第四章 现代无线通信信号处理技术 - 图文(4)

2019-08-30 13:01

由上面讨论可见,时域均衡器的核心是如何调节抽头增益,使输出序列无码间干扰。常见的调节准则是最小峰值失真准则和最小均方误差准则。

若初始失真

1D0?x0n????'x??n

输出峰值失真

1Dp?y0n????'yn

且D0<1,可以证明:Dp最小一定发生在y0的前后2N个yn( n?N,n≠0)都等于零的情况下;调节中心抽头增益,使y0=1,峰值失真是2N个变量?ck?,1≤k≤N的凸函数。故Dp最小时无码间干扰。

设输入序列为?xn?,输出序列为?yn? ,则M个样值的均方误差为

1e?M22?(yn?1Mn?xn)2

若e最小,则均衡效果最佳。因此,时域均衡器抽头增益ck调整的最佳条件是使

?e22??ckM?(yn?1Mn?xn)xn?k?2Rex(k)?0

上式中,Rex(k)为输出误差序列与输入序列xn的互相关函数。

3.自适应均衡技术

前面讨论中隐含假定信道特性是已知的。若信道特性是未知的或信道响应随时间变化,则应通过自动调节抽头增益,适应信道的变化,达到均衡器性能指标最优的目的。能够自动调节抽头增益的均衡技术称自适应均衡技术。下面简单介绍能够自动调节抽头增益的两种方案。

若在发端周期性地发射训练序列,收端利用最小峰值失真准则周期性地计算出最佳抽头增益,保证均衡器性能指标最优,则可以减少或消除码间干扰。

发端周期性地发射训练序列,降低了信道的有效性,这一问题在TDMA系统中尤其严重,克服办法是盲均衡。盲均衡主要利用发射信号的调制方式、脉冲成形函数和字符的星座图等信息,通过相关算法调节抽头增益,减少或消除码间干扰。例如,恒模算法利用通信信号包络恒定的信息;有限字符算法利用星座图上的信号空间点有限的信息;非高斯性算法利用高阶统计量估计非最小相位信道;循环平稳性算法利用以1/T采样的通信信号是广义平稳的,而时间过采样或空间过采样得到的通信信号具有循环平稳性。详细讨论自适应均衡技术的各种算法超出了本书的范围,感兴趣的读者可参阅相关文献。

4.4多用户检测技术

多用户共用无线信道传输是无线电通信的基础。FDMA用频率区分不同用户;TDMA用时隙区分不同用户;CDMA用伪随机码序列区分不同用户。在CDMA中,用户以随机方式接入信道,多用户之间的信息传输在时间和频率上完全重叠,见图4.7所示。与FDMA和TDMA技术比较,CDMA技术复杂得多。下面分别讨论CDMA的基本原理、扩频通信和多用户检测技术。

xs1 y01 xs1 ′xs1〝〞y0 yc1 xs2 信道 yc1 xs2 ′低通、判决 xs2〝〞〞y02 yc2 yc2 图4.7 两用户CDMA系统

低通、判决

图4.8 两用户CDMA系统中各点信号波形

1.CDMA的基本原理

图4.7是两用户CDMA系统,用户数据周期为Ts,伪随机码序列周期为Tc。图4.7中各点信

''''号波形见图4.8。由该波形图可知:xs1经取样判决后等于xs1;xs2经取样判决后等于xs2。即用

伪随机码序列(或片码)可区分不同用户,这就是CDMA的基本原理。

由于码片周期远小于用户数据周期,扩频后信号带宽W大于原始信号带宽B,故CDMA是一种扩频通信方式。

扩频前后,图4.7中各点的频谱密度变化见图4.9所示。由该图可见,解扩、解调和滤波后恢复了原始基带数据频谱,而大部分干扰(或噪声)已被滤除。基带数据信噪比为

(S/N)b?A0BA0WA1W?????(S/N)FR N0BN0BN0B上式中,(A1/N0)=(S/N)FR为射频部分信噪比;W/B称为处理增益,且W/B=TS/TC。

A0 A1

f -B O B W Ps=A1W=A0B f f0 b. RFRF谱谱

A0 N0 f f -B O B a. 基带数据谱 W N0 A1 f0 c. 接收谱, 图中斜线部分为干扰 d. 解扩、解调和滤波后的频谱 图4.9扩频系统中各点频谱密度的变化

例2:设话音信息带宽B=9600Hz,传输带宽W=1.2288MHz,若要求(S/N)b=6dB,求(S/N)FR=? 解:∵(S/N)b? ∴(S/N)FRW(S/N)FR BW?10lg()?(S/N)b?21.1?6?15.1dB

B1.5

故, 对于处理增益为21.1dB的系统,即使面对的干扰比信号大10=32倍,通信系统仍能正常工作,并将取得6dB的(S/N)FR。

例3:假设在200单位远的敌方干扰机发射的干扰功率与通信设备发射功率相等,通信设备处理增益为(W/B)=30dB,要求信干比(S/N)FR=10dB。试求通信机正常工作的范围。

解:假设功率为Pt的发射机位于(0,0),功率为Pt的干扰机位于(200,0),接收机位于(x,y),I为点(x,y)处接收机接收到的干扰功率,S为点(x,y)处接收机收到的信号功率。则

RS?(IR)n IRTR上式中,RIR为干扰机到接收机的范围;RTR为发射机到接收机的范围;n为路径损失指数。对自由空间情况,n=2,信干比为

S(x?200)2?y2 ?22Ix?y200(S/I)220022整理得[x?]?y?[]

(S/I)?1(S/I)?1这是圆方程,圆中心位置为(-200/[(S/I)-1],0),圆半径为200(S/I)/(S/I)?1。若S/I=-10dB,则该圆的中心和半径分别是(222,0)和70.3。若S/I=3dB,则该圆的中心和半径分别是(-200,0)和283。S/I为其它值时,亦可进行类似计算,结果见图4.10。由该图可知:在存在相同功率的干扰机时,如果发射机处理增益为30dB,则接收机在182单位远处仍能正常接收;如果没有扩频调制,就只能在x轴上48单位远处接收。

图4.10 干扰功率与处理增益的关系

2.扩频通信

传统的调制解调技术追求在加性高斯白噪声信道中获得更好的功率利用率和频率利用率。由于带宽资源有限,传统调制方案的思想主要是带宽最小化。相反,扩频通信技术采用的传输带宽比原始基带信号带宽大几个数量级。扩频通信系统尽管单用户带宽效率低,但是, 多用户共享带宽时,扩频通信系统具有抗干扰、抗多径、无需频率规划等优点。除前面介绍的直接序列扩频外,另外二种实用技术是跳频扩频和跳时扩频。现代无线通信系统中广泛采用扩频技术。


第四章 现代无线通信信号处理技术 - 图文(4).doc 将本文的Word文档下载到电脑 下载失败或者文档不完整,请联系客服人员解决!

下一篇:五年级品社教学工作总结

相关阅读
本类排行
× 注册会员免费下载(下载后可以自由复制和排版)

马上注册会员

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信: QQ: