第3章第4讲 扩频通信、抗衰落技术分析
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移动通信抗干扰与抗衰落技术
移动通信抗干扰与抗衰落技术在当今信息时代，移动通信已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
无论是日常的沟通交流、工作中的信息传递，还是娱乐休闲时的在线互动，都离不开稳定、高效的移动通信网络。
然而，在移动通信的过程中，信号会受到各种干扰和衰落的影响，导致通信质量下降，甚至出现通信中断的情况。
因此，研究移动通信中的抗干扰与抗衰落技术显得尤为重要。
干扰是指在通信过程中，无用的信号对有用信号造成的影响。
干扰的来源多种多样，比如同频干扰、邻频干扰、互调干扰等。
同频干扰是指使用相同频率的信号之间相互干扰，这在频谱资源紧张的情况下尤为常见。
邻频干扰则是相邻频率的信号之间发生的干扰。
互调干扰则是由于多个信号在非线性器件中相互作用而产生的新频率分量对通信造成的干扰。
衰落则是指信号在传输过程中，由于多径传播、阴影效应等原因，导致信号强度的随机变化。
多径传播是指信号通过多条不同的路径到达接收端，这些路径的长度和传播条件不同，导致信号到达接收端的时间和相位不同，从而引起信号的衰落。
阴影效应则是由于建筑物、山丘等障碍物的遮挡，导致信号在传播过程中被衰减。
为了应对移动通信中的干扰和衰落问题，研究人员提出了多种抗干扰和抗衰落技术。
扩频技术是一种常见的抗干扰技术。
扩频通信通过将信号的频谱扩展到很宽的频带上，使得信号的功率谱密度降低，从而降低了被干扰的概率。
常见的扩频技术有直接序列扩频和跳频扩频。
直接序列扩频是将发送的信息与一个高速的伪随机码进行异或运算，将信号的频谱扩展。
跳频扩频则是通过不断地改变发送信号的频率，使得干扰信号难以跟上频率的变化，从而达到抗干扰的目的。
均衡技术是一种用于对抗多径衰落的技术。
由于多径传播导致信号在不同的路径上产生不同的延迟和衰减，接收端接收到的信号会出现码间干扰。
均衡技术通过对接收信号进行补偿和校正，消除码间干扰，提高信号的质量。
常见的均衡技术有线性均衡和非线性均衡。
线性均衡算法简单，但性能相对较差。
非线性均衡性能较好，但计算复杂度较高。
第四章 抗衰落技术
3
素有关。在移动通信中，通常取： 市区 d=0.5λ 郊区：d=0.8λ 满足上式的条件下， 两信号的衰落相关性已很弱了； d 越大， 相关性就越弱。 例如，在 900MHz 的频段工作时，两副天线的间隔约为 0.27m。 天线的间隔， 可以垂直间隔也可以水平间隔， 但垂直间隔分集性能较差。 在空间分集中，天线 N 越大，分集效果越好，但是分集与不分集差异很 大，属于质变；而分集增益正比于分集天线数，一般当 N 大于 3 时，增 益改善不再明显，且随着 N 增大而逐步减少，属于量变。然而 N 的增 大意味着设备复杂度的增大，所以在工程上要在性能与复杂度之间做一 折中，一般取 N＝2～4 即可。 2．