够有效提高无线频谱利用率的最重要的方案之一。

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空时编码

空时编码方案结合了信道编码和多发送天线，其基本结构就是一个具有 n 个发射天线和 m 个接收天线的无线通信系统。

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空时编码器通过一个串 / 并转换器，将数据分割成 n 个数据流，每个数据流作为一个脉冲形成器的输入，然后经映射、调制后，由发射天线在同一频带同时发射出去。在接收端，可以用单一天线，也可以用多个天线进行接收，每一个接收天线接收到的是 n 个发送信号与干扰噪声线性的叠加( 衰落系数为权重 ) ，然后通过最大似然检测的方法，正确地识别出发送信号。空时译码算法和信道估计技术结合以获得分集增益和编码增益。

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空时码的主要思想是利用空间和时间上的编码实现一定的空间分集和时间分集，同时提供分集增益和编码增益，从而降低信道误码率。与不使用空时编码的编码系统相比，空时编码可以在不牺牲带宽的情况下获得较高的编码增益，进而提高了抗干扰和抗噪声的能力，特别是在无线通信系统的下行（基站到移动端）传输中，空时编码将移动端的设计负担转移到了基站，减轻了移动端的负担。

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需要说明的是，空时编码技术因为属于空间分集的范畴，所以要求在多散射体的多径情况下应用，天线间距应适当拉开以保证发射、接收信号的相互独立性，以充分利用多散射体所造成的多径 ( 也称之为充分多径 ) 。近几年来，许多机构都在研究基于 MIMO天线系统的空时编码技术。多天线系统和空时编码的结合，是空间资源利用技术的发展方向，可以认为是一种高级的分集技术。

74

空时编码的类型空时码分为空时分组码、空时格形码、分层空时码等多种类型。

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空时分层码 (BLAST)

空时分层码最大的优点在于允许采用一维的处理方法对多维空间信号进行处理，因此极大的降低了译码的复杂度，其编解码的过程非常简单。但它的编码性能是这几种编码方法中最差的，最根本原因是由于它的各层之间的解码是相互独立的，在解码中无法共享其它层的信息，没有实现分集，不能获得分集增益。

76

空时分层码的编码结构

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空时格形码 (STTC)

STTC 利用格形编码原则，对输入码元进行编码，然后再通过天线阵发射。优点是具有高的分集增益和编码增益、发射带宽无损失，缺点是其解码复杂度随发射速率的增大而指数增加，其解码过程极其复杂。

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空时分组码 (STBC)空时分组码实现简单、性能优越，但只有分集增益，没有编码增益。但由于它在性能和硬件实现的复杂度之间做了一个很好的折衷，所以是一种最实用的方案。该结构已经被 IS-136 、 WCDMA 和 CDMA2000 等移动通信标准所采纳。

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列举几种空时分组编码矩阵

1 22

2 1

x xg

x x

1 2 3

2 1 4

3 4 1

4 3 2

31 2 3

2 1 4

3 4 1

4 3 2

x x x

x x x

x x x

x x xg

x x x

x x x

x x x

x x x

1 2 3 4

2 1 4 3

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