GSM和CDMA蜂窝移动系统抗多径效应的性能分析

第 卷第 期 年 月 河北职业技术学院学报 , · 和 蜂窝移动系统 抗多径效应的性能 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 陈国通 , 王 梅‘ 南方燕“ 河北科技大学信息科学与工程学院 , 石家庄 联通河北分公司 , 石家庄 摘 要 】 多径效应是陆地移动通信中的一个显著特点 , 本文通过介绍 自适应均衡及分集和扩 频等技术 , 具体阐述 了 和 叭 这两种制式的移动蜂窝系统杭多径效应的性能 。 关键词 】 多径效应 自适应均衡 分集 扩频 七 ” 钧 价兄 城 〔短 ‘ 一 , ‘ , 一 加。, · 够 , 明 一 , 飞 勺 政如 即 叫山 一 中图分类号 , 文献标识码 文章编号 一 一咬旧 一刃 在移动通信中 , 移动台主要工作在城市建筑物或其他地形地物较为复杂的环境中 , 移动台天线高度通 常很低 , 离地面一般仅 一 , 而且其运动速度和 方向是任意的 , 电波在传播过程中会遇到各种障碍 , 引起能量的吸收及电波的反射 、 折射和绕射等 。 这样 到达接收天线的电波不是从发射天线至接收天线的单 一路径 , 而是由很多条路径来的直射波 。 反射波 。 折 射波和绕射波的叠加 。 多径传播的每一条路径的传播损耗和延时不同 , 结果到达接收信号的相位也不同 , 不同相位的多个信 号叠加 , 同相叠加使信号增强 , 反相叠加使信号减 弱 , 造成不同地点的合成场强有显著差异 , 即多径衰 落 也叫瑞利衰落 。 如图 。 由于衰落所引起的信号幅度变化可达 一 , 相对于中值电平 吧砰 二 犷 二 犷 一 。 色 “ 二 典型信号衰落特性 这种深衰落将严重影响传送信号的质量 。 如何克服信号衰落 , 是移动通信中的一个关键技术问题 。 一 、 降低多径传输时延影响的几种常用技术措施 、 信道编码技术 信道编码是通过在发送信息时加人冗余的数据位来改善通信链路的性能 。 在发射机的基带部分 , 信道 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 第 卷第 期 年 月 河北职业技术学院学报 编码器把一段数字信息序列映射成另一段包含更多数字序列的码序列 。 然后 , 把已被编码的码序列进行调 制以便在无线信道中传输 。 、 自适应均衡技术 自适应均衡是在信号传输期间 , 利用包含在信号中的码间串扰信息 自动调整各抽头增益 , 使其逐渐减 少与最佳调整的误差 , 以此用来消弱码间干扰的影响 。 自适应均衡虽然比较复杂 , 但是在变参信道中的均 衡效果较好 。 因此应用很广泛 。 、 信道交织技术 交织可以在不附加任何开销情况下 , 使数字通信系统获得时间分集 。 交织器的作用是将一些重要的源 比特分散到不同的时间段中 , 以便出现深衰落或突发干扰时来 自源比特中某一块最重要的码位不全同时受 干扰 , 而且源比特被分开后 , 还可以利用差错控制编码来减弱信道干扰对源比特的影响 。 、 分集技术 所谓分集技术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 。 即将衰落概率不同的信号以一定方式进行合并 , 只要采用适当的信号合成方法 , 就能保证一定的接受 电平 , 克服或改善衰落的影响 。 分集技术是通信中一种用相对较低廉的投资就可以大幅度改进无线链路性 能的强有力的接收技术 。 、 跳频技术 跳频的功能就是有规则地改变一个信道所使用的频率 。 我们知道 , 由于移动通信电波传播多径效应引 起的瑞利衰落与传输的发射频率有关 , 衰落谷点将因频率的不同而发生在不同地点 , 如果在通话期间载波 频率在几个频点上变化 , 则可以认为跳频传输信息只是短暂地受到少量衰落谷点的影响 。 改善了误码性 能 , 收到了频率分集的效果 。 、 直接序列扩频技术 扩频通信技术是一种信息传输方式 , 其信号所占有的频带宽度远大于所传信息的最小带宽 。 频带的展 宽通过编码及调制的方法实现 , 在接收端用相同的扩频码进行相关解调来解扩及恢复所传信息数据 。 我们从仙农 公式 。 州 可 以看出 , 在保持信息传输速率 不变的条件下 , 增加频带宽度 , 就可以在较低的信噪比情况下用相同的信息率以任意小的差错率传输信息 。 这一公式 说明了采用扩频手段进行通信的优越性 。 即用信息带宽的许多倍的宽带信号来传输信息 , 可以提高通信的 抗干扰能力 , 这是扩频技术的基本思想 。 二 、 系统的抗多径干扰能力 蜂窝移动系统采用时分多址 接入技术 , 这属于窄带调制 。 窄带调制信号受无线传输 环境的恶劣条件影响很大 。 若基站发射一个极短的脉冲信号 , 经过多径信道后 , 移动台接收信号呈现为一 串脉冲 , 结果使脉冲宽度被展宽了 , 这种因多径传播造成信号时间扩散的现象 , 称为延时扩展 。 传输数字 信号时多径延时扩展使前后码元信号重叠在一起 , 产生码间干扰 。 