极化分集 （1）概念 利用天线水平与垂直极化方向上的正交性能来实现分集功能的， 即利用极化 的正交性来实现衰落的不相关性。 电磁波的极化方向可分为水平极化和垂直极化，这两种极化波是正交的，利 用这一点，在发送端分别装上两副距离很近但极化方向不同的天线分别发送信 号，就可得到两路衰落特性不相关的信号，在接收端同样用两副距离很近但极化 方向不同的天线来接收这两路不相关的衰落信号，就可获得分集的效果。 极化分集可看成是空间分集的一种特殊情况，它也要用两副天线（二重分集 情况） ，但它仅仅利用了不同极化的电磁波所具有的不相关衰落特性，因而缩短 了天线之间的距离，在工程上常常将两副天线集成于一副天线内实现。从外观看 上去只是一副天线。 （2）优点：结构紧凑，节约空间； （3）缺点：在移动时变信道中，极化正交性很难保证，且发送端的功率要 分配给两个不同的极化天线，因此发射功率要损失 3dB。 3．角度分集 （1）概念 由于地形地貌和建筑物等环境的不同， 到达接收端的不同路径的信号可能来
最大比合并
照总信噪比最大化的 原则 将 M 重分集支路按 等权值相加
素有关。在移动通信中，通常取： 市区 d=0.5λ 郊区：d=0.8λ 满足上式的条件下， 两信号的衰落相关性已很弱了； d 越大， 相关性就越弱。 例如，在 900MHz 的频段工作时，两副天线的间隔约为 0.27m。 天线的间隔， 可以垂直间隔也可以水平间隔， 但垂直间隔分集性能较差。 在空间分集中，天线 N 越大，分集效果越好，但是分集与不分集差异很 大，属于质变；而分集增益正比于分集天线数，一般当 N 大于 3 时，增 益改善不再明显，且随着 N 增大而逐步减少，属于量变。然而 N 的增 大意味着设备复杂度的增大，所以在工程上要在性能与复杂度之间做一 折中，一般取 N＝2～4 即可。 2．极化分集 （1）概念 利用天线水平与垂直极化方向上的正交性能来实现分集功能的， 即利用极化 的正交性来实现衰落的不相关性。 电磁波的极化方向可分为水平极化和垂直极化，这两种极化波是正交的，利 用这一点，在发送端分别装上两副距离很近但极化方向不同的天线分别发送信 号，就可得到两路衰落特性不相关的信号，在接收端同样用两副距离很近但极化 方向不同的天线来接收这两路不相关的衰落信号，就可获得分集的效果。 极化分集可看成是空间分集的一种特殊情况，它也要用两副天线（二重分集 情况） ，但它仅仅利用了不同极化的电磁波所具有的不相关衰落特性，因而缩短 了天线之间的距离，在工程上常常将两副天线集成于一副天线内实现。从外观看 上去只是一副天线。 （2）优点：结构紧凑，节约空间； （3）缺点：在移动时变信道中，极化正交性很难保证，且发送端的功率要 分配给两个不同的极化天线，因此发射功率要损失 3dB。 3．角度分集 （1）概念 由于地形地貌和建筑物等环境的不同， 到达接收端的不同路径的信号可能来
最大比合并
照总信噪比最大化的 原则 将 M 重分集支路按 等权值相加
移动通信第四章抗衰落技术
S(
D) D g(D)
L
CL1DL1
...
