第四章 现代无线通信信号处理技术 - 图文(3)

2019-08-30 13:01

d5,12??dm,m?1?6

m?511d10,12?m?10?d11m,m?1?2

表4.1给出了无三阶互调频道组的例子。若考虑既无邻频道干扰又无三阶互调干扰,则频段利用率更低,详见表4.2所示。

表4.1 无三阶互调频道组 需用频道数 3 4 5 6 最小占用频道数 4 7 12 18 无三阶互调的频道组 1,2,4;1,3,4 1,2,5,7;1,3,6,7 1,2,5,10,12;1,3,8,11,12 1,2,5,11,13,18;1,2,9,13,15,18; 1,2,5,11,16,18;1,2,9,12,14,18 1,2,8,12,21,24,26;1,3,4,11,17,22,26; 7 26 1,2,5,11,19,24,26;1,3,8,14,22,23,26; 1,2,12,17,20,24,26;1,4,5,13,19,24,26; 1,5,10,16,23,24,26 8 9 10 35 45 56 1,2,5,10,16,23,33,35 1,2,6,13,26,28,36,42,45 1,2,7,11,24,27,35,42,54,56 23% 20% 18% 27% 频段利用率 75% 57% 42% 33% 表4.2 无三阶互调、无邻道干扰的频道差值序列

需用频道数 3 4 5 6 7 8 9 10 最小占用频道数 6 10 15 21 29 40 50 62 2,3;3,2 2,3,4;3,2,4;3,4,2 2,4,3,5;2,4,5,3;3,5,2,4 3,4,5,6,2;? 2,8,6,5,4,3;? 2,4,10,3,8,7,5;? 2,8,5,7,4,14,3,6;? 4,7,5,9,10,3,15,2,6;? 无三阶互调的频道组 频段利用率 50% 40% 33% 29% 24% 20% 18% 16% 4.3自适应均衡技术

1.Nyquist准则和部分响应技术

若信道特性是理想低通滤波器H(f),则它对冲激函数δ(t)的响应为

h(t)??fN?fNH(f)?ej2?ftdt sin2?fN(t?td)

2?fN(t?td)f?fNf?fN

?2fN?j2?ftd??eH(f)????0若信道输入端的输入信号为

x(t)?k????a?(t?kT)

k?则信道输出响应为

y(t)?k????ah(t?kT)

k? ?k????2akfN?sin2?fN(t?td?kT)

2?fN(t?td?kT)若在t=td+mT时取样,则第m个码元为最大值

y(t)t?td?mT?am2fN?k???k?m?ak2fN?sin2?fN(m?k)T

2?fN(m?k)T上式中,第一项为取样值;第二项为码间干扰。当发送端发送码元脉冲周期为T=1/2fN时,sin2πfN(m-k)T=sinπ(m-k)=0,收端无码间干扰。这种码元(符号)传输速率与信道特性(fN)之间的配合关系称为Nyquist第一准则,即在fN内,2fN波特是信道的极限传输速率。理想低通滤波器信道的传输特性及其冲激响应见图4.1

图4.1 理想低通滤波器及其冲激响应

若传输信道的特性H(f)如图4.2所示,幅频特性关于C点奇对称。理论分析表明,此时收端按T=1/2fN间隔取样输出仍无码间干扰。对于常见的升余弦形状的幅频特性,冲激响应为

h(t)?? ?2fN?2fNH(f)dt

1sin(?t/T)cos(??t/T) ??T(?t/T)1?(4?2t2/T2)1?????1?H(f)???1?cos[f?fN(1??)]?2?fN??2??0?0?f?fN(1??)fN(1??)?f?fN(1??)

