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对信号进行放大、滤波,然后经由天线发送出去。
由于线性功放放大效率较低,输出功率不够,所以一般采用非线性功放进行放大。
为抑制由于非线性放大带来的影响,常在发射端进行非线性预失真。
6.射频接收:
对从天线接收的信号进行下变频、滤波、低噪声放大
7.解调器(不是调制器的反操作):
经典调制技术中,解调器的主要作用是对接收信号进行频谱搬移,从射频搬移到基带。
在现代通信技术中,解调器需要完成同步、信道估计、检测的任务,并且软输出,是的解码器能够工作在软判决状态,对抗信道衰落,提高误码率,以正确接收信号。
8.解交织器:
实现交织器的反操作,工作在软量状态,对存储器的要求高。
交织的逆过程,解交织处理的是软量信息,存储量大。
9.信道解码:
检测错误或纠正错误
10.信源解码:
按照发射端采用的信源编码方式,恢复出信源编码前的原始信息。
11.信道:
是信号在通信系统中传输的通道,信号从发射端传输到接收端经过移动通信信道。
举例
(1)低码率卷积码在衰落信道中的性能增益高于高码率卷积码;
(2)IS-95中采用1/2卷积码,而cdma2000中采用1/4卷积码;
(3)Turbo码在10-3~10-6误码区间内的性能优于卷积码,而在10-6之后出现“盆底效应”。
二、评判调制方式的各项指标以及给定调制方式说明其优缺点。
最重要的2个指标:
(1)有效性:
频带利用率。
比如高阶调制频带利用率高
(2)可靠性:
误码率。
同样的SNR,高阶调制的误码率要比低阶调制高得多
其他一些指标:
实现复杂度,e.g.OFDM用FFT实现
抗功放非线性(比如PAPR大小;
恒包络调制的优点,主瓣能量集中)
线性度(功放和信道),包络不平的调制不可用接收机有限幅放大器,如:
不能用16QAM则用8PSK
调制方式是否与信道匹配(对抗干扰,对抗特殊信道限制):
这样方便接收机的设计
64-QAM:
传输效率高,抗噪声性能一般,峰均比较高,接收机复杂度较高。
GMSK:
对抗功放非线性带来的频谱扩散,抑制对相邻频带的干扰,具有很好的抗功率非线性和较高的误码性能
三、发射机预失真技术(干什么用的?
目的?
什么情况下使用?
)
a.非线性功放通过预失真可以看成线性功放。
由于非线性功放实现简单,在信号进入非线性功放之前,人为的加入一个特性与之恰好相反的系统,进行相互补偿矫正,使得系统整体可以看成一个线性功放。
这样发射机功放的线性范围就可以做的很大。
发射机预失真用来克服功放非线性。
射频功率放大器的非线性失真会使其产生新的频率分量,如对于二阶失真会产生二次谐波和双音拍频。
这些新的频率分量如落在通带内,将会对发射的信号造成直接干扰,如果落在通带外将会干扰其他频道的信号。
为此要对射频功率放大器的进行线性化处理,这样可以较好地解决信号的频谱再生问题。
射频功放基本线性化技术的原理与方法是以输入RF信号包络的振幅和相位作为参考,与输出信号比较,进而产生适当的校正。
实现射频功放线性化的常用技术有三种:
功率回退、预失真、前馈。
预失真就是在功率放大器前增加一个非线性电路用以补偿功率放大器的非线性失真。
预失真线性化技术,它的优点在于不存在稳定性问题,有更宽的信号频带,能够处理含多载波的信号。
预失真技术成本较低,由几个仔细选取的元件封装成单一模块,连在信号源与功放之间,就构成预失真线性功放。
手持移动台中的功放已采用了预失真技术,它仅用少量的元件就降低了互调产物几dB,但却是很关键的几dB。
数字基带预失真由于工作频率低,可以用数字电路实现,适应性强,而且可以通过增加采样频率和增大量化阶数的办法来抵消高阶互调失真,是一种很有发展前途的方法。
这种预失真器由一个矢量增益调节器组成,根据查找表(LUT)的内容来控制输入信号的幅度和相位,预失真的大小由查找表的输入来控制。
矢量增益调节器一旦被优化,将提供一个与功放相反的非线性特性。
理想情况下,这时输出的互调产物应该与双音信号通过功放的输出幅度相等而相位相反,即自适应调节模块就是要调节查找表的输入,从而使输入信号与功放输出信号的差别最小。