C1D
C0
生成多项式的选择不是任意的， 它必须使得生成的校验 序列有很强的检错能力。 常用的几个L阶CRC生成多项式为：
CRC-16(L=16)： g(D)=D16+D15+D2+1 CRC-32(L=32)： g(D)= D32+D26+D23+D22+D16+D12+D11+D10
具有检错能力
一. 纠错编码
如果纠错编码可以纠正t个错码，检测e个错码（t<e）， 则： • 当接收码组在纠错能力范围之内：
按纠错方式工作 • 当接收码组在纠错能力范围之外，检错能力范围之内：
按检错方式工作
二. 常用的纠错编码：
▪ 奇偶校验码、CRC校验: 常用的检错码。
▪ 卷积码：主要可以纠随机差错，也具有一定 的纠正突发差错的能力。
得到：C(D)
S(D) ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱL
Remainder
g(D)
S(D) DL
C(D) Remainder
g(D)
D23 D21 D20 D18 D17 D16
Remainder
D16 D15 D2 1
(D7 D6 D4 D3 D)(D16 D15 D2 1) D9 D8 D7 D5 D4 D
第四章 抗衰落技术
二. 分集方式和方法 移动通信中有两类分集方式：
1. 宏分集
主要用于蜂窝通信系统中，也称为“多基站”分 集。
其做法是把多个基站设置在不同的地理位置上 （如蜂窝小区的对角上）和在不同方向上，同时 和小区内的一个移动台进行通信（可以选用其中 信号最好的一个基站通信）。
4、抗衰落技术
图4-3 空间分集的合并
25
4.2.2 分集信号的合并技术
移 动 通 信 原 理
• 对于具体的合并技术来说，通常有4类： 选择式合并（Selective Combining）、最 大比合并（Maximum Ratio Combing）、 等增益合并（Equal Gain Combining）和 开关式合并（Switching Combining）。
移 动 通 信 原 理
18
2．极化分集（Polarization Diversity）
• 在移动环境下，两个在同一地点极化方 向相互正交的天线发出的信号呈现出不 相关衰落特性。 • 极化分集实际上是空间分集的特殊情况， 其分集支路只有两路。
移 动 通 信 原 理
19
3．角度分集（Angle Diversity）
23
4.2.2 分集信号的合并技术
移 动 通 信 原 理
• 根据在接收端使用合并技术的位置不同， 可以分为检测前（Predetection）合并技 术和检测后（Postdetection）合并技术， 如图4-3所示。这两种技术都得到了广泛 的应用
24
4.2.2 分集信号的合并技术
移 动 通 信 原 理
• （1）直接序列扩频抗多径的原理是：当 发送的直接序列扩频信号的码片（chip） 宽度Tc小于或等于最小多径时延差时， 接收端利用直扩信号的自相关特性进行 相关解扩后，将有用信号检测出来，从 而具有抗多径的能力。
50
3．直接序列扩频技术
移 动 通 信 原 理
Hale Waihona Puke • （2）直接序列扩频抗干扰 • 直接序列扩频抗蜂窝系统内部和外部干 扰的原理，也是利用直扩信号的自相关 特性，经相关接收和窄带通滤波后，将 有用信号检测出来，而那些窄带干扰和 多址干扰都处理为背景噪声。其抗干扰 的能力可用直接序列扩频处理增益来表 征。
第3章第4讲 扩频通信、抗衰落技术
——空间分集的两种变化形式：极化分集和角度分集
59
频率分集(Frequency Diversity)
频率分集是将待发送的信息分别调制到频率不相关的载 波上发送，只要载频间隔大于相干带宽，则接收端所接 收到信号的衰落是相互独立的。 在移动通信系统中，可采用信号载波频率跳变扩展频 谱技术来达到频率分集的目的。和空间分集相比，频 率分集的优点是减少了天线数目，缺点是要占用更多 的频谱资源，在发端需要多部发射机。
