抗衰落和链路性能增强技术ppt课件.ppt

第四章第四章 抗衰落和链路抗衰落和链路 性能加强技术性能加强技术挪动通讯挪动通讯2主主 要要 内内 容容内容概述内容概述分集接纳分集接纳信道编码信道编码与交错与交错扩频通讯扩频通讯平衡技术平衡技术多天线和多天线和空时编码空时编码链路自顺链路自顺应技术应技术Mobile Communication Theory3　学习重点与要求　学习重点与要求分集接分集接纳技技术的指点思想；的指点思想；获得多个衰落独立的信号的常用的几种得多个衰落独立的信号的常用的几种方法：方法：频率分集、率分集、时间分集和空分集和空间分集；分集；对衰落独立信号的衰落独立信号的处置方置方式：式：选择合并、最大比合并、最大比值合并和等增益合并以及它合并和等增益合并以及它们的性能信道信道编码在挪在挪动通通讯中的运用；卷中的运用；卷积码的的编译码原理；原理；Turbo码的的根本概念根本概念掌握信道掌握信道时域平衡的根本原理；挪域平衡的根本原理；挪动通通讯中所采用的自中所采用的自顺应平衡技平衡技术的根本概念的根本概念直接序列直接序列扩频技技术原理；直接序列原理；直接序列扩频技技术抗多径衰落原理；抗多径衰落原理；RAKE接接纳机原理。

机原理了解多天了解多天线和空和空时编码抗衰落的根本原理抗衰落的根本原理了解了解MIMO的分集和复用方式分的分集和复用方式分别起的作用起的作用了解了解AMC和和HARQ两种自两种自顺应链路性能加路性能加强技技术的根本原理的根本原理44.1 内内 容容 概概 述述分分集集接接纳技技术信信道道编码技技术扩 频 技技 术多多天天线和和空空时编码链路路自自顺应技技术均均 衡衡 技技 术Mobile Communication Theory5 分分 集集 接接 收收n根本思想根本思想n 把把接接纳纳到到的的多多个个衰衰落落独独立立的的信信号号加加以以处处置置，，合合理理地地利利用这些信号的能量来改善接纳信号的质量用这些信号的能量来改善接纳信号的质量n作用作用n 充分利用接纳信号的能量，充分利用接纳信号的能量，n 减减小小在在平平坦坦性性衰衰落落信信道道上上接接纳纳信信号号的的衰衰落落深深度度和和衰衰落的继续时间落的继续时间Mobile Communication Theory6 信信 道道 编编 码码n根本思想根本思想n 经经过过引引入入可可控控制制的的冗冗余余比比特特，，使使信信息息序序列列的的各各码码元元和和添添加加的的冗冗余余码码元元之之间间存存在在相相关关性性。

在在接接纳纳端端信信道道译译码码器器根根据据这这种种相相关关性性对对接接纳纳到到的的序序列列进进展展检检查查，，从从中中发发现错误或进展纠错现错误或进展纠错n作用作用n 尽尽量量减减小小信信道道噪噪声声或或干干扰扰的的影影响响，，是是用用来来改改善善通通讯讯链链路性能的技术路性能的技术Mobile Communication Theory7 信信 道道 均均 衡衡当传输的信号带宽大于无线信道的相关带宽时，信号产生频率选择性衰落，接纳信号就会产生失真，它在时域表现为接纳信号的码间干扰所谓信道平衡就是在接纳端设计一个称之为平衡器的网络，以补偿信道引起的失真平衡器的参数必需能跟踪信道特性的变化而自行调整Mobile Communication Theory8扩扩 频频 技技 术术抑制多径干扰 频率分集和时间分集第三代挪动通讯无线传输的主流技术 Mobile Communication Theory9多天线和空时编码多天线和空时编码多多天天线线MIMOMIMO技技术术是是在在收收发发两两端端都都采采用用多多天天线线配配置置，，充充分分利利用空间信息，大幅度提高信道容量的一种技术。

用空间信息，大幅度提高信道容量的一种技术之之前前所所说说的的多多天天线线分分集集接接纳纳技技术术也也可可以以算算作作MIMOMIMO的的一一种种特特例例SIMOSIMO，，它它是是一一种种抗抗衰衰落落的的传传统统技技术术后后续续的的研研讨讨阐阐明明，，假假设设采采用用多多天天线线发发送送，，并并且且发发送送天天线线数数不不太太大大时时，，随随着着发发送送天天线线数数的的添添加加，，信信道道容容量量也也相相应应的的添添加加由由此此也也推推进进了了无线通讯领域对于无线通讯领域对于MIMOMIMO技术研讨的热潮技术研讨的热潮此此外外，，基基于于多多天天线线发发射射分分集集的的空空时时编编码码可可以以在在不不同同天天线线发发射射的的信信号号之之间间引引入入时时域域和和空空域域相相关关，，使使得得在在接接纳纳端端可可以以进进展分集接纳，从而大大提高了信号质量展分集接纳，从而大大提高了信号质量10链路自顺应技术链路自顺应技术由由于于无无线线信信道道的的特特性性是是复复杂杂的的，，包包含含了了时时、、频频、、空空三三维维的的衰衰落落假假设设可可以以根根据据信信道道的的特特性性自自顺顺应应地地调调整整传传输输速速率率，，在在信信道道条条件件好好时时提提高高传传输输速速率率，，信信道道条条件件差差时时降降低低传传输输速速率，那么就可以有效地提高平均吞吐量。

率，那么就可以有效地提高平均吞吐量在在4.74.7节将详细引见节将详细引见AMCAMC和和HARQHARQ两种链路自顺应技术两种链路自顺应技术114.2 分分 集集 技技 术术分集接纳是抗衰落的有效措施之一 分集技术可以分为宏观分集和微观分集  宏观分集 ——阴影衰落  微观分集 ——微观衰落  合并技术 ——获得M个相互独立的多径信号分量，然后对它们进展处置以获得信噪比的改善 Mobile Communication Theory124.2.1 宏宏 观观 分分 集集Mobile Communication Theory134.2.1 宏宏 观观 分分 集集设基站A接纳到的信号中值为mA, 基站B接纳到的信号中值为mB,它们都服从对数正态分布假设mA> mB，那么确定用基站A与挪动台通讯；假设mA< mB，那么确定用基站B与挪动台通讯如图4.1中，挪动台在B路段运动时，可以和基站B通讯；而在A路段那么和基站A通讯 基站数视需求而定Mobile Communication Theory144.2.2 微微 观观 分分 集集 信号衰落所呈现的独立性是多方面的，如时间、频率、空间、角度、以及携带信息的电磁波极化方向等等。

常见的有：时间分集 挪动的时间足够长〔或挪动的间隔足够大〕，大于信道的相关时间频率分集 两个载波的间隔大于信道的相关带宽空间分集 相隔足够大的间隔实践丈量阐明，通常在市区，取d=0.5λ，在郊区可以取d=0.8λMobile Communication Theory154.2.3 分集的合并方式及性能分集的合并方式及性能 M重分集对这些信号的处置概括为M条支路信号的线性叠加：其中fk(t)为第k支路的信号； αk(t)为第k支路信号的加权因子信噪比的改善和加权因子有关，对加权因子的选择方式不同,构成3种根本的合并方式：选择合并、最大比值合并和等增益合并Mobile Communication Theory164.2.3 分集的合并方式及性能分集的合并方式及性能在下面的讨论中假设：① 每支路的噪声与信号无关，为零均值、功率恒定的加性噪声② 信号幅度的变化是由于信号的衰落，其衰落的速率比信号的最低调制频率低许多③ 各支路信号相互独立，服从瑞利分布，具有一样的平均功率Mobile Communication Theory171. 选择合并选择合并在所接纳的多路信号中，合并器选择信噪比最高的一路输出，这相当于在M个系数αk(t)中，只需一个等于1，其他的为0。