注意到输入信号的包络也是查找表的一个输入,反馈路径来取样功放的失真输出,然后经过A/D变换送入自适应调节DSP中,进而来更新查找表。
b.另一种方法是发射峰均比小的信号。
四、预失真,预编码,预均衡的异同
¡
同:
a.都在发射机;
b.都需要预先知道一定的先验信道信息
不同:
预均衡:
对抗信道时延扩展(信道冲激响应)
预失真:
对抗功放非线性,使得预失真和非线性功放串联的整体呈线性,相当于信号进过了线性功放进行放大一样。
预编码:
对抗信道的空间相关性。
可以使用秩自适应技术,使得根据信道质量选择数据流的数量。
还可以改善数据流之间的正交性。
五、移动通信信道的特点、缺陷,以及抵抗这些缺陷的措施
(1)多径传输环境
信号到达接收机的传输时间不同,将导致时延扩展。
时延差小于时间分辨率时,不可分辨的多径叠加,造成衰落。
时延差较大时,可分辨的多径会造成码间干扰或多址干扰。
(2)时变传输环境
a.终端的移动改变传输环境,等效信道函数为时变函数,终端的移动会造成多普勒频偏,这反映了信道随时间变化的速率。
b.衰落快慢是相对于观察时间而言的,信道在一个码元时间内保持不变,则称为慢衰落,否则则称为快衰落。
一般均假设信道为慢衰落(把码元时间切得很短),对于OFDM系统,通常假设信道在一个OFDM符号内不变。
(3)用户之间的相互干扰
a.因为每个用户不独占传输媒体和介质,需要动态分配资源,这就产生了同频干扰或多址干扰,是移动通信中主要的干扰。
b.CDMA系统中多个用户的信号在频率上和时间上是重叠的,是通过正交码或者不同相位PN码实现多址,由于walsh函数的延迟相关特性不好,可能会产生多址干扰。
CDMA系统中,由于在同一个小区间同时通信的用户不是一个而是多个,在码分多址中多个用户占用同一时隙、同一频率,当同时通信用户数较多时,多址干扰成为最主要的干扰。
在多径衰落环境下,由于各个用户之间所用的正交码通常难以保持正交,因而造成多个用户之间的相互干扰,并限制系统容量的提高。
对抗措施:
(要不要每种措施都具体解释一下?
(1)针对衰落的技术
a.分集接收技术:
时间分集、频率分集、空间分集、发送分集以及接收分集,发送分集可以有效对抗单径慢衰落。
接收分集性能较优,发送分集成本较低。
(分集:
研究如何利用多径信号来改善系统的性能,利用多条传输相同信息、且具有近似相等的平均信号强度和相互独立衰落特性的信号路径,并在接收端对这些信号进行适当的合并,以便大大降低多径衰落的影响,从而改善传输的可靠性。
空间分集:
也称天线分集,是无线通信中使用最多的分集形式。
频率分集是在多个载频上传送信号,它基于在信道相干带宽之外的频率上不会出现相同的衰落的原理
时间分集是指以超过信道相干时间的时间间隔重复发送信号,以便让再次收到的信号具有独立的衰落环境,从而产生分集效果。
b.纠错编码与交织技术相结合,对抗移动衰落信道的不利影响。
c.功率控制技术:
克服远近效应,对抗慢衰落有效,易造成同频干扰。
(远近效应是指移动终端离基站的距离不同,路径衰耗不同,造成基站接收到的功率不同,功率控制技术可以使得远离基站的终端提高发射功率,但可能被周围其他基站接收到,对该基站所在小区的用户产生同频干扰。
闭环功率控制需要一定的反馈时间,所以对抗慢衰落有效。
d.智能天线技术,时空编码技术(与发送分集配合使用,对抗慢衰落)
c.扩频、跳频与OFDM调制技术
(2)针对时变信道的技术
a.将每个码元切得很短,使对应的持续时间很短,就可以把系统近似成线性移不变系统,并且误差在容忍范围内。
b.信道估计技术:
通过插入导频信号进行信道估计,对其他点进行插值,从而估计出整个信道的参数。
(3)针对码间干扰的技术
自适应均衡技术,线性均衡器、DFE均衡器、MLSE均衡器、MAP均衡器。
均衡是指对信道特性的均衡,即接收端的均衡器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干扰。
换句话说,通过均衡器消除信道的频率和时间的选择性。
预均衡(预编码):
在发射端对信号进行预均衡,补偿信号进过信道后产生的失真。
线性均衡器实际上是逆滤波器,但是在抑制多径干扰的同时会放大噪声。
DFE均衡器(判决反馈均衡器)存在错误传播问题。
