移动通信技术现状及分集技术的分析仿真-移动通信三级项目报告

'汕头大学工学院三级项目报告课程名称：移动通信技术___________课程设计题目：_移动通信技术现状及分集技术的分析仿真__指导教师：姜永权________________系别：电子工程系专业：学号：姓名：______合作者：____________完成时间：2012年6月9日至6月15日成绩：________评阅人：____________ 摘要本报告主要分析了移动通信技术的发展过程以及现状，包括1G、2G、2.5G、2.75G和3G通信技术的工作原理以及关键技术、性能等。分析与仿真部分主要移动通信系统中的分集技术的算法与实现。关键词：移动通信，通信技术，分集技术，仿真。1．移动通信发展现状概述当今的社会已经进入了一个信息化的社会，没有信息的传递和交流，人们就无法适应现代化的快节奏的生活和工作。人们期望随时随地，及时可靠，不受时空限制地进行信息交流，提高工作的效率和经济效益。移动通信可以说从无线电发明之日就产生了。1897年，马可尼所完成的无线通信实验就是在固定站与一艘拖船之间进行的。而蜂窝移动通信的发展是在二十世纪七十年代中期以后的事。移动通信综合利用了有线、无线的传输方式，为人们提供了一种快速便捷的通讯手段。由于电子技术，尤其是半导体，集成电路及计算机技术的发展，以及市场的推动，使物美价廉、轻便可靠、性能优越的移动通信设备成为可能。现代的移动通信发展至今，主要走过了两代，而第三代现在正处于紧张的研制阶段，部分厂家已经推出实验产品。随着社会、经济的发展，移动通信得到了越来越广泛的应用。在我国，移动通信技术的起步虽晚，但是发展极其迅速。自从20世纪90年代以来，很多国家对移动通信的需求量经历了指数级的增长，我国也不例外，而且这种需求量还将持续下去。如今经济全球化与信息网络化的快速推进，现有的移动网络已经很难满足移动业务发展的需要，为适应发展，对现有的移动通信技术进行改进就越来越迫切，一方面要求尽可能丰富的移动业务满足移动用户不断增长的业务需求；另一方面要求通过采用新技术，不断提高系统的容量，以支持不断增长的移动用户的数量，移动通信技术正是在这两种需求的驱动下不断发展的。移动通信的发展历程经历了1G、2G、2.5G、2.75G和现今相对较成熟的3G通信技术，已经使整个世界发生了翻天覆地的变化。下面分别对这几种通信技术的工作原理和关键技术以及性能特点进行分析。2．1G通信技术1G通信技术即第一代移动通信技术，是指最初的模拟、仅限语音的蜂窝电话标准，制定于上世纪80年代。Nordic移动电话（NMT）就是这样一种标准，应用于 Nordic国家、东欧以及俄罗斯。其它还包括美国的高级移动电话系统（AMPS），英国的总访问通信系统（TACS）以及日本的JTAGS，西德的C-Netz，法国的Radiocom2000和意大利的RTMI。1G通信的关键技术是FDMA----模拟技术和频分多址技术，属于区域性的移动通信，其技术特点是容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通话质量不高、不能提供数据业务和不能提供自动漫游等。 FDMA是数据通信中的一种技术，即不同的用户分配在时隙相同而频率不同的信道上。按照这种技术，把在频分多路传输系统中集中控制的频段根据要求分配给用户。同固定分配系统相比，频分多址使通道容量可根据要求动态地进行交换。在FDMA系统中，分配给用户一个信道，即一对频谱，一个频谱用作前向信道即基站向移动台方向的信道，另一个则用作反向信道即移动台向基站方向的信道。这种通信系统的基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号，任意两个移动用户之间进行通信都必须经过基站的中转，因而必须同时占用2个信道(2对频谱)才能实现双工通信。以往的模拟通信系统一律采用FDMA，频分多址(FDMA)是采用调频的多址技术。业务信道在不同的频段分配给不同的用户，如TACS系统、AMPS系统等。频分多址是把通信系统的总频段划分成若干个等间隔的频道(也称信道)分配给不同的用户使用，这些频道互不交叠，其宽度应能传输一路数字话音信息，而在相邻频道之间无明显的串扰。1G无线系统在设计上只能传输语音流量，并受到网络容量的限制，该技术在世界上基本已被淘汰。FDMA(1G-第1代移动通信技术)1．2G通信技术为了解决由于采用不同模拟蜂窝系统造成互不兼容无法漫游服务的问题，1982年北欧四国向欧洲邮电行政大会提交了一份建议书，要求制定900MHz频段的欧洲公共电信业务规范，建立全欧统一的蜂窝网移动通信系统。同年成立了欧洲移动通信特别小组，简称GSM（GroupSpecialMobile）.第二代移动通信数字无线标准主要有：GSM，D-AMPS，PDC和IS-95CDMA等。 与第一代模拟蜂窝移动通信相比,第二代移动通信系统采用了数字化,具有保密性强,频谱利用率高,能提供丰富的业务,标准化程度高等特点,使得移动通信得到了空前的发展,从过去的补充地位跃居通信的主导地位.我国目前应用的第二代蜂窝系统为欧洲的GSM系统以及北美的窄带CDMA系统，网络运营商运用的主要是GSM系统，现在中国联通的CDMA系统经过几年的发展也初具规模。2G通信的关键技术在于数字语音传输技术，即GSM，特点是保密性强、频谱利用率高、能提供丰富的业务、标准化程度高等。3．1时分多址（TDMA）系统特性GSM系统采用时分多址（TDMA）技术，这种技术在频率时间关系上形成一个矩阵，而每一信道对应于其频率时间矩阵上的一个点，在基站系统的控制和分配下，可为任一移动用户提供电话或非话数据业务。TDMA系统具有如下特性：1）每载波多路。TDMA系统是一个时分复用系统，如GSM数字系统中每载波含8个时隙，即8个业务信道。随着技术的发展，半速率业务信道的出现使其设计能力还可翻一倍。2）突发脉冲序列传输。移动台信号功率的发射是不连续的，仅在规定的时隙内发射脉冲序列；或者说，在任何给定的瞬间，占有同一载频而进行通话中的移动台仅有一台在发射信号。3）传输速率和自适应均衡。TDMA系统中，如果每载波含有的时隙多，则频率间隔宽，传输速率高。当码元持续时间与时延扩展量相当时，务必采用自适应均衡技术。例如当GSM系统传输速率达271kbit/s时，二进制射频数字调制方式码元宽度为3.7μs。而城市移动通信的时延扩展通常是3μs，郊区为0.3μs。随着小区半径扩大和地形地物等因素还有可能增大时延扩展量，因此在GSM系统中采用了自适应均衡器，以获得16μs的抗时延扩展能力。4）传输开销大。TDMA系统分成时隙传输，使得收信机在每一突发脉冲序列上都需要重新获得同步。同时，为了把一个时隙和另一个时隙分开，防护时间也是必须的，因此，TDMA系统通常比FDMA系统需要更多的传输开销。5）先进的开放的技术规范。许多改进可以通过改变软件的方式实现，对于昂贵的无线设备只有很小的影响。例如话音编码算法的改进而降低比特率时，TDMA系统的信道更容易重新配置以接纳新技术。另外，如GSM技术规范采用开放互联模式，对于不同供货厂商的互联互通有共同的制约因素，有利于形成一种既竞争又互相促进的机制。