Mobile Communication Theory181. 选择合并选择合并由于M个分集支路的衰落是互不相关的，一切支路的ξk〔k=1，2，…，M〕同时小于某个给定值x的概率为假设x为接纳机正常任务的门限，F(x)就是通讯中断的概率而至少有一支路信噪比超越x的概率就是使系统能正常通讯的概率〔可通率〕为Mobile Communication Theory191. 选择合并选择合并F(x)－ x的关系如图4.8所示 由此可以看出，在给定的门限信噪比情况下，随着分集支路数的添加，所需支路接纳信号的平均信噪比在下降 Mobile Communication Theory202. 最大比值合并最大比值合并在信号合并前对各路载波相位进展调整并使之同相，然后相加这样合并器输出信号的包络为Mobile Communication Theory212. 最大比值合并最大比值合并输出的噪声功率等于各支路的输出噪声功率之和于是合并器的输出信噪比为 希望输出的信噪比有最大值，根据许瓦兹不等式假设使加权系数αk满足 Mobile Communication Theory222. 最大比值合并最大比值合并那么有这结果阐明，假设第k支路的加权系数αk和该支路信号幅度rk成正比，和噪声功率Nk成反比，那么合并器输出的信噪比有最大值,且等于各支路信噪比之和：通讯中断概率F(x)：Mobile Communication Theory232. 最大比值合并最大比值合并F(x)－ x的特性如图4.11所示： Mobile Communication Theory243. 等增益合并等增益合并合并器输出的信号的包络等于Mobile Communication Theory253. 等增益合并等增益合并对于M>2的情况，要求得 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〕：设各支路噪声平均功率相等，输出的信噪比为Mobile Communication Theory263. 等增益合并等增益合并F(x) －x特性如图4.14所示： Mobile Communication Theory274.2.4 性能比较性能比较 为了比较不同合并方式的性能，可以比较它们的输出平均信噪比与没有分集时的平均信噪比。

这个比值称作合并方式的改善因子，用D表示选择合并 最大比值合并 等增益合并 通常用dB表示：D(dB)=10lg(D) )，图4.15给出了各种D(dB)－ M的关系曲线Mobile Communication Theory284.2.4 性能比较性能比较从图中可以看出在三种合并方式中，最大比值合并改善最多，其次是等增益合并，最差是选择合并，这是由于选择合并只利用其中一个信号，其他没有被利用，而前两者使各支路信号的能量都得到利用Mobile Communication Theory294.2.5 分集对数字挪动通讯误码的影响分集对数字挪动通讯误码的影响把Pe看作是衰落信道中给定信噪比 的条件概率 那么平均错误概率式中PM〔ξ〕即为M重分集的信噪比概率密度函数下面以二重分集为例阐明分集对二进制数字传输误码的影响并以差分相关解调DPSK 为例进展阐明DPSK的误码率为 Mobile Communication Theory304.2.5 分集对数字挪动通讯误码的影响分集对数字挪动通讯误码的影响1. 采用选择合并器的DPSK误码特性2 . 采用最大比值合并器的DPSK误码特性 3. 采用等增益合并器的DPSK误码特性 Mobile Communication Theory314.2.5 分集对数字挪动通讯误码的影响分集对数字挪动通讯误码的影响由图可见，二重分集对无分集误码特性有了很大的改善。

Mobile Communication Theory324.3 信信 道道 编编 码码 与与 交交 织织概述分组码 卷积码 Turbo码信道信道编码Mobile Communication Theory交错 334.3.1 内内 容容 概概 述述u传统的信道编码：分组码和卷积码 u上世纪90年代出现Turbo码 u交错技术 u Mobile Communication Theory344.3.2 分分 组组 码码分分组码根本描画例 子在挪动通讯中的运用Mobile Communication Theory35分组码的根本描画分组码的根本描画二进制分组码编码器的输入是一个长度为k的信息矢量a=(a1,a2,….ak),它经过一个线性变换，输出一个长度等于n的码字C式中G为k×n的矩阵，称作生成矩阵Rc=k/n称作编码率长度等于k的输入矢量有2k个，因此编码得到的码字也是2k个这个码字的集合称作线性分组码，即(n, k) 分组码对一个分组码的生成矩阵G，也存在一个(n-k)×n矩阵H满足 Mobile Communication Theory36分组码的根本描画分组码的根本描画H称作校验矩阵，它也满足 恣意两个码字之间汉明间隔的最小值称作码的最小间隔，表为dmin。

dmin是衡量码的抗干扰才干〔检、纠错才干〕的重要参数，dmin越大，码的抗干扰才干就越强实际分析阐明：① 〔n, k〕线性分组码能纠正t个错误的充分必要条件是或Mobile Communication Theory37分组码的根本描画分组码的根本描画② 〔n, k〕线性分组码能发现接纳码字中l个错误的充分必要条件是③ 〔n, k〕线性分组码能纠正t个错误并能发现l〔l > t〕个错误的充分必要条件是 译码器根据编码规那么和信道特性，对所接纳到的码字进展判决，这一过程就是译码设发送的码字为C，接纳到的码字R=C+e，其中e为错误图样，它指示码字中错误码元的位置当没有错误时，e为全零矢量Mobile Communication Theory38分组码的根本描画分组码的根本描画定义接纳码字R的伴随式〔或校验子〕为假设S=0,那么R是一个码字；假设S可见伴随式仅与错误图样有关，与发送的详细码字无关；(n，k)线性码对接纳码字的译码步骤如下：① 计算伴随式 ST=HRT ; ② 根据伴随式捡出错误图样e； ③ 计算发送码字的估值 0,那么传输一定有错 由于Mobile Communication Theory39分组码的例子分组码的例子1.汉明码 汉明码是最早(1950)出现的纠一个错误的线性码。

其主要参数如下：码长 n=2m-1;信息位数：k=2m-m-1;监视位数：n-k=m最小间隔：dmin=3;Mobile Communication Theory40分组码的例子分组码的例子 2.循环码 〔n，k〕线性分组码的每个码字经过恣意循环移位后依然是一个分组码的码字 循环码的编码步骤为： ① 计算xn-km(x)； ② 计算xn-km(x)/g(x) 得余式r(x)； ③ 得到码字多项式 C(x)= xn-km(x)+ r(x)； 循环码特别适宜误码检测，用于误码检测的循环码称作循环冗余校验码CRC(Cyclic Redundancy Check) Mobile Communication Theory41分组码在挪动通讯中的运用分组码在挪动通讯中的运用 1.在CDMA蜂窝挪动通讯的系统中，前向链路和反向链路在信道中音讯是以帧的方式来传送的例如，图4.17是全速率〔9600bit/s〕前向业务信道的帧构造这是一个〔n，k〕=(172+12,172)=(184,172)分组码其生成多项式为：Mobile Communication Theory42分组码在挪动通讯中的运用分组码在挪动通讯中的运用 2. 在GSM系统中话音信息、控制信息和同步信息在传输过程中都运用了CRC码。

