移动通信系统中分集关键技术的分析.docx

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移动通信系统中分集关键技术的分析

论文题目：

移动通信系统中分集技术分析

专业：

学生：

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指引教师：

签名：

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摘要

本文第1章简介了移动通信基本概念，其中涉及她定义，工作方式，信道特点及无线信道信号传播方式，同步提到了蜂窝移动通信系统。

由于移动环境复杂性,无线信号在发送传播和接受过程中有很明显衰落现象。

而分集技术是一种重要抗衰落技术，它可以大大提高多径衰落信道下传播可靠性，本文第2，3章通过度集接受技术简介分析以及分集接受技术在移动通信特别是第三代移动通信中应用,简介了老式RAKE接受机和WCDMA中采用典型RAKE接受机。

并且通过针对系统采用MPSK调制状况下，对合并方式性能进行了分析比较，得出MRC性能最佳，EGC性能稍差，而SC性能较差结论。

空时编码技术，可以大幅度地提高无线通信系统信息容量和传播速率，并能有效抵制多径衰落、抑制噪声和干扰。

本文第4章着重讨论了空时分层编码，研究了它模型，编码算法和译码算法，并得出了相应结论。

【核心词】:

分集接受;第3代移动通信系统；RAKE;空时编码技术；

【论文类型】：

理论研究

Title：

mobilecommunicationsystemsdiversitytechnologyanalysis

Major：

communicationstechnologies

Name：

signature：

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Supervisor：

signature：

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ABSTRACT

Thispaperintroducedchapter1thebasicconceptofmobilecommunication，includinghisdefinition，workmethodsandchannelcharacteristicsandwirelesschannelssignalpropagationmode，Alsomentionedthecellularmobilecommunicationsystem.

Duetothecomplexityofthemobileenvironment，thewirelesssignalsinsendingtransmissionandreceptionintheprocesstohaveobviouslydeclinephenomena.Anddiversitytechnologyisamajorfightdeclinetechnology，itcangreatlyimprovethemultipathfadingchannel，thetransmissionreliability，Thispaperfirsttwoorthreechaptersthroughdiversityofreceivingtechniqueintroductionandanalysisofreceivingtechniqueanddiversityinthemobilecommunicationespeciallythethirdgenerationmobilecommunicationapplication，thispaperintroducesthetraditionalRAKEreceiverandWCDMARAKEreceiveradoptedinthetypical.

Space-timecodingtechnology，cangreatlyimprovewirelesscommunicationsysteminformationcapacityandtransmissionrate，andcaneffectivelyresistmultipathfading，reducethenoiseandinterference.Thispaperfocusesonthediscussioninchapter4，layeredcodingspace-timeofitsmodel，codingalgorithmanddecodingalgorithm，anddrawsaconclusion.

【keywords】：

diversityreceiving；Thirdgenerationmobilecommunicationsystem；RAKE；Space-timecodingtechnology；

【paperstype】：

theoryresearch

前言

在过去十几年中，个人通信和移动无线通信服务得到了极其迅猛发展，而将来无线通信服务目的是要传播比当前通用系统高千倍以上速率数据。

随着无线通信技术发展，人们对通信质量以及信道容量提出了比以往更高规定，然而带宽限制、传播衰减、信道时变特性、噪声、干扰（重要是公共信道干扰）以及多径问题，所有以上这些因素都严重制约着无线通信业务发展。

理论上，抵制信道衰落最佳办法是进行功率控制，也就是如果发射端预先懂得信道条件，那么在发射时候预先将信号变形来抵消衰落带来影响。

但是这种办法需要发射端有较大动态范畴，此外发射端也不也许懂得信道条件，因而在大多数散射环境中，是采用天线分集办法来抵制信道衰落。

老式天线分集是在接受端（移动台）采用多根天线进行接受分集，并采用合并技术来获得好信号质量，例如RAKE接受机。

但是由于移动台尺寸受限，采用接受天线分集技术较困难，并且在移动台端进行接受分集代价高昂，增长了顾客设备成本。

从理论与实际应用中都发现，相似阶数发射分集与接受分集具备相似分集增益。

因而为了适应下一代移动通信规定，只有增长基站复杂度，在基站端采用发射分集技术才是比较适当办法。

空时编码是应用于无线通信中一种新编码和信号解决技术，它将发射分集、信道编码技术以及调制技术有机结合，采用这种技术后来，可以大幅度地提高无线通信系统信息容量和传播速率，并能有效抵制多径衰落、抑制噪声和干扰。

1移动通信

移动通信是通信技术研究中最活跃,发展最为迅速领域之一，也是21世纪对人类生活和社会发展有重大影响科学技术领域之一。

本章简介了移动通信中基本概念，使读者对移动通信有一点理解

1.1移动通信基本概念

1.1.1移动通信定义及特点

移动通信是指通信双方或其中至少一方处在运动状态中进行信息交流一种通信方式。

她和其她类通信形式相比具备几种明显特点

（1）电波传播条件恶劣（由多径传播导致瑞利衰落，电平幅度起伏达30dB以上）；

（2）具备多普勒效应；

（3）干扰严重（噪声干扰，电台干扰等）；

（4）接受设备动态范畴大（由于接受机到发射机距离不断变化，导致接受机接受电平不断变化）；

（5）需要采用位置登记，过区切换等移动管理技术；

（6）综合了各种技术，涉及互换机技术，计算机技术，传播技术等。

（8）按信号形式可分为模仿网和数字网。

1.1.2移动通信工作方式

移动通信工作方式可依照通信时频道使用方式不同分为双工，单工，半双工等三种制式。

（1）双工通信

双工通信是指通信双方收发信机均同步工作，即任一方在发话同步，也能收到对方话音，也称为全双工通信，公用移动通信系统普通采用这种方式，全双工有频分双工（FrequencyDivisionDuple，FDD）和时分双工（TimeDivisionDuplet,TDD）两种实现方式

图1.1双工通信

（2）单工通信

单工通信是指通信双方电台交替进行收信和发信，惯用于点到点同信。

图1.2单工通信

（3）半双工通信

半双工通信是介于单工通信和双工通信之间一种通信方式，该方式通信特点是：

设备简朴，功耗小，但操作不太以便，因此重要用于专用移动通信系统中。

图1.3半双工通信

1.2移动通信信道

1.2.1移动通信信道重要特点

（1）传播开放性

有线信道中，电磁波被限定在导线内，而移动通信信道是一种开放空间。

（2）接受环境复杂性

接受环境复杂性是指接受点地理环境复杂性与多样性。

这与顾客所处位置直接有关，普通可将地理位置划分为3类典型区域：

高楼林立都市繁华区，以普通建筑物为主近郊区，山丘，湖泊，平原为主农村及远郊区。

（3）通信顾客随机移动性

作为移动顾客，当其通话时，有也许出于室内静止状态，也有也许是室外慢步步行或高速车载状态。

1.2.2无线信道信号传播方式

在无线环境下进行高效通信是一件很有挑战性事，特别在都市进行无线通信，想象设在高楼基站与行人高度手机通信，信号也许要通过许多障碍物，如大楼、街道、树和移动汽车等。

信号传播途径大体可分为四种：

（1）直线传播。

在较开阔地区，基站和移动台可以直线传播，如郊区或农村。

然而在都市环境中，直线传播很少见。

（2）反射。

移动台信号往往通过大建筑物、平坦地面和高山反射而到达基站。

反射是信号传播一种重要途径。

（3）折射。

信号通过障碍物边界时，经折射绕过障碍物而到达目地。

信号经折射后衰减很大。

因而，在无线信道模型中，普通忽视这种传播途径。

（4）散射。

当信号遇到一种或各种较小障碍物时，浮现散射现象，即信号提成了许各种随机方向信号。

散射在都市移动通信中为最重要一种传播方式。

信号经散射后很难预测，因而理论上建模往往建立在记录分析基本上。

局部散射模型（Localscatteringmodel）就是基于这一传播方式。

图1.4典型无线多径传播环境

在实际蜂窝环境中，信号运用障碍物反射、散射或直线传播经多条途径到达基站，图1.4为一种典型无线传播途径。

依照障碍物（由不同位置决定）所起不同作用，提成几类：

（1）移动台本地散射物（localscatteratmobile）。

本地散射区域大小与移动台所处环境和通信所用波长关于。

W.C.Y.Lee给出了用波长表达散射区域半径范畴，20λ～100λ。

移动台本地散射一种最大特性是信号经本地散射后到达基站，多径信号时延扩展相对于传送基带信号符号持续时间非常小。

因而当移动台移动时，信号会呈现高低起伏变化，即所谓时间选取性衰落。

（2）远地反射物（remotescatterordominatescatter），如大建筑物，高山等。

移动台信号或经本地散射后信号经远地反射物到达基站。

与前面多径信号相比，这种多径信号有较大时延和角度扩展。

因而，会引起信号频率选取性衰落和空间选取性衰落。

（3）基站本地散射物（localscatteratbasestation）。

普通当基站天线高度不太高时，还能接受到基站本地散射信号。

此类信号一种特点是相对于移动台本地散射信号有较大角度扩展，信号强度很弱。

在不同移动通信环境，上述几种传播途径会呈现不同变化。

如，在宏蜂窝环境（10公里）普通有直线传播和远地散射或反射，没有基站本地散射；在都市蜂窝环境（几公里），普通以移动台本地散射最为典型，没有直线达到途径。

在微蜂窝（几百米）由于天线置于屋顶，因而存在大量基站本地散射；在微微蜂窝（几十米一几百米）中，移动台本地散射和基站本地散射区域有某些重叠，且基站本地散射信号强度也相称大，约低于移动台本地散射信号0～10dB。

总体来说，无线环境对信号传播会产生如下四个影响：

传播途径损耗、多径衰落、阴影衰落以及在移动状态下多普勒效应。

传播途径损耗是传播距离函数，接受功率C∝（R为信号传播距离），普通n在2-5之间取值。

随机相位多径信号叠加，使得接受信号幅度在一种相称于信号载波波