这也是GSM系统能够迅速在全球扩展的一个重要原因。6）共用设备的成本低。由于每一载波可为多个用户提供业务，所以TDMA系统共用设备的每用户平均成本与FDMA系统相比是大大地降低了。7） 有利于大规模集成。由于TDMA系统移动台的收发是在各自不同的时隙内进行的，因此可以不使用双工器，既节约了成本，又减小了体积。而大量和复杂的数字信号处理又刺激了大规模集成电路的发展。从而再次促使了移动台制造成本的降低。3.2码分多址（CDMA）系统特性（一）CDMA系统一般原理码分多址接续的基础是使用一组正交（或准正交）的伪随机噪声（PN）序列（简称伪码）通过相关处理实现多用户共享频率资源和同时入网接续的功能。码分多址采用扩频技术。扩频技术的概念就是把原始信息的带宽变换成带宽宽得多的类噪声信号。扩频的含义是：假定一基带数据流的速率是Rbbit/s，发信系统将此数据变换为Bc带宽的传输信号。若Bc>>Rb（通常达2～3个数量级），且扩展编码序列与原始信号不相关，则认为信号获得了频谱扩散。接收机输入端的载干比为：（3－1）在FDMA或TDMA系统中，Rb≈Bc，Eb/Io总是大于1，因此C/I>1为正的分贝数。而在CDMA系统中，Bc>>Rb。因此C/I<1为负的分贝数。通常，对于一个二进制码元的编码系统，在接收机正常工作情况下，可接受的Eb/Io为15dB，若Bc/Rb为1000倍即30dB，则接收机仍可接受的C/I为-15dB。也就是说，即使存在比信号高15dB的干扰，接收机仍能按要求正常工作。图3－1可帮助我们理解这个机理。(d)接收机输入端的扩频信号和干扰(b)接收机解扩输出端的频谱有用信号谱--------------干扰信号谱Bc射频带宽Bd信息带宽图3－1扩频与解扩处理频谱原理图在发端，有用信号经扩频处理后，频谱被展宽如图3 －1（a）所示；在收端，利用伪码的相关性作解扩处理后，有用信号频谱被恢复成窄带谱，如图3－1（b）所示，而宽带无用信号与本地伪码不相关，因此不能解扩，仍为宽带谱；此时，即使存在窄带干扰信号的加入，也将为本地伪码所扩展而成为宽带谱。当我们用一个窄带滤波器排除带外的（干扰和）噪声电平时，就大大地提高了窄带内的信噪比。扩频技术的基本参数是扩频增益Gp，其定义为频谱扩展前的信号带宽Bd与频谱扩展后的信号带宽Bc之比，它在数值上等于扩频解调前后的信噪比之比，也等于信息比特内所包含的PN序列的码元数N。(3－2)扩频增益Gp是扩频通信中扩频解调处理对信噪比改善程度的度量，因此，也称作扩频处理增益。Gp愈大，该系统的抗干扰性愈强。扩频从工作原理上还可分为直接序列扩频（DS）系统和跳频（FH）系统两类。用于第二代移动通信系统的IS-95CDMA系统为直接序列扩频系统。其工作原理如图3－2所示。比特率为Rb的数据Yi（t）被一个速率很高的PN序列扩频码Ci（t）调制后便展宽了频谱，这个过程称为扩频。然后再对频谱展宽后的序列进行射频调制，成为扩展频谱的射频信号Si（t），经天线发射出去。图3－2直扩系统的工作原理图在接收端，射频信号经混频后变为中频信号。为识别它所需要接收的信号，使用一种与发端相同的扩频码，对中频信号进行反扩展，将宽带似噪声信号恢复成窄带信号，这个过程称为解扩。解扩后的窄带信号经解调器进行解码，恢复成原始的数据输出。 伪随机噪声（PN）序列的码型将影响码序列的相关性。序列的码元通常称为“码片”（chip），其宽度Tc将决定扩展频谱的宽度，对于二元PN序列，其幅度为＋1或－1。伪码的数学模型的设计直接影响直扩系统的性能。通常对伪码有三个要求：1）伪码的比特率应能满足扩频带宽的需要；2）伪码的自相关要大，且互相关要小；3）伪码应具有近似噪声的频谱性质，即近似连续谱，且为均匀分布。通常采用的伪码有M序列、Gold序列等多种伪随机噪声序列。图3－3示出了CDMA系统的一般原理框图。所有用户都能联接到同一信道，各用户占用同一频域、时域和空间，彼此用不同的特征码作为地址码加以区别。同一码族中的不同特征码正交性好，各条通道互相独立，各种同步（如码片同步、位同步、帧同步等）都由各通道自行解决而无需在不相关的用户之间作任何协调和同步。每部接收机的输出为需要信号与来自其他用户的干扰之和，后者被减小了相当于处理增益倍数的幅度。图3－3CDMA接续原理图（二）CDMA系统特性1）无需频率管理或分配在FDMA和TDMA中，进行频率管理往往是一件关键性的工作，有时为了减少实时干扰，还需实行动态频率管理。而在CDMA中，只有一个公共无线信道，不需要频率管理，也无需动态频率分配。2）在CDMA中没有保护时间在TDMA中，时隙间需要保护时间，保护时间占有一定比特的时间间隔（如GSM系统为8.25比特）；而在CDMA中，不需要保护时间，从而提高了信息效率。3）更适合于移动环境的信道多径效应引起的快衰落严重地影响着移动通信无线信号传输的可靠性。在CDMA系统中，由于应用了扩频技术，就有了抗多径效应的固有特性。当多径时延大于PN序列的一个码片宽度时，多径信号间相关性系数就很小，从而多径信号对系统性能的影响就很小。所以说CDMA系统具有抑制多径干扰的能力，更适合于移动环境下的信道传输。 4）不需要均衡器在TDMA中，传输速率远高于10kb/s，需要一个均衡器以减少由于时延扩展所产生的码间干扰。然而在CDMA中，由于扩频的抗干扰性，只需一个相关器代替接收机的均衡器用于解扩即可，相关器比均衡器简单而可靠。5）话音激活持续期的利用人类讲话的特征对CDMA方式有利。人类话音激活持续周期即话音激活概率为35％～40％。在CDMA中，所有用户共用一个无线信道。如果采用间断传输技术，当用户不在讲话时，在同一无线信道内的所有其他用户信道会由于干扰减少而得益，因此，利用话音激活周期的特点最多可降低相互干扰达65％，从而可以增大系统容量近3倍。这种现象是利用CDMA技术所独有的。6）用扇形小区来提高容量在TDMA中，每一小区可采用扇形化来降低干扰，同时也提高了同频复用效率。但由于每一扇区要平分原小区的信道，所以扇形化对系统容量增加所起作用很小。在CDMA中，采用扇形小区即降低干扰就能提高系统容量，理论上无线容量增长与扇区数增长呈线性关系。7）柔性容量在CDMA中，当系统容量达到饱和时，还可适当地增加少量用户，不过这是以稍为牺牲通信质量为代价而换取的。在这种情况下增加的用户，称为柔性的或软容量。例如，一个小区设计容量为40信道，当这个小区再增加一个用户（信道）时，总载干比(C/I)只下降，可见通信质量劣化很少。FDMA和TDMA系统却不可能有这种能力。8）软切换和更软切换由于相邻小区间采用相同的无线信道，仅有的差别是代码序列不同。因此移动用户从一个小区到另一个小区时没有频率切换问题，他可以做到先接上新的再断开旧的。因此CDMA的切换被称为软切换。通常，在不同的BTS之间（同－BSC）的切换称为软切换，而在同一BTS不同扇区之间的切换称为更软切换。这种切换的最大优点是对信道的利用没有造成任何浪费。