例如话音编码采用规那么脉冲鼓励－长期预测编码(RPE-LTP)它以20ms为一帧，共260 bit,即速率为13kbit/sMobile Communication Theory43 4.3.3 卷积码卷积码蜂窝挪动通讯系统中的运用形状图 ( State Diagram )维特比(Viterbit)译码网格图( Trellis Diagam )卷积码的自在间隔 卷积码编码器卷卷积码Mobile Communication Theory44 卷积码编码器卷积码编码器 卷积码编码器的输出分支码字的每个码元不仅和此时辰输入的k个信息有关，也和前m个延续时辰输入的信息元有关通常卷积码表示为〔n，k，m〕编码率r=k/n 图4.19是一个简单的卷积码编码器的例子，其中n=2，m=3，所以是(2,1,3)编码 Mobile Communication Theory45 卷积码编码器卷积码编码器编码器只需一个输入序列a，它经过两条不同的途径到达输出端，对应两个长度K=4的呼应序列,即对恣意的输入序列a, 对应两个输出的序列分别是a与g(1)、g(2)的离散卷积： Mobile Communication Theory46 卷积码编码器卷积码编码器还可以用生成多项式来进展表述，它定义为沖激呼应的单位时延变换。

对应第i条途径的生成多项式定义为 例如对图4.19编码器有相应的第i条途径输出序列多项式那么等于 Mobile Communication Theory47 形状图〔形状图〔State Diagram〕〕编码过程可以用形状图来表示，它描画了编码器每输入一个信息元时，编码器各能够形状以及伴随形状的转移所产生的分支码字Mobile Communication Theory48 形状图〔形状图〔State Diagram〕〕上图是一个〔2,1,2〕卷积码编码器它的形状图为 图中小圆内的数字表示形状，衔接小圆的箭头表示形状转移的方向，用连线的格式表示形状转移的条件〔输入的信息比特〕：假设输入信息比特为1，连线为虚线；假设为0那么实线连线旁的两位数字表示相应输出分支码字Mobile Communication Theory49 网格图〔网格图〔Trellis Diagram〕〕网格图实践就是在时间轴上展开编码器在各时辰的形状图仍以图4.21(a)编码器为例阐明用网格图描画编码的过程 网格图中的首尾相连的连线构成了一条途径，对应着某个输入序列的编码输出序列 Mobile Communication Theory50维特比译码的根本原理维特比译码的根本原理维特特比比〔〔A.J.ViterbitA.J.Viterbit〕〕译码是是基基于于最最大大似似然然法法那么的最重要的卷那么的最重要的卷积码译码方法。

方法Key：最小汉明间隔！Mobile Communication Theory51维特比译码的根本原理维特比译码的根本原理根据分组码实际，码字最多可以纠正个错误的个数t由最小间隔dmin确定 在卷积码中， dmin用被称为自在最小间隔df取代当且仅当df ≥2t时，卷积码才干纠t个误码对给定n, k, m,编码器可以有不同的构造〔衔接方式〕，但卷积码应被设计成具有最大的自在间隔的“好〞的卷积码表4.1和4.2列出一部分 Mobile Communication Theory52卷积码在蜂窝挪动通讯系统的运用卷积码在蜂窝挪动通讯系统的运用u卷积码在GSM系统中卷积码得到广泛的运用u 例如 在全速率业务信道和控制信道就采用了〔2,1,4〕卷积编码u卷积码在CDMA/IS-95系统也得到广泛运用 u 例如 在前向和方向信道，系统都运用了约束长度K=9的编码器Mobile Communication Theory534.3.4 Turbo 码码输入的数据比特流直接输入到编码器1，同时也把这数据流经过交错器重新陈列次序后输入到编码2由这两组编码器产生的奇偶校验比特，连同输入的信息比特组成Turbo码编码器的输出。

其编码率为1/3 Mobile Communication Theory54编码器编码器普通采用递归卷积码编码器RSC，构造如图4.26 传输函数可以表示为Mobile Communication Theory55编码器编码器表示了信息序列和校验序列的约束关系： 由于RSC比普通的非递归卷积码有更大的自在间隔，因此有更大的抗干扰才干，误比特率更低在时域信息比特和校验比特的关系就是 Mobile Communication Theory56交错器交错器此交错器是一个伪随机交错器在要发射的信息中参与了随机特性，作用类似于香农的随机码它使得两个编码器的输入互不相关，编码近于独立由于译码需求交错后信息比特别位信息，所以交错是伪随机的 Mobile Communication Theory57Turbo码译码器码译码器图中b为带噪声的系统比特，Z1、Z2是两个带噪声的奇偶校验比特 Turbo码译采用后验概率译码APP两个译码器均采用BCJR算法根据BCJR算法，第一个译码器对系统比特xi产生软估计，用对数似然比表示 Mobile Communication Theory58Turbo码译码器码译码器设K个信息比特是统计独立的，那么译码器1输出的总的对数似然比就为因此，生成的系统比特对应的外部信息是 同理，译码器2生成的外部信息为当两个译码器的结果收敛到一定程度后判决输出式中的符号函数判决是对每个比特xi进展的。

Mobile Communication Theory594.3.5 交错技术交错技术n 在挪动通讯这种变参信道上，继续较长的深衰落会影响到相继一串的比特，使比特过失经常成串发生然而，信道编码仅能检测和校正单个过失和不太长的过失串为理处理成串的比特过失问题，那么需求结合运用交错技术交错技术可分为块交错、卷积交错和随机交错n 交错技术就是把一条音讯中的相继比特分散开的方法，即一条信息中的相继比特以非相继方式发送，这样即使在传输过程中发生了成串过失，恢复成一条相继比特串的音讯时，过失也就变成单个〔或者长度很短〕的错误比特，这时再用信道编码〔FEC〕纠正随机过失Mobile Communication Theory604.4 均均 衡衡 技技 术术根本原理根本原理非非线线性平衡器性平衡器自自顺应顺应平衡器平衡器4.4.14.4.24.4.3Mobile Communication Theory614.4.1 基基 本本 原原 理理码间干扰码间干扰Mobile Communication Theory62码间干扰码间干扰在数字传输系统中，一个无码间干扰的理想传输系统，在没有噪声干扰的情况下其沖激呼应h(t)该当具有如图4.29的波形。

由于实践信道传输特性并非理想，呼应的波形失真是不可防止的，如图4.30的hd(t)，信号的抽样沖激在多个抽样时辰不为零这就呵斥了码间干扰因此采用信道平衡技术抑制这种影响Mobile Communication Theory63横向滤波器横向滤波器在信道特性给定的情况下，对平衡器传输函数的要求是 其中H(z)是信道的传输函数最根本的平衡器构培育是横向滤波器它的构造如图4.32所示 对给的的输入X(z)，适当的设计平衡器的系数，就可以对输入序列平衡 Mobile Communication Theory64评价平衡器性能的准那么评价平衡器性能的准那么设平衡前后的抽样值序列分别为{xn}和{yn}1. 峰值畸变准那么 2．均方畸变准那么或对支路数为有限值2N+1的横向平衡器，式中yn 为 调整平衡器系数ck使D，L有最小值，同时使y0＝1Mobile Communication Theory65平衡器系数的计算平衡器系数的计算1．使D最小的平衡器系数ck的求解假设在平衡前系统峰值畸变〔称初始畸变〕D0满足 那么D(ck)的最小值必定发生在使y0前后的yn=0〔|n|≤N ,n≠0)的情况。