CDMA网络与GSM网络完全不同，由于不再把信道和用户分开考 虑，也就没有了传统的覆盖和容量之间的区别。一个小区的业务 量越大，小区面积就越小。因为在CDMA 网络中业务量增多就意 味着干扰的增大。这种小区面积动态变化的效应称为小区呼吸。 “小区呼吸”动态分配小区负荷，改善网络覆盖，增加系统容量
5．空分多址
2．CDMA系统地址码和扩频码的应用
主要可以分为3类: （1）用户地址码。 （2）信道地址码。 （3）小区地址码。
3 扩频通信的主要性能指标
(1)．扩频处理增益
处理增益G定义为频谱扩展后的信号带 宽B2与频谱扩展前的信号带宽B1之比，即
B2 R2 T1 G B1 R1 T2
（4-23）
（3）．频带利用率
频带利用率就是传输的数据率（bit/s） 与数字信号所占的频带（Hz）之比单位为 bit/s/Hz。
3.2.4 多址接入技术
1．多址接入技术简介
多址技术主要是解决如何使多用户共享系统无线资源的问题。 必须对不同移动台和基站发出的信号赋予不同的特征，使基 站能从众多移动台的信号中区分出哪一个移动台发出来的信 号，而各移动台又能识别出基站发出的信号中哪个是发给自 己的信号。
显分集
微分集
移动通信课程4 抗衰落技术
1 M ∑ rk 2 k =1
M k =1 2
ξ EGC =
∑ Nk
∑ rk 2 1 M = k =1 = ∑ rk M 2N k =1 2 ∑ Nk
M k =1
2
对于M>2的情况，要求得 ξ 的累积分布函数和 概率密度函数是比较困难的，可以用数值方法求 解，但M=2时其累积分布函数为（推导过程略）：
衰 落 信 号
接收机1 相位调整
r1 r2
测 量
1r 1 1 2r 2
r MRC
接收机2 相位调整
测 量
2
图 4.9
二重分集最大比值合并
在信号合并前对各路载波相位进行调整并使之同相， 然后相加。这样合并器输出信号的包络为
rMRC = ∑ αk rk
k =1
M
13
4.1 分集技术---（4）分集的合 并方式（最大比合并）
4.1 分集技术---（1）概述
分集技术是抗衰落的有效措施之一 分集技术可以分为宏分集和微分集两大类 宏分集 ——“多基站”分集，可以减小慢衰 多基站” 多基站 分集， 如阴影衰落）的影响； 落（如阴影衰落）的影响； 在空间、 微分集 ——在空间、时间、频率、极化、 在空间 时间、频率、极化、 场分量、角度等方面分离无线信号， 场分量、角度等方面分离无线信号，用来减 小快衰落影响。 小快衰落影响。
F(x) = P(ξEGC ≤ x) =1− e
−2x/ξ
ξEGC π x −x/ξ − ⋅ e ⋅ erf ξ 18 ξ
4.1 分集技术---（4）分集的合 并方式（等增益合并）
F(x)特性如图4.14所示： 特性如图4.14所示： 特性如图4.14所示
M k =1 2
ξ EGC =
∑ Nk
∑ rk 2 1 M = k =1 = ∑ rk M 2N k =1 2 ∑ Nk
M k =1
2
对于M>2的情况，要求得 ξ 的累积分布函数和 概率密度函数是比较困难的，可以用数值方法求 解，但M=2时其累积分布函数为（推导过程略）：
衰 落 信 号
接收机1 相位调整
r1 r2
测 量
1r 1 1 2r 2
r MRC
接收机2 相位调整
测 量
2
图 4.9
二重分集最大比值合并
在信号合并前对各路载波相位进行调整并使之同相， 然后相加。这样合并器输出信号的包络为
rMRC = ∑ αk rk
k =1
M
13
4.1 分集技术---（4）分集的合 并方式（最大比合并）
4.1 分集技术---（1）概述
分集技术是抗衰落的有效措施之一 分集技术可以分为宏分集和微分集两大类 宏分集 ——“多基站”分集，可以减小慢衰 多基站” 多基站 分集， 如阴影衰落）的影响； 落（如阴影衰落）的影响； 在空间、 微分集 ——在空间、时间、频率、极化、 在空间 时间、频率、极化、 场分量、角度等方面分离无线信号， 场分量、角度等方面分离无线信号，用来减 小快衰落影响。 小快衰落影响。
F(x) = P(ξEGC ≤ x) =1− e
−2x/ξ
ξEGC π x −x/ξ − ⋅ e ⋅ erf ξ 18 ξ
4.1 分集技术---（4）分集的合 并方式（等增益合并）
F(x)特性如图4.14所示： 特性如图4.14所示： 特性如图4.14所示
03-抗衰落技术2
3.3.5 自适应均衡
(Algorithms for Adaptive Equalization)
自适应均衡器的结构与工作方式
基本工作过程
首先，发射机发射一个已知的、定长的训练序列，以便接收 机处的均衡器可以作出正确的设置。 紧跟在训练序列之后被传送的是用户数据。在接收用户数据 时，用均衡器补偿信道后判决得出所需数据。 用自适应算法周期性地重复训练均衡器，以跟踪不断变化的 信道。
3.3.1 均衡基础
(Fundamentals of Equalization)
基本概念 (Basic Concepts)
均衡本质：产生与信道相反的特性，用来抵消信道的时 变多径传播特性引起的码间串扰。 均衡可分为频域均衡和时域均衡
时域均衡：使总的冲激响应满足无码间串扰的条件，多用于 数字信道。 频域均衡：使总的传递函数（信道传递函数和均衡器传递函 数）满足无失真传输函数的条件，多用于模拟通信。
两种工作模式:训练模式和跟踪模式。
为了保证能有效地消除码间串扰，需要周期性地作重复训练。
自适应均衡器
均衡器常被放在接收机的基带或中频部分实现
3.3.1 均衡基础
应用例子 (An Application Example)
通信系统结构框图中的自适应均衡器
框图
3
3.3.2 均衡原理（1）
均衡准则与算法( Equalization Criterions and Algorithms)
均衡算法：调节加权系数以实现均衡的方法 均衡准则：根据符号间干扰为最小来获得加权系数Ck
扩频通信
(2)利用不同的预定扩频码(地址码)序列，可以在相同频段实现码分多址(CDMA)和选址通信，在卫星通信和室内有线、无线通信中得到使用。
(3)直接序列扩频信号具有同距离无关的高分辨率测距能力，在全球定位系统(和深空探测中得到应用。
另,从即计算机网络角度的解释参考：
扩频通信具有其他方式不可比拟的优点，近年来在无线通信中得到越来越广泛地应用。扩频通信（Spread Spectrum Communications）开始出现在第二次世界大战，作为美军使用的无线保密通信技术。现在扩频技术被广泛应用于包括计算机无线网等许多领域。扩频通信是一种信息传递方式，其信号所占用的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的展宽是通过编码及调制的方法来实现的，与所传的信息无关；在接收端采用相同的扩频码进行相关解调来解扩及恢复所传信息。
与X.25和DDN相比，无线扩频网具有速率高（2Mbps，8Mbps，11Mbps）,安装简单，运行费用低（无须租费，仅投入少量维护费用），无须申请频率资源，容易扩展投资少等优点。另外，如使用X.25或DDN作为网间互连的链路，在链路两端要使用路由器、多路复用器等设备，而无线扩频产品有网桥、路由器、调制解调器等多种选择，节省设备和投资，因此无线扩频网比X.25和DDN在数百公里范围内联网要有明显的优势。
4、抗多径干扰：
在无线通信中，抗多径问题一直是难以解决的问题，利用扩频编码之间的相关特性，在接收端可以用相关技术从多径信号中提取分离出最强的有用信号，也可把多个路径来的同一码序列的波形相加使之得到加强，从而达到有效的抗多径干扰。
5、扩频通信的其他优点：
扩频通信速率高（2M，8M，11Mbps），无须申请频率资源，建网简单，网络性能好。