9）更适合于微小区和建筑物内部的通信由于CDMA系统能有效地降低人为干扰、窄带干扰、多径干扰的影响；能克服由时延扩展造成的码间干扰；可采用软切换的越区切换及无需频率管理和分配等优点，所以他是一种极其适合于微蜂窝小区和建筑物内部通信的技术体制。10）设备简单在CDMA系统中，所有用户共享一个无线信道，每个基站或扇区只需一个无线电台，因而使成本很低又节省了设备空间和安装、维护费用。 1．2.5G通信技术2.5G是一种介于2G和3G之间的无线技术，是移动服务目前所处的阶段，2.5G功能通常与GPRS技术有关。较2G服务，2.5G无线技术可以提供更高的速率和更多的功能。2.5G移动通信技术是从2G迈向3G的衔接性技术，由于3G是个相当浩大的工程，所牵扯的层面多且复杂，要从目前的2G迈向3G不可能一下就衔接得上，因此出现了介于2G和3G之间的2.5G。HSCSD、WAP、EDGE、蓝牙（Bluetooth）、EPOC等技术都是2.5G技术。4.1关键技术高速电路交换数据服务这是GSM网络的升级版本，HSCSD(HighSpeedCircuitSwitchedData)能够透过多重时分同时进行传输，而不是只有单一时分而已，因此能够将传输速度大幅提升到平常的二至三倍。目前新加坡M1与新加坡电讯的移动电话都采用HSCSD系统，其传输速度能够达到57.6kbps。整合封包无线服务GPRS(GeneralPacketRadioSystem)是封包交换数据的标准技术。由于具备立即联机的特性，对于使用者而言，可说是随时都在上线的状态。GPRS技术也让服务业者能够依据数据传输量来收费，而不是单纯的以联机时间计费。这项技术系与GSM网络配合，传输速度可以达到115kbps。全球增强型数据提升率完全以目前的GSM标准为架构，EDGE(EnhancedDataratesforGlobalEvolution)不但能够将GPRS的功能发挥到极限，还可以透过目前的无线网络提供宽频多媒体的服务。EDGE的传输速度可以达到384kbps，可以应用在诸如无线多媒体、电子邮件、网络信息娱乐以及电视会议上。无线应用通讯协议WAP(WirelessApplicationProtocol)是移动通信与互联网结合的第一阶段性产物。这项技术让使用者可以用手机之类的无线装置上网，透过小型屏幕遨游在各个网站之间。而这些网站也必须以WML(无线标记语言)编写，相当于国际互联网上的HTML(超文件标记语言)。蓝牙 蓝牙是一种短距的无线通讯技术，电子装置彼此可以透过蓝牙而连接起来，传统的电线在这里就毫无用武之地了。透过芯片上的无线接收器，配有蓝牙技术的电子产品能够在十公尺的距离内彼此相通，传输速度可以达到每秒钟1兆字节。以往红外线接口的传输技术需要电子装置在视线之内的距离，而现在有了蓝牙技术，这样的麻烦也可以免除了。EPOC由Symbian所开发的EPOC是一种能够让移动电话摇身一变成为无线信息装置(例如智能电话)的操作系统，满足使用者对于数据的需求。它支持信息传送、网页浏览、办公室作业、公用事业以及个人信息管理(PIM)的应用，也有软件可以和个人计算机与服务器作同步的沟通。1．2.75G通信技术2．75G通信技术也叫EDGE技术，EDGE的英文全称为EnhancedDatarateforGSMEvolution，中文含义为改进数据率GSM服务，该技术主要在于能够使用宽带服务，能够让使用800、900、1800、1900MHz频段的网络提供第三代移动通信网络的部分功能，并且能大大改进目前在GSM上提供的标准化服务。5.1EDGE的产生及信道特点EDGE的概念是Ericsson公司于1997年第一次向ETSI提出的，EDGE可以被视为一个提供高比特率、并且因此促进蜂窝移动系统向第三代功能演进的、有效的通用无线接口技术。在此基础上，统一无线通信论坛（UWCC）评估了用于TDMA/136的EDGE技术，并且于1998年1月批准了该技术。EDGE的物理层的许多参数与GSM相同。载波间隔为200kHz，时隙结构也与GSM相同。在TDMA系统中，所有的数据都是以突发的形式发送的，因此也可以认为是一个个的小"数据包"。这些业务的特性由无线资源分配方式来决定，可以是分配给连续的使用，也可以是按需分配。显然，采用按需分配方式时无线资源利用率要高得多。然而，即使是连续分配加上不连续的TDMA发送方式，也能减少干扰。EDGE突发的格式也与GSM的相似，一个突发包括一个26比特的位于突发中部的训练序列，位于头、尾部的各3个尾比特，以及在最后的8.25个保护比特。5.2EDGE的关键技术（一）八进制移相键控(8PSK)调制EDGE无线接口的主要作用是使当前的蜂窝通信系统可以获得更高的数据通信速率。现有的GSM网络主要采用GMSK调制技术，为了增加无线接口的总速率，在EDGE中引入了一个能够提供高数据率的调制方案，即八进制移相键控(8PSK)调制。由于8PSK将GMSK的信号空间从2扩展到8，因此每个符号可以包括的信息是原来的4倍。8PSK的符号率保持在271kbps，每个时隙可以得到69.2kbps的总速率，仍然能够完成GSM频谱屏蔽（见图）。 （二）链路自适应技术由于EDGE收发机发射比特率更高，并且采用了使纠错编码与信道质量相适应的方式(或者说"自适应编码方式")，因此我们必须对EDGE的无线链路控制(RLC)协议进行改进，其主要的改进是链路质量控制方式方面。由于信道质量是时变的，为了增强链路的强健性，有必要进行链路质量控制。链路质量控制技术包括链路匹配和逐步增加冗余度两个方面。在链路匹配方式中，需要周期性地对链路质量进行估计，从而为下一个要传输的内容选择最合适的调制和编码方式，以使用户的数据比特率能达到最大。对付链路质量变化的另一种方式是逐步增加冗余度。在这种方式中，信息刚开始传输时，采用纠错能力较低的编码方式，如果接收端解码正确，则能得到比较高的信息码率；反之，如果解码失败，则需要增加编码冗余量，直到解码正确为止。显然，编码冗余度的增加必将导致有效数据速率的降低和延时的增加。GPRS采用了简单的链路自适应技术，涉及到编码方式的动态选择。但它仍然采用了固定的调制方式，即GMSK（高斯最小频移键控）的调制方式，因此每个时隙能够得到的速率提高是有限的。与GPRS不同的是，EDGE采用的链路自适应技术，不仅编码方案可以选择，调制方式也不再是固定的一种GMSK方式，而是引入了另一种调制方式，即八进制移相键控（8-PSK）。这种调制方式能提供更高的比特率和频谱效率，且实现复杂度属于中等。GMSK和8-PSK的符号速率都是271kbit/s，但由于8-PSK将GMSK的信号空间从2扩展到8，因此每个符号可以包括的信息是GMSK的4倍。为了保证链路的健壮性，EDGE对两种调制方案和几种编码方案进行组合，形成了9种不同的传输模式。EDGE标准支持的链路自适应算法包括周期性的对下行链路质量的测量和报告以及为下一个要传输的内容选择新的调制和编码方法等。 (三)递增冗余传输方式IREDGE中另外一种对付链路质量变化的方式是逐步增加冗余度。在这种方式中，信息刚开始传输时，采用纠错能力较低的编码方式，如果接收端解码正确，则能得到比较高的信息码率。反之，如果解码失败，则需要增加编码冗余量，直到解码正确为止。显然，编码冗余度的增加将导致有效数据速率的降低和延时的增加。EDGE系统的最高数据传输率可达473.6kbit/s。1．EDGE递增冗余传输方式包含了自动重传请求(ARQ)和前向纠错(FEC)两种技术2．数据块重传时采用不同Puncturingscheme，在接受端将每次传输结果有效的进行重组，恢复出原有数据，从而减少了重传的次数，提高了传输的效率3．递增冗余传输方式平均增益可达3dB，最大可超过10dB1．3G通信技术第三代移动通信技术，简称3G，全称为3rdGeneration，中文含义就是指第三代数字通信。1995年问世的第一代模拟制式手机（1G）只能进行语音通话；1996到1997年出现的第二代GSM、TDMA等数字制式手机（2G）便增加了接收数据的功能，如接受电子邮件或网页；第三代与前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够要能在全球范围内更好地实现无缝漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。第三代移动通信系统（IMT-2000），在第二代移动通信技术基础上进一步演进的以宽带CDMA技术为主,并能同时提供话音和数据业务的移动通信系统 亦即未来移动通信系统，是一代有能力彻底解决第一、二代移动通信系统主要弊端的最先进的移动通信系统。第三代移动通信系统一个突出特色就是，要在未来移动通信系统中实现个人终端用户能够在全球范围内的任何时间、任何地点，与任何人，用任意方式、高质量地完成任何信息之间的移动通信与传输。可见，第三代移动通信十分重视个人在通信系统中的自主因素，突出了个人在通信系统中的主要地位，所以又叫未来个人通信系统。6.1第三代移动通信的基本特点（1）具有全球范围设计的，与固定网络业务及用户互连，无线接口的类型尽可能少和高度兼容性；（2）具有与固定通信网络相比拟的高话音质量和高安全性；（3）具有在本地采用2Mb/s高速率接入和在广域网采用384kb/s接入速率的数据率分段使用功能；（4）具有在2GHz左右的高效频谱利用率，且能最大程度地利用有限带宽；（5）移动终端可连接地面网和卫星网，可移动使用和固定使用，可与卫星业务共存和互连；（6）能够处理包括国际互联网和视频会议、高数据率通信和非对称数据传输的分组和电路交换业务；（7）支持分层小区结构，也支持包括用户向不同地点通信时浏览国际互联网的多种同步连接；（8）语音只占移动通信业务的一部分，大部分业务是非话数据和视频信息；（9）一个共用的基础设施，可支持同一地方的多个公共的和专用的运营公司；（10）手机体积小、重量轻，具有真正的全球漫游能力；（11）具有根据数据量、服务质量和使用时间为收费参数，而不是以距离为收费参数的新收费机制。6.2关键技术（1）TD-SCDMA技术。TD-SCDMA是中国唯一提交的关于第三代移动通信的标准技术，它使用了第二代和第三代移动通信中的所有接入技术，包括TDMA、CDMA和SDMA，其中最关键的创新部分是SDMA。SDMA可以在时域/频域之外用来增加容量和改善性能，SDMA的关键技术就是利用多天线对空间参数进行估计，对下行链路的信号进行空间合成。另外，将CDMA与SDMA技术结合起来也起到了相互补充的作用，尤其是当几个移动用户靠得很近并使得SDMA无法分出时，CDMA就可以很轻松地起到分离作用了，而SDMA本身又可以使相互干扰的CDMA用户降至最小。SDMA技术的另一重要作用是可以大致估算出每个用户的距离和方位，可应用于第三代移动通信用户的定位，并能为越区切换提供参考信息。总的来讲，TD-SCDMA有价格便宜、容量较高和性能优良等诸多优点。 （2）智能天线技术：智能天线技术是中国标准TD-SDMA中的重要技术之一，是基于自适应天线原理的一种适合于第三代移动通信系统的新技术。它结合了自适应天线技术的优点，利用天线阵列的波束汇成和指向，产生多个独立的波束，可以自适应地调整其方向图以跟踪信号的变化，同时可对干扰方向调零以减少甚至抵消干扰信号，增加系统的容量和频谱效率。智能天线的特点是能够以较低的代价换得天线覆盖范围、系统容量、业务质量、抗阻塞和抗掉话等性能的提高。智能天线在干扰和噪声环境下，通过其自身的反馈控制系统改变辐射单元的辐射方向图、频率响应及其他参数，使接收机输出端有最大的信噪比。（3）WAP技术。WAP（WirelessApplicationProtocol，无线应用协议）已经成为数字移动电话和其他无线终端上无线信息和电话服务的实际世界标准。WAP可提供相关服务和信息，提供其他用户进行连接时的安全、迅速、灵敏和在线的交互方式。WAP驻留在因特网上的TCP/IP环境和蜂窝传输环境之间，但是独立于所使用的传输机制，可用于通过移动电话或其他无线终端来访问和显示多种形式的无线信息。WAP规范既利用了现有技术标准中适应于无线通信环境的部分，又在此基础上进行了新的扩展。由于WAP技术位于GSM网络和因特网之间，一端连接现有的GSM网络，一端连接因特网。因此，只要用户具有支持WAP协议的媒体电话，就可以进入互联网，实现一体化的信息传送。而厂商使用该协议，则可以开发出无线接口独立、设备独立和完全可以交互操作的手持设备Internet接入方案，从而使得厂商的WAP方案能最大限度地利用用户对Web服务器、Web开发工具、Web编程和Web应用的既有投资，保护用户现有利益。同时也解决了无线环境所带来的有关新问题。目前，全球各大移动电话制造商，包括诺基亚、爱立信、摩托罗拉和阿尔卡特在内，都已保证提供支持WAP的无线设备。（4）快速无线IP技术。快速无线IP（WirelessIP，无线互联网）技术将是未来移动通信发展的重点，宽频带多媒体业务是最终用户的基本要求。根据ITM-2000的基本要求，第三代移动通信系统可以提供较高的传输速度（本地区2Mb/s，移动144Kb/s）。现代的移动设备越来越多了（手机、笔记本电脑、PDA等），剩下的好像就是网络是否可以移动，无线IP技术与第三代移动通信技术结合将会实现这个愿望。由于无线IP主机在通信期间需要在网络上移动，其IP地址就有可能经常变化，传统的有线IP技术将导致通信中断，但第三代移动通信技术因为利用了蜂窝移动电话呼叫原理，完全可以使移动节点采用并保持固定不变的IP地址，一次登录即可实现在任意位置上或在移动中保持与IP主机的单一链路层连接，完成移动中的数据通信。（5）软件无线电技术 。在不同工作频率、不同调制方式、不同多址方式等多种标准共存的第三代移动通信系统中，软件无线电技术是一种最有希望解决这些问题的技术之一。软件无线电技术可将模拟信号的数字化过程尽可能地接近天线，即将AD转换器尽量靠近RF射频前端，利用DSP的强大处理能力和软件的灵活性实现信道分离、调制解调、信道编码译码等工作，从而可为第二代移动通信系统向第三代移动通信系统的平滑过渡提供一个良好的无缝解决方案。（6）多载波技术。多载波MC-CDMA是第三代移动通信系统中使用的一种新技术。多载波CDMA技术早在1993年的PIMRC会议上就被提出来了。目前，多载波CDMA作为一种有着良好应用前景的技术，已吸引了许多公司对此进行深入研究。