(判决反馈均衡器(DFE)是一种非线性均衡器。
由前馈部分(由FIR滤波器组成)和反馈部分(由IIR滤波器组成)组成,前馈部分可以抵消在时间上超前的码间干扰和在时间上滞后的码间干扰(由中心抽头的位置决定),反馈部分可以抵消在时间上滞后的码间干扰。
)(一旦一个信息符号被检测并被判决后,就可在检测后续符号之前预测并消除由这个信息符号带来的码间干扰。
MLSE(最大似然序列估计)均衡器可以抑制错误传播,但不提升噪声,只能得到序列级信息,得不到码元级信息,因此提取码元级信息比较困难。
(MLSE检测所有可能的数据序列,并选择与信号相似性最大的序列作为输出。
MAP(最大后验概率)均衡器在码元级判决与MLSE等价。
(4)针对多址干扰的技术
多用户检测技术:
联合考虑同时占用某个信道的所有用户或某些用户,消除或减弱其它用户对任一用户的影响,并同时检测出所有这些用户或某些用户的信息的一种信号检测方法。
由于信道的非正交性和不同用户正交码字的非正交性,导致用户间存在相互干扰,多用户检测的作用就是去除多用户之间的相互干扰。
最佳多用户检测就是最大似然序列估计(MLSE)检测器,该检测器将产生最大似然序列b,依据从接收信号r(t)中找出发送的序列b,使得b的概率最大化。
干扰抵消技术:
判决反馈的应用,线性均衡器的思想用于解相关多用户检测器和Chip级均衡器。
迭代软干扰抵消技术
%%CDMA(3G)%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
六
(1)、码分多址在正反信道如何实现多址?
在前向链路(下行,正)通过正交码,反向链路(上行)采用不同相位的PN码实现多址。
六
(2)、正交码分多址
(1)同源发出、能定时对准的信号采用正交函数,如Walsh函数(又称OVSF码)――多见
于下行链路;
(2)非同源信号主要利用PN码的自相关特性(不同的相位)来隔离――多见于上行链路;
(3)cdma2000一个基站发出的信号采用正交Walsh码实现分离;
(4)上行链路的不同用户及不同基站之间以PN码的不同相位实现隔离;
不同基站采用不同的PNOffset,且PNOffset的选取远大于最大路径时延,使得不同的
基站可以区分开。
(5)上行链路中的用户若拥有多个码道(如导频,数据等),则这些码道可以采用Walsh码
实现正交隔离。
六(3)、码分多址在正反向信道如何实现?
多址干扰在什么情况下发生?
a.在下行链路,基站同源发出、能定时对准的信号采用正交函数(如Walsh函数)进行正交隔离以实现码分多址;
b.在上行链路,来自不同用户的非同源信号利用不同相位的PN码来进行隔离。
若同一用户拥有多个码道(如导频、数据等),则这些码道可以采用Walsh码实现正交隔离。
c.由于CDMA系统采用同频覆盖,不同用户的信息在相同频点同时进行传输,依靠上下行链路中的正交码加以区分。
若某一用户的正交码(如Walsh码、不同相位的PN码)没有对齐,就会失去与其他用户的正交码之间所具有的正交性,从而也就会产生多址干扰。
在采用多台终端的通信网络中,各终端之间的干扰。
多址干扰,是指同CDMA系统中多个用户的信号在时域和频域上是混叠的。
因为CDMA系统为码分多址,CDMA系统采用的是不同的地址码来区分每个用户,但多个用户的信号在时域和频域上是混叠的,所以在频域在产生一定的同频和邻频干扰,则为多址干扰。
CDMA系统自身产生多址干扰的原因主要有两个:
一是由于各用户使用的通信频率相同,在不同用户之间的扩频序列不能进行完全正交,即互相关系数不为零;
二是即使扩频序列能正交,实际信道中的异步传输也会引入相关性。
由于CDMA是利用码元的相关性来区分不同用户的,故势必要求码字的自相关性要很好,而互相关性要很弱.但是,实际无线环境下,各码字间不可能做到完全不相关
同一基站发出的信号,由于多径的存在,不同径有时延,也会造成多址干扰,如果信号不同源,某一个源的信号有一定的延迟,那么相乘时会有移位,不同用户积分出来不为0,产生多址干扰,不再正交。
正向链路和反向链路分别采用什么样的方式来隔离用户多址的,虽然都是码分多址,但是不一样的,为什么这么做?