根据知的{xn}，令 利用上式并利用上节yn的求解公式建立一个2N+1个方程，求解这2N+1个系数这种算法便称作迫零算法 Mobile Communication Theory66平衡器系数的计算平衡器系数的计算2．使L最小的平衡器系数ck的求解 L的最小值必定发生在偏导数为零处 ，求解得式中 为平衡器输入序列{xn}相隔k-i个样值序列间的相关系数对给定的输入序列{xn}，按上式求解2N+1个联立方程便可以求得平衡器的各系数Mobile Communication Theory674.4.2 非线性平衡器非线性平衡器线性平衡器普通用在信道失真不大的场所要使平衡器在失真严重的信道上有比较好的抗噪声性能，可以采用非线性平衡器例如：非非线性平衡器性平衡器Description of the contents判决反响平衡器最大似然估计平衡器Mobile Communication Theory68判决反响平衡器判决反响平衡器DFE判决反响平衡器的构造如以下图所示它由两个横向滤波器(前馈滤波器FFF，反响滤波器FBF)和一个判决器构成Mobile Communication Theory69判决反响平衡器判决反响平衡器DFE判决器的输入，等于：式中cn是前馈滤波器的N+1个支路的加权系数；bi是后向滤波器的M个支路的加权系数。

zm 是当前判决器的输入，ym是输出；ym-1, ym-2,…,ym-M那么是平衡器前M个判决输出和横向平衡器比较，判决反响平衡器的优点是在一样的抽头数情况下，残留的码间干扰比较小，误码也比较低特别是在信道特性失真非常严重的信道 Mobile Communication Theory70最大似然估最大似然估计平衡器平衡器MLSEMLSE可以看作是对一个离散有限形状机形状的估计实践ISI的呼应只发生在有限的几个码元因此在接纳滤波器输出端察看到的ISI可以可作是数据序列{an}经过系数为{fn}的FIR滤波器的结果，滤波器的构造如以下图所示：Mobile Communication Theory71最大似然估最大似然估计平衡器平衡器MLSE假设各种序列以等概率发送，接纳端计算条件概率P(y1, y2,…, yN | a1, a2,…, aN) (表示yn序列和an序列的类似性[似然性]〕，对应概率最大的序列就作为发送的码序列的估计这种检测方法称作最大似然序列检测滤波器一共有L个存放器，随着时间的推移存放器的形状随发送的序列而变化整个滤波器的形状共有ML种最大约率值的计算可归结为在网格图中，搜索最小平方欧氏间隔的途径，即 根据yn，在网格图中计算每一支路的平方欧氏间隔(yn-rn)2，并在每一形状上累加，然后根据累加的结果的最小值确定幸存途径，得到序列{rn}。

Mobile Communication Theory724.4.3 自顺应平衡器自顺应平衡器自顺应平衡器可以基于对信道特性的丈量随时调整本人的系数，以顺应信道特性的变化自顺应平衡器的构造如以下图 具有训练方式和跟踪方式两种任务方式Mobile Communication Theory734.4.3 自顺应平衡器自顺应平衡器自顺应平衡器任务过程平衡器开关置1，也产生同接纳端一样的训练序列e(n)和x(n)作为某种算法的参数，把平衡器的系数ck调整到最正确，使平衡器满足峰值畸变准那么或均方畸变准那么此阶段平衡器的任务方式就是训练方式在训练方式终了后，发送端发送数据，平衡器转入跟踪方式，开关置2位置Mobile Communication Theory744.5 扩扩 频频 通通 信信4.5.1 伪噪声伪噪声(PN)序列序列14.5.2 扩频通讯原理扩频通讯原理 24.5.3 抗多径干扰和抗多径干扰和RAKE接纳机接纳机 34.5.4 跳频扩频通讯系统跳频扩频通讯系统FHSS4Mobile Communication Theory754.5.1 伪噪声〔伪噪声〔PN〕序列〕序列m m序列的功率序列的功率谱谱m m序列的随机性序列的随机性质质序列的序列的产生生伪噪声序列Mobile Communication Theory76序列的产生序列的产生伪噪声序列〔PN序列〕—具有类似随机噪声的一些统计特性，但和真正的随机信号不同，它可以反复产生和处置，故称作伪随机噪声序列。

PN序列有多种，最常用的一种是最长线性反响移位存放器序列，也称作m序列由m级存放器构成的线性移位存放器如以下图： Mobile Communication Theory77m序列的随机性质〔1〕m序列的随机特性：① 平衡特性在m序列的一个完好周期N=2m-1内，0的个数和1的个数总是相差为1 ② 游程特性m序列游程总数为(N+1)/2长度为n的游程数等于游程总数的1/n ③ 相关特性 m序列的自相关函数是周期的二值函数可以证明，对长度为N的m序列都有结果 Mobile Communication Theory78m序列的随机性质〔2〕n和Ra,a(n)都是取离散值, 以下图是N=7的自相关函数曲线 Mobile Communication Theory79m序列的功率谱〔1〕m序列的信号是一个周期信号，所以其功率谱是一个离散谱， 图4.44(a)给出了N=7的m(t)的功率谱特性图4.44(b)给出了一些功率谱包络随N变化的情况可以看出在序列周期T坚持不变的情况下，随着N的添加，m(t)的码片Tc=T/N变短，脉冲变窄，频谱变宽，谱线变短Mobile Communication Theory80m序列的功率谱〔2〕Mobile Communication Theory814.5.2 扩频通讯原理扩频通讯原理扩频和解扩直扩系统抗窄带干扰的才干 Mobile Communication Theory82扩频〔扩频〔1〕〕采用2PSK系调制的直接扩频通讯系统如图4.45所示。

b(t)和c(t)相乘的结果使携带信息的基带信号的带宽被扩展到近似为c(t)的带宽Bc扩展的倍数就等于PN序列一周期的码片数： Mobile Communication Theory83扩频〔2〕而信号的功率谱密度下降到原来的1/N扩频过程如图4.47 c(t)在这里起着扩频的作用，称作扩频码这种扩频方式就是直接序列扩频DSSS 扩频后的基带信号进展2PSK调制，得到信号s(t)：Mobile Communication Theory84解扩不思索信道噪声及各种干扰信号，接纳机接纳到的信号r(t)=s(t)，收到的信号首先和本地产生的PN码c(t)相乘由于 c2(t)=〔±1〕2=1,所以 相乘所得信号显然是一个窄带的2PSK信号，这样信号恢复为一个窄带信号，这一操作过程就是解扩为了实现信号的解扩,要求本地的PN码序列和发射机的PN码序列严厉同步，否那么所接纳到的就是一片噪声 Mobile Communication Theory85直扩系统抗窄带干扰的才干扩频信号的一个重要特点就是抗窄带干扰的才干分析抗窄带干扰的模型如图4.49 设i(t)为一窄带干扰信号，其频率接近信号的载波频率。

解扩后最终最终扩频系统的输出干扰功率是输入干扰功率的1/NMobile Communication Theory86直扩系统抗窄带干扰的才干即扩频系统的处置增益为Gp经过以下图来阐明扩频系统抗窄带干扰的才干Mobile Communication Theory874.5.3 抗多径干扰和抗多径干扰和RAKE接纳机接纳机抗多径干扰 多径分别接纳机(RAKE receiver)  Mobile Communication Theory88抗多径干扰抗多径干扰利用PN序列的锋利的自相关特性和很高的码片速率 〔Tc很小〕有效抑制与PN序列不同步的多径信号分量的干扰特别是多径时延大于扩频码的码片时具有二径传输信道的扩频通讯系统如图4.52 Mobile Communication Theory89多径分别接纳机〔多径分别接纳机〔RAKE receiver〕〕利用各多径信号分量的能量，改善接纳信号的质量信号的频谱扩展使信号获得了频率分集的益处 多径信号的分别接纳也是一种时间分集RAKE接纳机的原理图如下Mobile Communication Theory904.5.4 跳跳频扩频频扩频通通讯讯系系统统FHSS根本概念跳频系统的抗干扰性能和在GSM系统的运用  Mobile Communication TheoryMobile Communication Theory91根本概念根本概念跳频扩频就是使窄带数字已调信号的载波频率在一个很宽的频率范围内随时间跳变，跳变的规律称作跳频图案。