多载波CDMA技术的研究内容大致有两类：一是用给定扩频码来扩展原始数据，再用每个码片来调制不同的载波。另一种是用扩频码来扩展已经进行了串并变换后的数据流，再用每个数据流来调制不同的载波。（7）多用户检测技术。在CDMA系统中，由于码间不正交，会引起多址干扰（MAI），而多址干扰将会限制系统容量，为了消除多址干扰影响，人们提出了利用其他用户的已知信息去消除多址干扰的多用户检测技术。多用户检测技术分为两大类：线性多用户检测和相减去干扰检测。在线性多用户检测中，对传统的解相器软输出的信号进行一种线性的映射（变换）以期产生新的一组有希望提供更好性能的输出。在相减去干扰检测中，可产生对干扰的预测并使之减小。目前，CDMA系统中的多用户检测技术还存在一定的局限，主要表现在：多用户检测只是消除了小区内的干扰，而对小区间的干扰还是无法消除；算法相当复杂，不易在实际系统中实现。多用户检测技术的局限是暂时的，随着数字信号处理技术和微电子技术的发展，降低复杂性的多用户检测技术必将在第三代移动通信系统中得到广泛的应用。1．移动通信系统的分集技术的分析与仿真7．1分集技术的分析分集技术分类发射分集技术的实质可以认为是涉及到空间、时间、频率、相位和编码多种资源相互组合的一种多天线技术。根据所涉及资源的不同,可分为如下几个大类：　　（一）空间分集我们知道在移动通信中，空间略有变动就可能出现较大的场强变化。当使用两个接收信道时，它们受到的衰落影响是不相关的，且二者在同一时刻经受深衰落谷点影响的可能性也很小，因此这一设想引出了利用两副接收天线的方案，独立地接收同一信号，再合并输出，衰落的程度能被大大地减小，这就是空间分集。　　 空间分集分为空间分集发送和空间分集接收两个系统。其中空间分集接收是在空间不同的垂直高度上设置几副天线，同时接收一个发射天线的微波信号，然后合成或选择其中一个强信号，这种方式称为空间分集接收。接收端天线之间的距离应大于波长的一半，以保证接收天线输出信号的衰落特性是相互独立的，也就是说，当某一副接收天线的输出信号很低时，其他接收天线的输出则不一定在这同一时刻也出现幅度低的现象，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。这样就降低了信道衰落的影响，改善了传输的可靠性。　　空间分集接收的优点是分集增益高，缺点是还需另外单独的接收天线。　　（二）频率分集频率分集是采用两个或两个以上具有一定频率间隔的微波频率同时发送和接收同一信息，然后进行合成或选择，利用位于不同频段的信号经衰落信道后在统计上的不相关特性，即不同频段衰落统计特性上的差异，来实现抗频率选择性衰落的功能。实现时可以将待发送的信息分别调制在频率不相关的载波上发射。　　当采用两个微波频率时，称为二重频率分集。同空间分集系统一样，在频率分集系统中要求两个分集接收信号相关性较小(即频率相关性较小)，只有这样，才不会使两个微波频率在给定的路由上同时发生深衰落，并获得较好的频率分集改善效果。在一定的范围内两个微波频率f1与f2相差，即频率间隔△f=f2-f1越大，两个不同频率信号之间衰落的相关性越小。　　频率分集与空间分集相比较，其优点是在接收端可以减少接受天线及相应设备的数量，缺点是要占用更多的频带资源，所以，一般又称它为带内(频带内)分集，并且在发送端可能需要采用多个发射机。　　（三）时间分集时间分集是将同一信号在不同时间区间多次重发，只要各次发送时间间隔足够大，则各次发送降格出现的衰落将是相互独立统计的。时间分集正是利用这些衰落在统计上互不相关的特点，即时间上衰落统计特性上的差异来实现抗时间选择性衰落的功能。时间分集与空间分集相比较，优点是减少了接收天线及相应设备的数目，缺点是占用时隙资源增大了开销，降低了传输效率，同时对于静止状态的移动台是无效果的。（四）极化分集在移动环境下,两副在同一地点,极化方向相互正交的天线发出的信号呈现出不相关的衰落特性。利用这一特点,在收发端分别装上垂直极化天线和水平极化天线,就可以得到2路衰落特性不相关的信号。所谓定向双极化天线就是把垂直极化和水平极化两副接收天线集成到一个物理实体中，通过极化分集接收来达到空间分集接收的效果，所以极化分集实际上是空间分集的特殊情况,其分集支路只有2路。　　 这种方法的优点是它只需一根天线，结构紧凑，节省空间，缺点是它的分集接收效果低于空间分集接收天线，并且由于发射功率要分配到两副天线上，将会造成3dB的信号功率损失。分集增益依赖于天线间不相关特性的好坏，通过在水平或垂直方向上天线位置间的分离来实现空间分集。　　7.2分集技术的基本原理分集的基本原理是通过多个信道（时间、频率或者空间）接收到承载相同信息的多个副本，由于多个信道的传输特性不同，信号多个副本的衰落就不会相同。接收机使用多个副本包含的信息能比较正确的恢复出原发送信号。如果不采用分集技术，在噪声受限的条件下，发射机必须要发送较高的功率，才能保证信道情况较差时链路正常连接。在移动无线环境中，由于手持终端的电池容量非常有限，所以反向链路中所能获得的功率也非常有限，而采用分集方法可以降低发射功率，这在移动通信中非常重要。　　分集技术包括2个方面：一是分散传输,使接收机能够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,即把接收机收到的多个统计独立的衰落信号进行合并以降低衰落的影响。因此，要获得分集效果最重要的条件是各个信号之间应该是“不相关”的。7.3接收合并技术意义分集技术是研究如何充分利用传输中的多径信号能量，以改善传输的可靠性，它也是一项研究利用信号的基本参量在时域、频域与空域中，如何分散开又如何收集起来的技术。“分”与“集”是一对矛盾，在接收端取得若干条相互独立的支路信号以后，可以通过合并技术来得到分集增益。从合并所处的位置来看，合并可以在检测器以前，即在中频和射频上进行合并，且多半是在中频上合并；合并也可以在检测器以后，即在基带上进行合并。合并时采用的准则与方式主要分为四种：最大比值合并、等增益合并、选择式合并和切换合并。（1）等增益合并等增益合并（EGC）也称为相位均衡，仅仅对信道的相位偏移进行校正而幅度不做校正。等增益合并不是任何意义上的最佳合并方式，只有假设每一路信号的信噪比相同的情况下，在信噪比最大化的意义上，它才是最佳的。它输出的结果是各路信号幅值的叠加。对CDMA系统，它维持了接收信号中各用户信号间的正交性状态，即认可衰落在各个通道间造成的差异，也不影响系统的信噪比。当在某些系统中对接收信号的幅度测量不便时选用EGC。等增益合并的具体算法：采用EGC时，第i个子载波上的增益因子可选为：(7-1）该方法仅考虑了相位偏移，没有考虑信道的幅度衰减对一接收信号的影响实现起来比较简单。采用该方法后，判决变量可表示为: (7-2)其中噪声可以近似为零均值的高斯随机变量，其方差为:（7-3）令（7-4）因为ρaj，ρbj，j=0，1，…，N/2-1为独立同分布(瑞利分布)的随机变量。由中心极限定理可知，I包括（M-1）×N个独立同分布的随机变量，所以I是一高斯变量。