a.在正向(下行)链路,基站同源发出、能定时对准的信号采用正交函数(如Walsh函数)进行正交隔离以实现码分多址;
b.在反向(上行)链路,来自不同用户的非同源信号利用不同相位的PN码来进行隔离。
同源发出能定时对准的信号采用正交函数如Walsh函数(又名OVSF码),非同源信号主要利用PN码自相关特性
七、CDMA系统中的功率控制技术
1、开环功率控制技术
(1)利用下行信号功率,预测路径损耗,计算发送功率;
(2)FDD方式时,上、下行频段不同,误差大。
2、闭环功率控制技术
(1)对上行信号的接收信干比进行实时计算,产生功率控制比特,尽可能快地发送到移动台,
控制其发射功率;
(2)需要占用信道资源,存在反应时间问题;
(3)不同类型的信道环境所需的信干比不同-→还需要采用外环功率控制。
3、外环功率控制:
根据实测误帧率实时改变功控门限
(1)长时间统计;
(2)但又不能太慢;
(3)有多种策略;
(4)外环功率控制只能在基站控制器中进行;
(5)必须对某些极限或特殊情况进行控制,舍弃一些已经无法正常通信的用户,否则一味提
高这些用户的发送功率会严重影响其它用户的正常通信;
(6)多基站环境下(如切换区)的外环功率控制算法变得复杂,“宁降勿升”
为什么CDMA容量大:
1.话音结合技术(只有三分之一的时间在讲话,不讲话的时候低俗传输,讲话的时候高速传输)和功率控制技术相结合,可以容纳更多的用户,使得CDMA的容量大大增加
2.与GSM,TDMA相比,相邻小区可以使用相同的频点,频率复用技术大大增加
%%3.5G%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
八、3.5G采用哪些技术提高信道容量
1.采用HARQ与短帧结构
2.支持高阶调制和AMC(信噪比高,即信道条件好的时候,可以用高阶调制)。
高阶调制每个调制符号可携带更多比特信息,但同样误码率下,需要的传输信噪比高,对多径造成的码间干扰或多址干扰更敏感。
自适应调制与编码(AMC),用户根据自身信道条件,选择合适的调制编码,根据用户瞬时信道质量状况和目前资源选择最合适的链路调制和编码方式,使用户达到尽量高的数据吞吐率。
3.前向链路采用速率控制代替功率控制,减少功率波动。
4.采用TDM技术,用户间多址技术部分采用TDMA与CDMA相结合或TDMA
5.正反向采用多码道传输
6.按用户信道特征选择合适的传输方式,以提高系统容量。
3G和is95CDMA相比采用了哪些新技术
1.正向链路采用了闭环功率控制
2.引入了Turbo码的新技术,数据传输速率提高
3.3GPP协议专门为Internet设计
%%4G%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
九、LTE基带传输用了哪些关键技术?