扩频通信是传输信息使用的射频带宽是信息带宽的10倍至100倍以上的通信体制。信息本身不再是决定传输带宽的决定因素，传输带宽主要由发信机和对应收信机预先制定的扩频码(又称地址码)序列确定。
(3)直接序列扩频信号具有同距离无关的高分辨率测距能力，在全球定位系统(和深空探测中得到应用。
另,从即计算机网络角度的解释参考：
扩频通信具有其他方式不可比拟的优点，近年来在无线通信中得到越来越广泛地应用。扩频通信（Spread Spectrum Communications）开始出现在第二次世界大战，作为美军使用的无线保密通信技术。现在扩频技术被广泛应用于包括计算机无线网等许多领域。扩频通信是一种信息传递方式，其信号所占用的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的展宽是通过编码及调制的方法来实现的，与所传的信息无关；在接收端采用相同的扩频码进行相关解调来解扩及恢复所传信息。
与X.25和DDN相比，无线扩频网具有速率高（2Mbps，8Mbps，11Mbps）,安装简单，运行费用低（无须租费，仅投入少量维护费用），无须申请频率资源，容易扩展投资少等优点。另外，如使用X.25或DDN作为网间互连的链路，在链路两端要使用路由器、多路复用器等设备，而无线扩频产品有网桥、路由器、调制解调器等多种选择，节省设备和投资，因此无线扩频网比X.25和DDN在数百公里范围内联网要有明显的优势。
4、抗多径干扰：
在无线通信中，抗多径问题一直是难以解决的问题，利用扩频编码之间的相关特性，在接收端可以用相关技术从多径信号中提取分离出最强的有用信号，也可把多个路径来的同一码序列的波形相加使之得到加强，从而达到有效的抗多径干扰。
5、扩频通信的其他优点：
扩频通信速率高（2M，8M，11Mbps），无须申请频率资源，建网简单，网络性能好。
扩频通信是传输信息使用的射频带宽是信息带宽的10倍至100倍以上的通信体制。信息本身不再是决定传输带宽的决定因素，传输带宽主要由发信机和对应收信机预先制定的扩频码(又称地址码)序列确定。
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图3-42 利用波束赋形技术实现SDMA
6．混合多址接入方式
在实际中通常是将CDMA与FDMA、 TDMA结合在一起来使用，如图3-43所示。
图3-43 混合多址接入方式示意图
3.3 抗衰落技术 3.1.1 分集
分集（Diversity）就是在独立的衰 落路径上发送相同的数据，由于独立路 径在同一时刻同时经历深衰落的概率很 小，因此经过适当的合并后，接收信号 的衰落程度就会被减小。
空间分集(Space Diversity) 空间分集在发端采用一副天线发射，而在接收端采用多副间隔 距离d≥λ /2（λ 为工作波长）的天线接收，以保证接收天线输出信 号的衰落特性是相互独立的。经相应的合并电路从中选出信号幅度较 大、信噪比最佳的一路，得到一个总的接收天线输出信号，从而降低 了信道衰落的影响，改善了传输的可靠性。该技术在FDMA、TDMA及 CDMA移动通信系统中都有应用。
（2）CDMA移动通信系统具有的特性
① 多址干扰 ② 远近效应 ③ 边缘问题 ④ CDMA系统接收的特点 ⑤ CDMA系统软容量的特点 ⑥ CDMA系统的小区呼吸Fra bibliotek应 ⑦ 软切换
图3-41 软容量示意图
当相邻小区的负荷不相同时，负荷重的小区降低发射 功率，使本小区边缘的用户切换到临近小区，从而实 现负载控制
采用分集技术便可在接收终端上大大降低深衰落的影响，从 而改善传输的可靠性。对于阴影衰落造成的宏观信号衰落可 使用宏观分集；对于多径传播造成微观衰落可使用微观分集。 宏分集（也叫多基站分集）：为了消除阴影区域产生的 信号衰落，将多个基站设置在不同的地理位置和不同的方 向上同时和小区内的一个移动台进行通信。 微分集：在一个局部区域接收到无线信号在空间、角度、 频率、时间等方面呈现出独立性，因此对应的分集方法有 空间分集、极化分集、角度分集、频率分集、时间分集和 分量分集等多种。