（7-5）（7-6）由式（7-2）可以看出，判决时的错误概率取决于信号的幅度、干扰和噪声，假设ao=-1，则判决错误概率为：（7-7）因为am以相同的概率取1和-1，可知此时将-1判为1的错误概率就等于平均比特错误率。由于干扰项和噪声项是独立的高斯变量，因此它们的和还是高斯变量，均值为0，方差为两者的和。令，即,（7-8）采用互补误差函数对其进行变换：（7-9）得到（7-10）将（7-3）（7-6）代入（7-10）得到（7-11）为了得到平均错误概率的表达式，式（7-10）必须对幅度求平均。对 采用不同的近似时，可以得到不同的分布，采用中心极限定理CLT近似。（7-12）对采用CLT近似时的误码率的化简：（7-13）利用上式得到：（7-14）令平均信噪比（7-15）则（7-16）（2）最大比值合并（MRC）在接收端由多个分集支路，经过相位调整后，按照适当的增益系数，同相相加，再送入检测器进行检测。在接受端各个不相关的分集支路经过相位校正，并按适当的可变增益加权再相加后送入检测器进行相干检测。上图即为结构图，由于各路信号在叠加时要求保证是同相位的（不同于选择式合并），因而每个天线通常都要有各自的接收机和调相电路。最大比合并的输出SNR等于各路SNR之和。所以，即使当各路信号都很差，使得没有一路信号可以被单独解出时，最大比合并算法仍有可能合成出一个达到SNR要求的可以被解调的信号。在所有已知的线性分集合并方法中，这种方法的抗衰落统计特性是最佳的。现在的DSP技术和数字接收技术，正在逐步采用这种最优的合并方式。 最大比值合并的具体算法：对接收信号乘以增益系数后，相当于接收信号的平方，增益系数为：（7-17）用MRC的考虑是幅度比较大的接收信号所包含的噪声相对来说也比较小，对幅度取平方相当于增强了这种效果。其相应的判决量为：（7-18）噪声可以近似为零均值的高斯随机变量，可知其方差为：（7-19）I包含（M-1）×N个独立同分布的随机变量，因此I可以近似为零均值的高斯随机变量：（7-20）（7-21）其中（7-22）将（7-19）和（7-21）代入（7-10），得到（7-23）采用CLT近似后（7-24）根据（7-23）（7-24）可得（7-25）将（7-15）代入（7-25），得到（7-26）（3）选择式合并采用选择式合并技术时，N 个接收机的输出信号先送入选择逻辑，选择逻辑再从N个接收信号中选择具有最高基带信噪比的基带信号作为输出。每增加一条分集支路，对选择式分集输出信噪比的贡献仅为总分集支路数的倒数倍。但是在实际应用中，由于难以测量信噪比，因而实际上是用(S+N)/N作为参考的。另外，实际所用的选择分集系统是无法以瞬时信噪比为基础进行工作的，但是它又必须被如此设计，以便择优电路的内部时间常数小于信号衰落速率的倒数。（4）切换合并接收机扫描所有的分集支路，并选择SNR在特定的预设门限之上的特定分支。在该信号的SNR降低到所设的门限值之下之前，选择该信号作为输出信号。当SNR低于设定的门限时，接收机开始重新扫描并切换到另一个分支，该方案也称为扫描合并。由于切换合并并非连续选择最好的瞬间信号，因此他比选择合并可能要差一些。但是，由于切换合并并不需要同时连续不停的监视所有的分集支路，因此这种方法要简单得多，易于实现，只需要一个接收机。结构如下图：7.4接收分集合并技术的性能仿真(1)分别采用三种合并方式性能的比较分别单独使用三种合并技术中的一种在二相相移键控（BPSK）瑞利衰落信道下二重分集的平均误码率进行仿真。 图7.1等增益合并（EGC）图7.2最大比值合并（MRC） 图3.3选择式合并（SC）通过仿真对比我们可以发现，通过合并技术，随着信噪比的增加，对误码率的改善效果逐步增加，采用三种合并方式均能比不使用合并技术获得更好的传输效果，达到抗衰落功效。(2)三种合并技术的性能仿真对比用接收分集技术的三种合并技术（最大比值合并，等增益合并，选择式合并）仿真Rake接收机进行性能对比，得到如下图： 图7.4仿真结果表明：最大比合并（MRC）在所有已知的线性分集合并方法中，抗衰落特性是最佳的，随着信噪比的增加曲线会更加陡峭，也就是说误码率随信噪比的增加而下降的速度会比采用另外两种时更快。(3)采用多天线接收的性能仿真这里以等增益合并为例采用多天线接收时的性能模拟，以单天线发射，不同数量的N根天线接收来进行对比。分别用2根、4根、6根接收天线接收，仿真后效果如图:图7.5两根天线时 图7.6四根天线时图7.7六根天线时由此得出结论：在使用合并技术中采用的天线数越多，性能效果越好。 1．感想现代通信的发展情况日新月异，各种高新技术不断涌现，尤其是接收分集技术特别突出，它可以在不断增加发送功率或系统带宽的情况下，克服多径衰落，达到分集增益，提高系统的通信性能。此次报告主要分析了移动通信发展史上的几种通信技术，包括基本原理以及其关键技术和特点等的分析。期间，我多次上网查阅相关资料以及翻阅相关书籍文献，从中汲取自己需要的部分并加以深化理解，当然期间遇到很多挫折，所幸的是我都克服了。做这份报告其中有一个最深的体会就是：每一道涉及公式的地方都要用公式编辑器来写，效率非常低，这一块花了好大一部分时间，不过最后编辑出来的效果还是很不错的。本报告对接收分集技术作了简单的概述，对三种合并技术进行了比较和仿真，取得了一定的收获和结论，使我对接收分集技术有了更全面的掌握。参考文献[1]章坚武，《移动通信（第二版）》，教科书，西安电子科技大学出版社，2007[2]范哲源，《分集技术接收端三种合并方式的比较及仿真研究》，学位论文，2010[3]齐丽娜，《超宽带无线通信系统分集接收性能仿真与分析》，学位论文，2005[4]朱中华，《瑞利信道中的选择合并技术》，期刊论文，桂林电子工业学院学报，2004 附录附文中所用仿真程序：图7.1如下%bpsk.m%SimulationprogramtorealizeBPSKtransmissionsystem%********************Preparationpart**********************nd=10000;%Numberofsymbolsthatsimulatesineachloopsnr_in_dB=[0:15];ber=zeros(1,length(snr_in_dB));forsnr_num=1:length(snr_in_dB)SNR=exp(snr_in_dB(snr_num)*log(10)/10);%********************STARTCALCULATION*********************nloop=100;%Numberofsimulationloopsnoe=0;%Numberoferrordatanod=0;%Numberoftransmitteddataforiii=1:nloop%********************Datageneration********************************data1=rand(1,nd)>0.5;data2=2.