接纳机也按照这规律同步跳变调谐 跳频的规律实践上是可以重覆的伪随机序列 瞬时带宽B跳频信号的总带宽W Mobile Communication Theory92根本概念根本概念跳频处置增益—GH=W/B=N 跳频系统具有码分多址和频带共享的组网才干普通采用FSK的数字调制方式和非相关解调跳频器由PN码发生器和频率合成器组合而成，完成扩频和解扩慢跳频和快跳频在扩频信号带宽比较宽的情况下，跳频扩频比直接序列扩频更容易实现 Mobile Communication Theory93跳频系统的抗干扰性能跳频系统的抗干扰性能利用跳频序列的随机性和为数众多的频率点，使得它和干扰信号的频率发生冲突的概率大为减小，来实现抗干扰在快跳频系统中，所传输的码元分布在多个频率点上，抗干扰才干越强跳频系统的抗干扰性能用其跳频处置增益表示Mobile Communication Theory94跳频系统在跳频系统在GSM系统中的运用系统中的运用GSM 系统在业务量大干扰大的情况下经常采用 跳频 跳频起着频率分集的作用—减小瑞利衰落可以分散了来自其它小区的强干扰—抗同频干扰Mobile Communication Theory954.6 多天线和空时编码多天线和空时编码964.6.1 多天线技术多天线技术 MIMOMIMO利利用用在在发发送送端端和和接接纳纳端端同同时时运运用用多多天天线线来来抑抑制制信信道道衰衰落落，，从从而而大大幅幅度度地地提提高高信信道道容容量量、、抗抗衰衰落落性性能能和和频频谱谱利利用用率。

首先引见率首先引见MIMOMIMO的系统模型，如图的系统模型，如图4-604-60所示，所示，图 4-60 MIMO的系统模型97MIMO的系统模型的系统模型图图4-604-60描描画画了了一一个个包包含含 根根发发送送天天线线，， 根根接接纳纳天天线线，，并且采用空时编码的并且采用空时编码的MIMOMIMO系统模型信道呼应矩阵为，系统模型信道呼应矩阵为，假假设设总总的的发发射射功功率率为为 ，，每每根根发发送送天天线线上上的的发发射射功功率率一一样样为为 经过无线信道经过无线信道 后，后，MIMOMIMO系统的数学模型可以表示为系统的数学模型可以表示为98MIMO的系统容量的系统容量把信道矩阵进展奇特值分解可以得到，把信道矩阵进展奇特值分解可以得到，经过引入矩阵变换，经过引入矩阵变换，可以得到，可以得到， 是是秩秩为为 的的对对角角矩矩阵阵，，对对角角线线上上元元素素为为 由由此此可可以以看看出出MIMOMIMO信信道道被被变变换换为为 个个相相互互独独立立的的子子信信道道的的叠叠加加。

那那么么它它的的信信道道容容量量可可以以由由独独立立子子信信道道的的信信道道容容量量叠叠加得到，加得到，99MIMO的复用与分集的复用与分集根根据据各各根根天天线线上上发发送送信信息息的的差差别别，，MIMOMIMO可可以以分分为为发发射射分分集集技术和空间复用技术技术和空间复用技术发发射射分分集集技技术术指指的的是是在在不不同同的的天天线线上上发发射射包包含含同同样样信信息息的的信信号号( (信信号号的的详详细细方方式式不不一一定定完完全全一一样样) )，，到到达达空空间间分分集集的的效果，从而跟分集接纳一样可以起到抗衰落的作用效果，从而跟分集接纳一样可以起到抗衰落的作用例例如如采采用用STBCSTBC编编码码方方式式，，就就可可以以得得到到空空间间分分集集增增益益我我们们通通常常所所说说的的空空时时编编码码技技术术大大部部分分都都是是针针对对空空间间分分集集来来说说的的，，详细内容将在详细内容将在4.6.24.6.2中引见空空间间复复用用技技术术与与发发射射分分集集不不同同，，它它在在不不同同的的天天线线上上发发射射不不同同的的信信息息，，获获得得空空间间复复用用增增益益，，从从而而大大大大提提高高系系统统的的容容量量和频谱利用率。

和频谱利用率例例如如采采用用VBLASTVBLAST编编码码方方式式就就可可以以添添加加系系统统容容量量下下面面就就引引见这种基于空间复用的分层空时码见这种基于空间复用的分层空时码100分层空时码分层空时码分分层层空空时时码码〔〔LSTLST〕〕描描画画了了空空时时多多维维信信号号的的发发送送构构造造，，并并且还可以和不同的编码方式级联且还可以和不同的编码方式级联其其中中最最著著名名的的是是垂垂直直构构造造的的空空时时码码〔〔VBLSTVBLST〕〕，，其其主主要要原原理理是是将将信信源源数数据据先先分分为为多多个个子子数数据据流流，，然然后后对对这这些些子子数数据据流进展独立的信道编码和调制，并在不同的天线上发送流进展独立的信道编码和调制，并在不同的天线上发送假假设设与与编编码码器器级级联联，，还还有有程程度度分分层层空空时时码码、、对对角角化化分分层层空空时码以及螺旋分层空时码等时码以及螺旋分层空时码等下下面面引引见见最最简简单单也也是是运运用用的的最最广广泛泛的的VBLASTVBLAST，，它它在在不不同同天天线上的数据并没有正交性线上的数据并没有正交性101垂直分层空时码〔垂直分层空时码〔VBLAST〕〔〕〔1〕〕VBLASTVBLAST的构造如图的构造如图4-614-61所示，所示，第第 个子信道的调制器输出的符号为个子信道的调制器输出的符号为 空空时时编编码码器器接接纳纳从从并并行行信信道道调调制制器器的的输输出出，，按按照照垂垂直直方方向向进进展展空空间间编编码码，，可可以以得得到到第第 根根天天线线上上待待发发送送的的数数据据图 4-61 VBLAST的构造102垂直分层空时码〔垂直分层空时码〔VBLAST〕〔〕〔2〕〕 和和 的映射方式可以如的映射方式可以如图图4-624-62所示。

所示按按照照垂垂直直的的方方式式，， 中中框框里里的的第第1 1列列，，第第 列列，，…………数数据映射到第一根据映射到第一根发发送天送天线线，第，第2 2列，第列，第 列列，，…………数数据据映映射射到到第第二二根根发发送送天天线线，，以以此此类类推推完完成成一一切切编编码码器器输输出的映射出的映射在在接接纳纳端端可可以以用用多多种种方方式式实实现现VBLASTVBLAST的的译译码码，，例例如如最最大大似似然然〔 〔MLML〕 〕译译码码、、迫迫零零〔 〔ZFZF〕 〕算算法法、、最最小小均均方方误误差差〔 〔MMSEMMSE〕 〕算算法法以以及及延延续续干干扰扰消除等图 4-62 VBLAST的映射方式1034.6.2 空时编码技术空时编码技术空空时时编编码码〔〔Space-Time Space-Time CodingCoding〕〕是是无无线线通通讯讯的的一一种种新新的的编编码码和和信信号号处处置置技技术术，，它它运运用用多多个个发发射射和和接接纳纳天天线线进进展展信信息的发射与接纳，可以大大改善无线通讯系统的可靠性。