3.2.3 扩频系统中常用的扩频码
1 理想地址码和扩频码的特点
（1）良好的自相关和互相关特性。 （2）尽可能长的码周期。 （3）足够多的码序列。 （4）易于产生、复制、控制和实现。
目前常用的、较为理想的扩频码和 地址码有： 伪随机（PN）码 沃尔什（Walsh）码 正交可变速率扩频增益（OVSF）码
4.1.2 扩频通信系统分类及特点
1．扩频通信系统分类
根据扩展频谱的方式不同，扩频通信系统有以下几类： 直 接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum)、跳变频率扩 频(Frequency Hopping Spread Spectrum)。
直接序列扩频通信系统
2．频分多址
频分多址（FDMA）是基于频率划 分信道的，把可以使用的总频段平均划 分为N个频道，这些频道在频域上互不重 叠，每个频道就是一个通信信道，如图 3-39（a）所示。
在模拟蜂窝移动通信系统中通常采 用频分多址，而在数字蜂窝系统中，则 很少单独采用频分多址的方式。
3．时分多址
时分多址（TDMA）是在同一载波 上，将时间分成周期性的帧，每一帧再 分割成若干的时隙（每一帧和每个时隙 都互不重叠），每个时隙是一个通信信 道，分配给用户使用，如图3-39（b）所 示。 TDMA的帧结构如图3-40所示。
3.2.4 多址接入技术
1．多址接入技术简介
在移动通信系统中，用户由于使用 共同的传输媒介，各用户间可能会产生 相互干扰，称为多址干扰。
根据不同的参量进行分割，多址技术可 以分为频分多址（FDMA）、时分多址 （TDMA）和码分多址（CDMA）
图3-39是FDMA、TDMA和CDMA 3 种接入方式的示意图。
直扩系统组成原理框图
扩频系统示意图
跳频序列扩频通信系统
跳频系统的组成原理框图
跳频信号的时域矩阵图
从时域上看，跳频信号是一个多频率的频移键控信号；从 频域上看，跳频信号的频谱是一个在很宽频带上随机跳变 的不等间隔的频率信道。图中载波频率跳变次序是： f5→f4→f7→f0→f6→f3→f1。如果从时间-频率域来看， 跳频信号为一个时-频矩阵，每个频率持续时间为Tc秒。
2．CDMA系统地址码和扩频码的应用
主要可以分为3类: （1）用户地址码。 （2）信道地址码。 （3）小区地址码。
3 扩频通信的主要性能指标
(1)．扩频处理增益
处理增益G定义为频谱扩展后的信号带 宽B2与频谱扩展前的信号带宽B1之比，即
B2 R2 T1 G B1 R1 T2
（4-23）
分集有两重含义：一是分散传输， 使接收端能获得多个统计独立的、携带 同一信息的衰落信号；二是集中处理， 即接收机把收到的多个统计独立的衰落 信号进行合并（包括选择与组合）以降 低衰落的影响。
1、分集技术分类
按“分”划分
宏分集 空间分集 频率分集 时间分集 极化分集 路径分集 场分量分集 角度分集
式中，T1为信息数据脉宽， T2为PN码的码元宽度， R1为信息速率， R1=1/T1， R2为PN码的时钟速率， R2=1/T2。
处理增益也可表示为
( S / N )out G ( S / N )in
（4-24）
式中，(S/N)out为扩频解扩后的信噪 比，(S/N)in为扩频解扩前的信噪比。
第3章 移动通信基本技术
3.2 扩频通信
3.3
抗衰落技术
3.2 扩频通信
基本理论基础：
根据香农(C.E.Shannon)在信息论研究中总结出的信道容 量公式，即香农公式：C = W×Log2(1+S/N) 式中：C--信息的传输速率 S--有用信号功率 W--频带宽度 N--噪声功率 由式中可以看出：为了提高信息的传输速率C，可以从两 种途径实现，既加大带宽W或提高信噪比S/N。换句话说， 当信号的传输速率C一定时，信号带宽W和信噪比S/N是可 以互换的，即增加信号带宽可以降低对信噪比的要求，当带 宽增加到一定程度，允许信噪比进一步降低，有用信号功率 接近噪声功率甚至淹没在噪声之下也是可能的。扩频通信就 是用宽带传输技术来换取信噪比上的好处，这就是扩频通信 的基本思想和理论依据。