*data1-1;%******************AttenuationCalculation*****************%******************rayleighchannel*****************code_rate=1;E=1;sigma=E/sqrt(2*SNR*code_rate);n=[randn(1,nd)+j*randn(1,nd)];h1=1/sqrt(2)*[randn(1,nd)+j*randn(1,nd)];%Rayleighchanneldata41=data2.*h1+sigma.*n;h11=conj(h1)./abs(h1);%注释：data411=data41.*h11;%注释：%*****************************************n=[randn(1,nd)+j*randn(1,nd)];h2=1/sqrt(2)*[randn(1,nd)+j*randn(1,nd)];%Rayleighchanneldata42=data2.*h2+sigma.*n;h22=conj(h2)./abs(h2);data422=data42.*h22;%*****************************************data4=data411+data422;%注释： %********************BPSKDemodulation*********************demodata1=data4>0;%********************BitErrorRate(BER)******************noe2=sum(abs(data1-demodata1));nod2=length(data1);noe=noe+noe2;nod=nod+nod2;end%**********************Outputresult***************************ber1(snr_num)=noe/nodend;%********************endoffile***************************figure;semilogy(snr_in_dB,ber1,"O-");holdonsemilogy(snr_in_dB,0.5*erfc(sqrt(2*10.^(snr_in_dB/10))/sqrt(2)),"+-");holdonsemilogy(snr_in_dB,0.5.*(1-sqrt((10.^(snr_in_dB/10))./(10.^(snr_in_dB/10)+1))),"-");ylabel("BER");xlabel("E_b/N_0[dB]");legend("simulationBPSKEGCL=2","theorygngaussBPSK","theoryreyleigh");gridon;图7.2如下：%bpsk.m%SimulationprogramtorealizeBPSKtransmissionsystem%********************Preparationpart**********************nd=10000;%Numberofsymbolsthatsimulatesineachloopsnr_in_dB=[0:15];ber=zeros(1,length(snr_in_dB));forsnr_num=1:length(snr_in_dB)SNR=exp(snr_in_dB(snr_num)*log(10)/10);%********************STARTCALCULATION*********************nloop=100;%Numberofsimulationloopsnoe=0;%Numberoferrordatanod=0;%Numberoftransmitteddataforiii=1:nloop%********************Datageneration********************************data1=rand(1,nd)>0.5; data2=2.*data1-1;%******************AttenuationCalculation*****************%******************rayleighchannel*****************code_rate=1;E=1;sigma=E/sqrt(2*SNR*code_rate);n=[randn(1,nd)+j*randn(1,nd)];h1=1/sqrt(2)*[randn(1,nd)+j*randn(1,nd)];%Rayleighchanneldata41=data2.*h1+sigma.*n;h11=conj(h1);%注释：data411=data41.*h11;%注释：%*****************************************n=[randn(1,nd)+j*randn(1,nd)];h2=1/sqrt(2)*[randn(1,nd)+j*randn(1,nd)];%Rayleighchanneldata42=data2.*h2+sigma.*n;h22=conj(h2);data422=data42.*h22;%*****************************************data4=data411+data422;%注释：%********************BPSKDemodulation*********************demodata1=data4>0;%********************BitErrorRate(BER)******************noe2=sum(abs(data1-demodata1));nod2=length(data1);noe=noe+noe2;nod=nod+nod2;end%**********************Outputresult***************************ber(snr_num)=noe/nodend;%********************endoffile***************************figure;semilogy(snr_in_dB,ber,"O-");holdonsemilogy(snr_in_dB,0.5*erfc(sqrt(2*10.^(snr_in_dB/10))/sqrt(2)),"+-");holdonsemilogy(snr_in_dB,0.5.*(1-sqrt((10.^(snr_in_dB/10))./(10.