息的发射与接纳，可以大大改善无线通讯系统的可靠性空空时时编编码码在在不不同同天天线线发发射射的的信信号号之之间间引引入入时时域域和和空空域域相相关关，，使得在接纳端可以进展分集接纳使得在接纳端可以进展分集接纳与与不不运运用用空空时时编编码码的的编编码码系系统统相相比比，，空空时时编编码码可可以以在在不不牺牺牲牲带带宽宽的的情情况况下下获获得得很很高高的的编编码码增增益益，，在在接接纳纳机机构构造造相相对对简简单单的的情情况况下下，，空空时时编编码码的的空空时时构构造造可可以以有有效效提提高高无无线线传传输系统的容量输系统的容量104空时分组码〔空时分组码〔STBC〕〕(1)AlamoutiAlamouti提提出出了了采采用用两两个个发发射射天天线线和和一一个个接接纳纳天天线线的的系系统统可可以以得得到到采采用用一一个个发发射射天天线线两两个个接接纳纳天天线线系系统统同同样样的的分分集集增益空空时时分分组组码码是是将将每每 个个输输入入字字符符映映射射为为一一个个 矩矩阵阵，，矩矩阵阵的的每每行行对对应应在在 个个不不同同的的时时间间间间隔隔里里不不同同天天线线上所发送的符号。

上所发送的符号下下面面是是 的的一一个个简简单单的的空空时时分分组组码码的的例例子，它的编码矩阵为，子，它的编码矩阵为，在在某某时时辰辰符符号号 分分别别在在天天线线1 1 , , 2 2上上发发送送，，在在下下个个时辰两个天线上发送的符号分别为时辰两个天线上发送的符号分别为 105空时分组码〔空时分组码〔STBC〕〕(2)用用 表表示示第第1 1，，2 2个个发发射射符符号号间间隔隔接接纳纳天天线线的的接接纳纳信信号号, ,采用最优极大似然译码可得，采用最优极大似然译码可得，对对于于STBCSTBC，，为为了了要要满满足足各各根根天天线线上上发发送送数数据据的的正正交交，，它它的的编码矩阵需求满足如下条件，编码矩阵需求满足如下条件，106空时格码〔空时格码〔STTC〕〔〕〔1〕〕1. 1. 编码器编码器空空时时格格码码的的编编码码过过程程将将调调制制，，编编码码以以及及收收发发分分集集结结合合优优化化，，采采用用格格形形图图编编码码，，其其某某个个时时辰辰天天线线上上所所发发射射的的符符号号是是由由当当前输入符号和编码器的形状决议的。

前输入符号和编码器的形状决议的对对于于空空时时分分组组码码来来说说，，空空时时格格码码本本身身不不但但提提供供了了分分集集增增益益，，而且还提供了编码增益而且还提供了编码增益在在某某一一个个时时辰辰 ，，采采用用MPSKMPSK〔〔 〕〕符符号号映映射射的的STTCSTTC编码器构造如图编码器构造如图4-634-63所示图图4-634-63中的中的D D表示延迟一个比特，假设发射天线数为表示延迟一个比特，假设发射天线数为 ，， 时辰输入的比特流为时辰输入的比特流为 ，延续输入的比特流为，延续输入的比特流为 ，，107空时格码〔空时格码〔STTC〕〔〕〔2〕〕图 4-63 STTC编码器构造108空时格码〔空时格码〔STTC〕〔〕〔3〕〕§经过编码调制后， 时辰输出的MPSK空时符号为 ，调制符号序列为 ，§调制符号经过 根天线发送出去§2. 网格图§STTC的编码还可以用网格图表示，每输入的 个比特的数据流被映射为一个MPSK符号，然后再根据网格图对符号进展STTC编码§当发射天线数为2时，采用QPSK调制的网格图如图4-64所示，109空时格码〔空时格码〔STTC〕〔〕〔4〕〕图 4-64 STTC网格图110空时格码〔空时格码〔STTC〕〔〕〔5〕〕§网格图右边每一行中的每个元素由两个符号组成，每根发射天线相应地发射一个符号。

斜线表示由于输入的符号，编码器的形状相应地由斜线的始端转换到末端对于QPSK调制包含了4个能够的符号，那么当编码器处于某一个形状时，它的形状就可以根据输入的符号转换为斜线所对应的4个能够形状中的一个§比如在图(a)中，原始形状为“2〞，输入符号为“1〞，就根据“2〞形状下第2根线转换到形状“1〞在形状“1〞所对应的这一行输出元素中，根据输入符号“1〞可以得到输出符号为“11〞§由于空时格码的最优化设计暂时还没有实际方法，目前最优码的获得还是依托计算机搜索另外，对于空时格码，译码器采用维特比算法来实现最大似然译码，研讨简单的译码算法不断是国内外学者的目的1114.7 链路自顺应技术〔链路自顺应技术〔1〕〕1124.7 链路自顺应技术〔链路自顺应技术〔2〕〕由由于于无无线线信信道道具具有有很很强强的的时时变变特特性性，，对对于于非非自自顺顺应应的的系系统统，，就就需需求求留留出出一一定定的的链链路路余余量量来来应应付付信信道道条条件件恶恶劣劣的的情情况况，，当当然这也必然会降低信道利用率然这也必然会降低信道利用率那那么么假假设设可可以以根根据据信信道道情情况况的的变变化化，，自自顺顺应应地地调调整整发发送送信信号号的速率或者功率就可以更充分地利用各种资源。

的速率或者功率就可以更充分地利用各种资源自自顺顺应应技技术术在在物物理理层层，，链链路路层层和和网网络络层层都都适适用用物物理理层层的的自自顺顺应应技技术术包包括括自自顺顺应应调调制制编编码码〔〔AMCAMC〕〕，，功功率率控控制制，，速速率率控控制制，，错错误误控控制制等等混混合合自自动动恳恳求求〔〔HARQHARQ〕〕是是链链路路层层的的自自顺顺应应技术网络层的自顺应技术包括跨层协作等网络层的自顺应技术包括跨层协作等1134.7.1 自顺应调制编码自顺应调制编码1. AMC1. AMC系统系统采用采用AMCAMC技术的系统构造如图技术的系统构造如图4-664-66所示，所示，当当发发送送的的信信息息经经过过信信道道到到达达接接纳纳端端时时，，先先进进展展信信道道估估计计，，根根据据信信道道估估计计的的结结果果对对接接纳纳信信号号进进展展解解调调和和解解码码，，同同时时把把信信道估计的信息经过反响信道发送给发端道估计的信息经过反响信道发送给发端发发端端根根据据反反响响信信息息对对信信道道的的质质量量进进展展判判别别，，从从而而选选择择适适当当的的发发送送参参数数来来匹匹配配信信道道。

AMCAMC是是根根据据反反响响的的信信道道信信息息自自顺顺应应地选择调制编码方式〔地选择调制编码方式〔MCSMCS〕，来提高平均吞吐量〕，来提高平均吞吐量图 4-66 AMC系统框图Mobile Communication Theory1144.7.1 自顺应调制编码自顺应调制编码2. AMC2. AMC技技术术特点特点AMCAMC技技术术随随信信道道形形状状的的变变化化而而改改动动数数据据传传输输的的速速率率，，不不能能保保证证数数据据固固定定的的速速率率和和延延时时，，仅仅适适用用于于对对数数据据率率和和延延时时没没有有要求的分要求的分组组交交换业务换业务AMCAMC技技术术发发射射功功率率坚坚持持恒恒定定，，从从而而防防止止了了功功率率控控制制技技术术中中存存在的在的““远远近效近效应应〞，提高了系〞，提高了系统统平均吞吐量平均吞吐量AMCAMC技技术术发发射射功功率率坚坚持持恒恒定定，，抑抑制制了了一一个个用用户户对对其其它它用用户户的的干干扰扰的的变变化化问问题题，，可可以以降降低低网网络络中中的的干干扰扰量量，，从从而而提提高高了了系系统统的吞吐量的吞吐量AMCAMC技技术术和和数数据据包包调调度度算算法法结结合合运运用用时时，，选选择择小小区区内内当当前前载载干干比比最最大大的的用用户户传传输输数数据据，，可可以以得得到到一一定定的的快快衰衰落落波波峰峰增增益。