f?fN(1??)由图4.2知:α=0时,传输信道等效为理想低通滤波器;α=1时,对应于最大滚降,其冲激响应的

前导和后尾衰减很快,允许取样定时相位有较大偏移,每赫兹的波特数等于

2fN/(1??)fN?2/(1??)。

a 幅频特性滚降的传递函数 b 升余弦幅频特性 c 升余弦幅频特性的冲激响应

图4.2 滚降信道及其冲激响应

由前面分析知,理想低通滤波器信道的频带利用率为2baud/Hz,此时无码间干扰。若采用具有滚降特性的滤波器信道,无码间干扰时,传输信道的频带利用率低2/(1??)?2baud/H2。若发射端允许存在一定受控的码间干扰,接收端再加以消除,这样既可使频带利用率提高到理论上的最大值,又可降低对定时取样精度的要求,这种技术称为部分响应技术。

由于δ(t)的冲激响应是sin2πfNt/2πfNt,它按1/t衰减。波的前导和后尾波动衰减慢,从而形成码间干扰。若δ(t)冲激响应是

g(t)?sin2?fNtsin2?fN(t?T)4cos[2?fN(t?T/2)] ???2?fNt?fN(t?T)?1?[4fN(t?T/2)]22

上式中,T=1/2fN。当t较大时,上式按1/t衰减。g(t)的波形见图4.3所示。由于g(t)的波

形是sin2πfNt/2πfNt波形的线性叠加,所以其宽带与sin2πfNt/2πfNt波形相同,即为2baud/Hz。g(t)的波形在0和T时刻都等于1,在T时刻取样得到的1就是码间干扰。不过,这种干扰时固定的,除前后码元相互影响外,其它码元对它的干扰为零。

若采用图4.4所示的预编码bk?ak?bk?1和相关编码ck?bk?bk?1方案,则接收端可消除码

间干扰a'k?ak。下面给出示例

发端ak ? 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 ? bk 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 ? bk-1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 ? ck 1 1 0 0 1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 1 ?

,

收端ak 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0

除以上介绍的第一类部分响应外,还有其它部分响应类型,详见相关资料。

2.时域均衡器

许多通信信道可建模为带限线性滤波器,其特性为

H(f)?A(f)ej?(f)。若一个信道在发射信号带宽B内

A(f)=常数,并且相位响应φ(f)为频率的线性函数,则称此信道为无畸变信道或理想信道。反之,若A(f)不为常数,则称此信道为幅度畸变信道。φ(f)与f不是线性关系,则称此信道为时延畸变信道。

分析表明,畸变信道会产生码间干扰。但这种干扰可用图4.5所示的时域均衡器消除。由该图可知

图4.3 第一类部分响应形成波形

图4.4 第一类部分响应系统方框

y(t)?k??N?CNkx(t?kT)

若在t=nT时取值,取样值可简写为

y(t)t?nT?yn?k??N?CNkxn?k

时域均衡器的目标是:调整抽头增益Ck,使得除n=0外,y(t)在其它取样点上的值均为零,即

N??N?'yNn?0(n?0)

?1yn???0n?0

n??1,?2??

图4.5 时域均衡器构成

对于图4.6所示的三抽头时域均衡器,设输入信号为x(t),并且x(t)只取三个样值x-1、x0、x1。三个样值的顺序是x-1在前,x0次之,x1最后。对应于输出波形y-1相当于是x0由C-1抽头输出;对应于输出波形y0相当于是x0由C0抽头输出;对应于输出波形y1相当于是x0由C1抽头输出,按这一关系可构成如下一组方程

y?1?c0x?1?c?1x0 y0?c1x?1?c0x0?c?1x1

y1?c0x0?c0x1

图4.6 三抽头的时域均衡器

如果要求在取样点上不产生码间干扰,则其各取样点的取样值应为y-1=0、y0=1、y1=0。将这一取样值代入上式知

c0x?1?c?1x0?0 c1x?1?c0x0?c?1x1?1 c1x0?c0x1?0

若x-1=1/4,x0=1,x1=-1/2,即输入序列存在码间干扰。解上述方程组得c-1=-1/4,c0=1,c1=1/2,即只要抽头增益取上述值,输出序列就没有码间干扰了。


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