在工程中，一般用对数形式表示为 ( S / N )out G 10lg dB （4-25）
( S / N )in
(2)．干扰容限
干扰容限是指在保证系统正常工作的 条件下，接收机能够承受的干扰信号比有 用信号高出的dB数，用Mj表示，有 S M j G Ls dB （ 4-26 ） N 0 其中，Ls为系统内部损耗； (S/N)0为系统正常工作时要求的最小输出信 噪比，即相关器的输出信噪比或解调器的 输入信噪比； G为系统的处理增益。
图3-39 3种接入方式示意图
频分多址（FDMA）是不同用户使 用不同频带实现信号分割。 时分多址（TDMA）是不同用户使 用不同时隙实现信号分割。 码分多址（CDMA）是所有用户使 用同一频带在同一时隙传送信号，其信 号分割是利用不同地址码波形之间的正 交性（或准正交性）来实现的。 空分多址（SDMA）是利用空间分 割构成不同的信道分配给不同的用户。
4．码分多址
码分多址(CDMA)采用扩频通信技术，每个用户 分配特定的地址码，利用地址码相互之间的正 交性（或准正交性）完成信道分离的任务。 CDMA在频率、时间、空间上可以相互重叠， 如图3-39（c）所示。
CDMA系统采用扩频技术，与FDMA和TDMA相比 ，具有许多独特的优点，主要体现在如下方面。 系统容量大且有软容量的特性。 可采用语音激活技术。 抗干扰、抗多径能力强。 软切换。 可采用多种分集技术。 低信号功率谱。 频率规划简单，可同频组网。 保密性好。
3.2.4 多址接入技术
1．多址接入技术简介
其目的是区分多个动态地址，且必须在射频段实现。实现多 址连接的理论基础是信号分割技术。在发送端通过恰当的信 号设计使信号按某种参量相互正交或准正交，以实现各站信 号的差异性；在接收端有信号识别能力，能从混合信号中分 离选择出相应的信号。
复用针对资源，多址针对用户！！
空分多址（SDMA）利用空间的分 割来构成不同的信道。 空分多址技术是卫星通信的基本技 术。 在陆地蜂窝移动通信系统中，需要 面对如下问题。
（1）基站完全控制了前向链路上所有发 射信号的功率。 （2）发射功率受到用户单元电池能量的 限制。
陆地移动通信系统中实现SDMA的 关键技术是“智能天线”。 图3-42所示为利用波束赋形技术实 现SDMA的示意图。
显分集
微分集
分集技术
（多套设备实现分集）
隐分集
交织编码技术 跳频技术 直接扩频技术
显分集：采用多套设备实现分集； 隐分集：采用一套设备而利用信号设计与处理技术来实现的分集为隐 分集。
1、分集技术分类
按“集”划分，即按照集合、合并方式划分，可分为： 最大比值合并、等增益合并、选择式合并。
2、获得分集信号的方式
3.2 扩频通信 3.2.1 扩频通信技术简介
1．扩频通信
扩频通信，即扩展频谱通信，就是在发 送端用某个特定的扩频函数，如伪随机编码 序列，将待传输的信号频谱扩展至很宽的频 带，变为宽带信号，送入信道中传输；在接 收端再利用相应的技术或手段将扩展了的频 谱进行压缩，恢复到基带信号的频谱，从而 达到传输信息、抑制传输过程中噪声和干扰 的目的。
直接序列扩频：通过扩频序列直接与基带脉冲数据相乘来 扩展基带数据。即在一个二进制码位的时段内用一组新的 多位长的码型予以置换，新码型的码速率远远高出原码的 码速率，由傅立叶分析可知新码型的带宽远远高出原码的 带宽，从而将信号的带宽进行了扩展。伪随机序列的一个 脉冲或符号称为一个“码片”。 直接序列扩频通信系统是以直接扩频方式构成的扩展频谱通 信系统，通常简称直扩（DS）系统，又称伪噪声（PN： Pseudo-Noise）扩频系统。