益Mobile Communication Theory1154.7.1 自顺应调制编码自顺应调制编码3. AMC3. AMC技术分类与实现技术分类与实现根据信道形状信息不同，自顺应调制编码技术可分为两大类根据信道形状信息不同，自顺应调制编码技术可分为两大类一一类类是是以以误误帧帧率率亦亦可可等等效效为为数数据据帧帧的的重重传传次次数数为为参参考考度度量量，，由由于于重重传传次次数数根根本本上上可可以以充充分分反反映映误误帧帧率率的的大大小小，，这这类类方方法法不不需需求求进进展展信信道道信信噪噪比比估估计计，，而而是是统统计计每每帧帧数数据据的的重重传传次次数数来来调调整整调调制制编编码码方方案案，，这这类类方方法法经经常常被被称称为为探探求求类类〔〔heuristicheuristic〕自顺应调制编码技术；〕自顺应调制编码技术；第第二二类类是是以以信信道道信信噪噪比比估估计计值值作作为为参参考考度度量量，，即即接接纳纳端端根根据据本本帧帧数数据据信信号号幅幅值值的的变变化化以以及及历历史史数数据据信信息息的的变变化化趋趋势势估估计出下一帧数据传输时的信道信噪比并将其反响计出下一帧数据传输时的信道信噪比并将其反响。

Mobile Communication Theory1164.7.1 自顺应调制编码自顺应调制编码4. AMC4. AMC技术关键问题技术关键问题信信道道预预测测的的准准确确性性信信道道预预测测过过程程中中必必然然存存在在一一定定的的误误差差，，该误差值对系统平均吞吐量性能有较大的影响该误差值对系统平均吞吐量性能有较大的影响反反响响过过程程中中的的误误差差和和延延时时接接纳纳端端将将信信道道预预测测值值反反响响给给发发送送端端，，在在反反响响过过程程中中必必然然存存在在误误差差和和延延时时，，这这些些都都是是影影响响系系统吞吐量性能的重要要素，在实践运用中必需求处理的统吞吐量性能的重要要素，在实践运用中必需求处理的MCS MCS 切切换换门门限限值值确确实实定定MCS MCS 切切换换门门限限值值是是自自顺顺应应调调制制编编码码技技术术中中最最关关键键的的问问题题切切换换门门限限值值获获得得偏偏大大，，那那么么系系统统不不能能充充分分利利用用频频谱谱资资源源，，系系统统吞吞吐吐量量不不能能到到达达最最大大；；切切换换门门限限值值获获得得偏偏小小，，那那么么导导致致误误帧帧率率提提高高，，重重传传次次数数变变大大，，从从而系统吞吐量也不能到达最大。

而系统吞吐量也不能到达最大Mobile Communication Theory1174.7.2 混合自动恳求重传混合自动恳求重传过过失失控控制制技技术术是是为为了了实实现现高高速速数数据据传传输输下下的的低低误误码码率率性性能能发发端端根根据据反反响响信信道道上上的的链链路路性性能能，，自自顺顺应应地地发发送送相相应应的的数数据过过失失控控制制技技术术普普通通分分为为三三类类：：重重传传反反响响〔〔ARQARQ〕〕，，前前向向纠纠错〔错〔FECFEC〕，混合自动重传恳求〔〕，混合自动重传恳求〔HARQHARQ〕ARQARQ方方式式是是在在发发送送端端发发送送检检错错码码，，在在接接纳纳端端根根据据译译码码结结果果能能否否出出错错，，然然后后经经过过反反响响信信道道给给发发送送端端发发送送一一个个应应对对信信号号正正确确〔〔ACKACK〕〕或或者者错错误误〔〔NACKNACK〕〕发发送送端端根根据据这这个个应应对对信信号号来来决决议议能能否否重重发发数数据据帧帧，，直直到到收收到到ACKACK或或者者发发送送次次数数超超越预先设定的最大发送次数后再发下一个数据帧越预先设定的最大发送次数后再发下一个数据帧。

FECFEC方方式式是是发发端端采采用用冗冗余余较较大大的的纠纠错错编编码码，，接接纳纳端端译译码码后后能纠正一定程度上的误码能纠正一定程度上的误码HARQHARQ是是把把两两种种方方式式结结合合起起来来的的一一种种过过失失控控制制技技术术，，它它可可以以使两者优势互补，提高链路性能使两者优势互补，提高链路性能Mobile Communication Theory118HARQ的系统构造的系统构造1. HARQ1. HARQ的系统构造的系统构造采用采用HARQHARQ技术的系统构造如图技术的系统构造如图4-694-69所示，所示，HARQHARQ的的根根本本思思想想就就是是发发送送端端发发送送纠纠错错码码组组，，发发送送之之后后并并不不马马上上删删除除而而是是存存放放在在缓缓冲冲存存储储器器中中，，接接纳纳端端接接纳纳到到数数据据帧帧后后经经过过纠纠错错译译码码纠纠正正一一定定程程度度的的误误码码，，然然后后再再判判别别信信息息能能否否出错假假设设译译码码正正确确就就经经过过反反响响信信道道发发送送一一个个ACKACK应应对对信信号号，，反反之之就发送一个就发送一个NACKNACK。

当当发发送送端端接接纳纳到到ACKACK时时就就发发送送下下一一个个数数据据帧帧，，并并把把缓缓存存器器里里的的数数据据帧帧删删除除；；当当发发送送端端接接纳纳到到NACKNACK时时，，就就把把缓缓存存器器里里的的数数据据帧帧重重新新发发送送一一次次，，直直到到收收到到ACKACK或或者者发发送送次次数数超超越越预预先设定的最大发送次数为止，然后再发送下一个数据帧先设定的最大发送次数为止，然后再发送下一个数据帧图 4-69 HARQ的系统构造Mobile Communication Theory119HARQ的重传机制〔的重传机制〔1〕〕HARQHARQ的种类可以按照重传机制和重传数据帧的来划分的种类可以按照重传机制和重传数据帧的来划分2. HARQ2. HARQ的重传机制的重传机制停顿等待型〔停顿等待型〔SAWSAW〕〕SAWSAW方方式式就就是是发发送送端端在在发发送送一一个个数数据据帧帧后后就就处处于于等等待待形形状状，，直直到到收收到到ACKACK才才发发送送下下一一个个数数据据帧帧或或者者收收到到NACKNACK之之后后发发送送上一帧数据原理如图上一帧数据原理如图4-704-70所示：所示：其其中中 、、 表表示示经经过过译译码码发发现现错错误误的的数数据据帧帧。