每个关键技术写2~3行字,说说优缺点
1.OFDM技术(OFDMA)
OFDM:
调制方式,OFDMA:
多址方式(下行链路),上行链路:
FDMA(没有overlap)
其主要思想是:
将信道分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据
流,调制到在每个子信道上进行传输。
正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开,这样可以减少子信道之间的相互干扰ICI。
每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落,从而可以消除符号间干扰。
通过并行信道和循环前缀避免色散信道引起的ISI
OFDM抵抗频率选择性衰落
采用FFT技术便于实现。
OFDMA多址方式
优点:
采用正交重叠的多载波技术,频谱利用率高;
方便用IFFT/FFT实现;
能有效对抗信道时延扩展造成的码间干扰;
有效对抗多径衰落;
不同子载波可用不同调制方式,可以逼近信道容量;
可有效对抗窄带干扰
缺点:
调制信号的峰均比大;
对频偏和本振的相位噪声敏感;
不适用于上行信道多用户的应用;
引入保护间隔降低了有效发射功率,导致了容量下降;
大多普勒频偏下存在ICI使用困难
2.MIMO
挖掘空间信道容量
有效抵抗单径慢衰落场景
提高边缘覆盖区传输速率,支持软切换
支持波束形成减少邻区干扰
发射机和接收机的复杂度加大
MIMO模式(三种方式):
发送分集、空分复用(多路数据空间并行传输)、波束赋形(单数据流闭环与编码)以及多用户MIMO(两用户的空间多址传输)
发送分集:
利用空间信道的弱相关性,结合时间/频率上的选择性,为信号的传递提供更多的副本,提高信号传输的可靠性;
空分复用:
在多个相互独立的空间信道上传递不同的数据流,从而提高数据传输的峰值速率。
波束赋形:
利用波的干涉原理产生强方向性的辐射方向图,使得辐射方向图的主瓣自适应地指向用户来波方向,从而提高信噪比。
3.自适应编码调制AMC
支持高达64QAM的高阶调制
支持多种编码码率和码长
在信道条件好的时候提高传输速率或减小发送功率,在信道条件差的时候降低速率或增大功率。
(实际系统中,传输速率调整代替发送功率调整)
可以增强传输的可靠性并能提高频带利用率。
(提高平均吞吐量,降低所需的发射功率或降低平均误码率。
要求发送端和接收端之间存在反馈通路,这在某些系统中是不大可能的;
如果信道变化的速度快于信道估计及反馈的速度,自适应技术的性能将会很差;
对接收机和发射机的硬件要求很高
4.多用户分集技术
用户间采用OFDMA的多用户分集
用户间采用SDMA(多天线支持的)多用户分集
多用户分集通过利用不同用户的信道特性来增加快衰落信道下的系统总吞吐量,在更高层次上利用信道特性
MU-MIMO是将多用户技术和多天线技术相结合,充分利用多个用户之间信道相关性小的特点,进一步挖掘多天线的潜力,增加系统总通过率(容量)
需要有足够多的候选用户。
需要知道所有用户的信道信息。
需要良好的,计算复杂度低的资源管理与调度算法。
5.H-ARQ
支持独立解码的递增冗余HARQ
采用多进程控制的HARQ(SW)
既可以减少自动重传的平均次数、降低包数据的传输时延,同时也能够减少每次传输过程中信道编码的冗余信息量,提高编码速率。
需要在物理层实现存储、解码和重传调度
十、HARQ
物理层HARQ和L2层(RLC协议层)HARQ的区别
物理层HARQ采用stop-waitARQ,发送端每发出一帧数据后,等待接收端的确认,只有收到ACK时,才继续发送下一帧,如果收到NACK,则进行重发。
3.5G系统中的HARQ:
HSDPA系统采用N-SW重传,译码合并:
ChaseCombining可选CodeCombining;
EV-DO系统采用N-SW重传,译码合并:
ChaseCombining;
EV-DV系统采用N-SW重传,译码合并:
CodeCombining。
两种典型译码合并方式:
1)chasecombining,最大比合并,收端每次按最大比合并每次收到的重复码字,chasecombining只对重复发送的数据做简单的加权译码操作,因而对缓存器的需求量低,译码简单,系统实现复杂度低,但在低信噪比时系统吞吐量较低。
2)Codecombining,递增冗余,以重传逐渐增加的校验比特响应接收端译码失败的重传请求。
并且收发两端均需要缓存器,其数量随着重传次数的增加而增加。
LTE中的HARQ技术:
采用递增冗余的方法,每一次传送带打孔后的编码数据可以独立解码。
支持最大8进程ARQ,这是LTE中的HARQ同3.5G中的ARQ技术的一个显著差别。
且LTE中帧错误时最大重传4次。
采用ARQ技术的原因:
传输过程中,由于干扰和信道不完善导致传输错误
高速数据业务对误码率要求比较高
(而移动通信系统希望工作在低信噪比区域,误帧率比较高的区域)
与FEC相比实现简单,可获得很高的系统可靠性
需要BackChannel,时延大
【
HARQ特点(cyk自己理解):
1.HARQ没有把错帧删除,利用前一次错误的数据和当前重复的数据进行合并;
2.在物理层实现HARQ,用的是短帧结构,降低了传输延迟
3.3.5G和4G技术只用了S-W(StopandWait)重传(效率低),但是利用多进程S-W来实现高效传输。
HARQ实现方式(cyk):
发冗余;
码元直接重复
】
HARQ技术(HybridARQ)种类简介:
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