为了使多径延时扩展不致影响数字信号 传输 , 通常要求延时扩展明显小于数字信号的码元宽度 。 下 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 给出了延时扩展的一些实测数据 , 由表中数 据可知 , 市区的延时扩展 比郊区大 , 市区最大延时差达 娜 , 若不采用 自适应均衡 , 分集接收等措施 , 则传送数字信号时要求码元宽度小于 。 延时扩展典型实测数据 参参 数数 市 区区 郊 区区 平平均时延 一 娜娜 一 娜娜 时时延扩展 △△ 一 娜娜 一 娜娜 最最大时延 下 一 娜娜 一 矛适适 相关带宽是与延时扩展有关的一个重要参量 , 由于相同的多径延时差对不同频率的信号产生不同的相 位差 , 多径传播到达接收点的合成信号强度与频率有关 , 接收信号的强度随频率而变 , 称为频率选择性衰 落 。 在工程上 , 通常用最大多径延时差的倒数来规定相关带宽 , 。 二 。 在衰落信道中传输的信号 , · © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 第 卷第 期 年 月 河北职业技术学院学报 若信号带宽不大于信道的相关带宽 , 则信号传输中将不发生频率选择性衰落 , 若信号带宽比信号的相关带 宽大得多 , 将发生传输信号中的不同频率分量的衰落不相同 , 造成传输信号的失真 。 系统中 , 语音 编码速率 , 再加上纠错和交织等 , 每条话路占 , 一个载波分为 个时隙 , 加上其他开销 , 总码元速率为 , 这一调制速率大大超过多径时延所限定的传输速率 一 巧 , 并且信 号带宽 , , 在市区环境下 , 最大延时差为 娜 , 。 , , 。 , , 因此调制带宽超过 了无线信道的相关带宽 , 将会产生码间干扰 。 接收机首先必须采用 自适应均衡技术来补偿时分信道 中由于多径效应而产生的码间干扰 。 但是只靠自适应均衡技术还不够 , 系统中采用了多种先进技术 措施来保证通话质量 。 分集是用来补偿衰落信道损耗的 , 它通常采用两个或更多的接收天线来实现 , 同均 衡器一样 , 它不用增加传输功率和带宽即可改善移动通信链路的传输质量 。 另外接收机还可以使用信道编 码来检测或纠正由于在无线信道中传输而引人的一部分或全部的误码 , 这些误码是多径效应引起的深衰落 造成的大量连续的差错 , 大部分编码方式在处理随机数据方面要比处理连续差错要好一些 , 所以还要通过 对数据进行交织 , 使相邻比特在发送时不会挨在一起 , 即数据差错呈随机化分布 。 其次 无线接口 中使 用了慢速跳频技术 , 其特点是在每个突发脉冲间隔改变一个信道的使用频率 , 但在传输一个完整的突发脉冲 期间频率保持不变 , 慢速跳频在 中的应用有效改善了无线信号的传输质量 , 特别是移动台静止或以慢 速运动 , 其传输性能增益估计约有 , 这对实际系统中因传输质量不佳引起的掉话有很大改善 。 以上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 。 但在实际的无线通信系统中 , 每种技术的实现方法所需费用和实际效率方面都有不同 。 三 、 系统的抗多径干扰能力 由于在 系统中采用直接序列 扩频调制 , 就有了抗多径效应的固有特性 。 当多径时延大 于伪随机噪声序列的一个码片宽度时 , 多径信号间相关系统很小 , 从而多径信号对系统性能的影响就很 小 , 所以 系统具有抑制多径干扰的能力 。 在 中传输速率高于 时 , 需要均衡器以减 少由于时延扩展所产生的码间干扰 , 然而在 中只需用相关器代替接收机中的均衡器 , 以对扩频信 号进行解扩 , 而相关器比均衡器简单可靠 。 采用相关器的接收机为 系统 , 它采用了多径分离合并 技术 , 就是在接收端设法把不同路径到达的信号一一分离 , 并纠正它们的相位使其一致 , 然后再叠加 , 那 么多径传播造成的危害不但能彻底消除 , 还可以使接收信号的能量增大 , 提高判决器输人的信噪比 , 提高 传输的可靠性 。 移动通信中的 和 抗干扰能力 比较 移移动通信技术特征征 抗抗多径衰落落 可 接收 不可可 纠纠错技术术 用于提高容量量 用于改善容量量 链链路时延延 不敏感感 敏感感 四 、 结束语 以上分析可以看出 , 利用多径衰落来提高通信和话音质量 , 通过使用 接收机和其他改 进的信号处理技术 , 每个移动台选择几个较强的多径信号并把它们相干叠加产生一个增强信号 。 因此射频 信道的多径衰落在 中反而成了优点 , 而在窄带 系统中衰落则会引起信号质量的严重下降 。 我 们知道 , 降低干扰就意味着能进一步提高系统容量 , 这方面 占优势 , 窄带 是第三代移动通 信发展的基础 。 参考文献 , 社 , 「 孙孺石 , 丁怀元 一 叫 宽带 第三代移动通信技术 〔 〕 北京 人民邮电 出版 穆万里等 数字移动通信工程 〔 北京 人民邮电 出版社 , © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net