采采用用这这种种方方式信道就会式信道就会经经常常处处于于空空闲闲形形状状，，传传输输效效率率以以及及信信道道利利用用率率很很低低，，不不过过实实现简单图 4-70 SAW重传机制Mobile Communication Theory120HARQ的重传机制〔的重传机制〔2〕〕§回退N步型〔GBN〕§〔1〕GBN方式就抑制了这种缺陷而采用延续发送的方式，发送端的数据帧延续发送，接纳端的应对帧也延续发送§〔2〕假设在往返时延内可以传输N个数据帧，那么第i个数据帧的应对帧会在发送第 个数据帧之前到达§〔3〕已发送的N个数据并不立刻删除而是存放在存储器中直到它的ACK应对帧到达或者超越最大重传次数为止§〔4〕当第i个数据帧的应对帧为ACK那么继续发第 个数据，假设为 NACK那么退回N步发送第 个数据帧§〔5〕假设在第i个数据帧出错，那么接纳端期望接纳的数据就不断坚持为第i个数据，直到接纳到正确的第i个数据帧或者超越最大重传次数，即使是第 个数据帧的CRC校验正确也发送NACK，由于这些都不是收端所期望接纳的数据。

Mobile Communication Theory121HARQ的重传机制〔的重传机制〔3〕〕假设 ，GBN原理如图4-71所示：〔1〕其中 ， 表示出错的数据帧首先对数据帧编号，当接纳端发现第3帧出错后，即使以后收到的数据帧经过CRC校验为正确，同样发送NACK应对帧2)直到接纳端收到CRC校验为正确的第3帧时才发送ACK应对帧3)由于发端和收端都采用延续发送的方式，信道利用率比较高，但是一旦有传错的帧那么会导致退回 N步重发，即使误帧后的 帧中有的帧CRC校验正确这必然会导致资源的浪费，降低传输效率图 4-71 GBN重传机制Mobile Communication Theory122HARQ的重传机制〔的重传机制〔4〕〕§选择重传型〔SR〕§〔1〕由以上的分析可知GBN方式虽然实现了延续发送、信道利用率较高，但是会呵斥很多不用要的浪费，特别是在 比较大的时候§〔2〕SR方式做进一步的改良，并不是重传 个数据帧而是选择性地重传，仅重传出错的数据帧那么就需求对数据帧进展正确的编号，以便在收发端对胜利接纳或重传的数据帧进展排序§〔3〕为了保证发生延续错误时存储器依然不会溢出，这就要求存储器的的容量相当大，实际上应该趋于无穷。

在实践中就需求保证存储器足够大Mobile Communication Theory123HARQ重传数据帧的构成〔重传数据帧的构成〔1〕〕3. HARQ3. HARQ重传数据帧的构成重传数据帧的构成在在发发送送端端需需求求重重传传时时，，传传输输的的数数据据既既可可以以是是同同样样的的数数据据，，也也可以是不同的数据可以是不同的数据这这是是由由于于在在编编码码时时会会出出现现信信息息位位和和校校验验位位之之分分，，而而信信息息位位对对于于译译码码来来说说是是最最重重要要的的为为了了匹匹配配某某个个确确定定的的编编码码速速率率，，就需求对校验位打孔，就是说放弃传送某些校验比特就需求对校验位打孔，就是说放弃传送某些校验比特那那么么重重传传的的数数据据一一样样，，就就是是说说每每次次发发送送的的是是一一样样的的信信息息位位和和校校验验位位，，而而重重传传的的数数据据不不同同，，是是说说可可以以经经过过改改动动打打孔孔的的位位置来重传不同的校验位置来重传不同的校验位Mobile Communication Theory124HARQ重传数据帧的构成〔重传数据帧的构成〔2〕〕〔〔1 1〕重传一样数据的〕重传一样数据的HARQHARQType-I Type-I HARQ HARQ 就就是是采采用用的的这这种种方方式式，，它它是是单单纯纯的的把把ARQARQ和和FECFEC相相结结合合，，在在发发送送端端发发送送纠纠错错码码，，在在接接纳纳端端译译码码并并纠纠正正错错误误，，假假设设错错误误在在纠纠错错码码的的纠纠错错范范围围内内并并胜胜利利译译码码那那么么发发送送一一个个ACKACK应应对对帧帧，，反反之之那那么么发发送送一一个个NACKNACK应应对对帧帧，，同同时时丢丢弃弃出出错错的的帧帧。

在在重重发发时时依依然然发发送送一一样样的的数数据据帧帧，，携携带带一一样样的的冗冗余信息〔〔2 2〕重传不同数据的〕重传不同数据的HARQHARQ Type-II Type-II HARQHARQ和和Type-III Type-III HARQHARQ都都属属于于这这种种方方式式这这时时重重传传的的数数据据又又有有全全冗冗余余和和部部分分冗冗余余之之分分冗冗余余指指的的是是编编码码带带来来的的校校验验比比特特，，那那么么全全冗冗余余的的意意思思就就是是重重传传的的数数据据帧帧是是与与上上一一帧帧位位置置不不完完全全一一样样的的校校验验比比特特，，并并且且不不再再发发送送信信息息位位，，而而部部分分冗冗余余就就是是说说重重发发的的数数据据帧帧既既包包括括信信息息位位又又包包括括与与上上一帧位置不完全一样的校验比特一帧位置不完全一样的校验比特Mobile Communication Theory125HARQ重传数据帧的构成〔重传数据帧的构成〔3〕〕ØType-II Type-II HARQHARQ属属于于全全冗冗余余方方式式的的HARQHARQ，，由由于于重重传传的的数数据据帧帧都都是是校校验验位位, ,那么它的数据帧是非自解码的。

那么它的数据帧是非自解码的Ø对对于于不不能能正正确确译译码码的的数数据据帧帧，，并并不不是是简简单单地地做做丢丢弃弃处处置置而而是是保保管管下下来来，，等等到到重重发发的的数数据据帧帧到到达达时时，，再再把把他他们们合合并并译译码码，，这这样样就就可可以以很很好好地地利利用用这这些些有有效效的的信信息息这这种种方方式式相相当当于于获获得得了了时时间间分分集集的的增增益益，，可可以以提提高接纳数据的信噪比高接纳数据的信噪比Ø冗冗余余的的方方式式因因打打孔孔方方式式的的不不同同而而不不同同，，每每次次重重发发一一种种方方式式的的冗冗余余版版本本，，在在接接纳纳端端先先进进展展合合并并再再译译码码假假设设一一切切方方式式的的冗冗余余版版本本都都发发完完后后依依然然不不能能胜胜利利译译码码，，那那么么再再次次发发送送第第一一次次传传的的包包含含系系统统位位的的数数据据，，在在合合并并译码时用这次传的数据帧替代之前那次传送的包含系统位的数据帧译码时用这次传的数据帧替代之前那次传送的包含系统位的数据帧ØType-III Type-III HARQHARQ属属于于半半冗冗余余的的HARQHARQ，，就就是是说说重重发发的的数数据据既既包包含含信信息息位位又包含校验位，因此重传数据帧是自解码的。

又包含校验位，因此重传数据帧是自解码的Ø由由于于假假设设传传送送过过程程中中的的噪噪声声和和干干扰扰很很大大，，第第一一次次传传送送的的数数据据被被严严重重破破坏坏，，并并且且信信息息位位对对译译码码又又很很重重要要，，即即使使后后来来添添加加了了正正确确的的冗冗余余信信息息还还是不能正常译码是不能正常译码Ø并并且且一一切切版版本本的的冗冗余余方方式式是是互互补补的的，，就就是是说说当当一一切切的的冗冗余余方方式式都都发发送送完后，可以保证每个校验比特都被至少发送了一遍完后，可以保证每个校验比特都被至少发送了一遍Mobile Communication TheoryWireless Supports People Navigating。