^(snr_in_dB/10)+1))),"-");ylabel("BER"); xlabel("E_b/N_0[dB]");legend("simulationBPSKMRCL=2","theorygngaussBPSK","theoryreyleigh");gridon;图7.3如下：%closeall;%clearall;%clcsnr_in_dB=0:15;fork=1:length(snr_in_dB)N=10000;E=1;SNR=10^(snr_in_dB(k)/10);sigma=E/sqrt(2*SNR);fori=1:Na=rand;if(a<0.5)data(i)=-1;elsedata(i)=1;endendnumofber=0;totolnumber=0;whilenumofber<1totolnumber=totolnumber+1;fori=1:NH1=1/sqrt(2)*[rand+j*rand];%注释：H2=1/sqrt(2)*[rand+j*rand];%注释：H=[H1;H2];y1=H(1)*data(i)+sigma*(rand+j*rand);%注释：y2=H(2)*data(i)+sigma*(rand+j*rand);%注释：y=[abs(y1),abs(y2)];s=max(y);%注释：if(s==abs(y2))s=y2/H2;%注释：elses=y1/H1;%注释：end data2=sign(real(s));if(data2~=data(i))numofber=numofber+1;%注释：endendendp(k)=numofber/(N*totolnumber);%注释：pendfigure;semilogy(snr_in_dB,p,"O-");holdonsemilogy(snr_in_dB,0.5*erfc(sqrt(2*10.^(snr_in_dB/10))/sqrt(2)),"+-");holdonsemilogy(snr_in_dB,0.5.*(1-sqrt((10.^(snr_in_dB/10))./(10.^(snr_in_dB/10)+1))),"-");ylabel("BER");xlabel("E_b/N_0[dB]");legend("simulationBPSKSELL=2","theorygngaussBPSK","theoryreyleigh");gridon;图7.4如下clearall;Numusers=1;Nc=16;%扩频因子ISI_Length=1;%每径延时为ISI_Length/2EbN0db=[0:1:30];%信噪比，单位dbTlen=8000;%数据长度%误比特率的初始值Bit_Error_Number1=0;Bit_Error_Number2=0;Bit_Error_Number3=0;%每径功率因子power_unitary_factor1=sqrt(6/9);power_unitary_factor2=sqrt(2/9);power_unitary_factor3=sqrt(1/9);s_initial=randsrc(1,Tlen);%数据源%产生walsh矩阵wal2=[11;1-1];wal4=[wal2wal2;wal2wal2*(-1)]; wal8=[wal4wal4;wal4wal4*(-1)];wal16=[wal8wal8;wal8wal8*(-1)];%扩频s_spread=zeros(Numusers,Tlen*Nc);ray1=zeros(Numusers,2*Tlen*Nc);ray2=zeros(Numusers,2*Tlen*Nc);ray3=zeros(Numusers,2*Tlen*Nc);fori=1:Numusersx0=s_initial(i,:)."*wal16(8,:);x1=x0.";s_spread(i,:)=(x1(:)).";end%将每个扩频后的输出重复为两次，有利于下面的延迟（延迟半个码元）ray1(1:2:2*Tlen*Nc-1)=s_spread(1:Tlen*Nc);ray1(2:2:2*Tlen*Nc)=ray1(1:2:2*Tlen*Nc-1);%产生第二径和第三径信号ray2(ISI_Length+1:2*Tlen*Nc)=ray1(1:2*Tlen*Nc-ISI_Length);ray2(2*ISI_Length+1:2*Tlen*Nc)=ray1(1:2*Tlen*Nc-2*ISI_Length);fornEN=1:length(EbN0db)en=10^(EbN0db(nEN)/10);%将Eb/N0的db值转化成十进制数值sigma=sqrt(32/(2*en));%接收到的信号dempdemp=power_unitary_factor1*ray1+...power_unitary_factor2*ray2+...power_unitary_factor3*ray3+...(rand(1,2*Tlen*Nc)+randn(1,2*Tlen*Nc)*i)*sigma;dt=reshape(demp,32,Tlen)";%将walsh码重复为两次wal16_d(1:2:31)=wal16(8,1:16);wal16_d(2:2:32)=wal16(8,1:16);%解扩后rdata1为第一径输出rdata1=dt*wal16_d(1,:).";%将walsh码延迟半个码片wal16_delay1(1,2:32)=wal16_d(1,1:31);%解扩后rdata2为第二径输出rdata2=dt*wal16_delay1(1,:).";%将walsh码延迟一个码片wal16_delay2(1,3:32)=wal16_d(1,1:30); wal16_delay2(1,1:2)=wal16_d(1,31:32);%解扩后rdata3为第三径输出rdata3=dt*wal16_delay2(1,:).";p1=rdata1"*rdata1;p2=rdata2"*rdata2;p3=rdata3"*rdata3;p=p1+p2+p3;u1=p1/p;u2=p2/p;u3=p3/p;%最大比合并rd_m1=real(rdata1*u1+rdata2*u2+rdata3*u3);%等增益合并rd_m2=(real(rdata1+rdata2+rdata3))/3;%选择式合并u=[u1,u2,u3];maxu=max(u);if(maxu==u1)rd_m3=real(rdata1);elseif(maxu==u2)rd_m3=real(rdata2);elserd_m3=real(rdata3);endend%三种方法判决输出r_Data1=sign(rd_m1)";r_Data2=sign(rd_m2)";r_Data3=sign(rd_m3)";%计算误比特率Bit_Error_Number1=length(find(r_Data1(1:Tlen)~=s_initial(1:Tlen)));Bit_Error_Rate1(nEN)=Bit_Error_Number1/Tlen;Bit_Error_Number2=length(find(r_Data2(1:Tlen)~=s_initial(1:Tlen)));Bit_Error_Rate2(nEN)=Bit_Error_Number2/Tlen;Bit_Error_Number3=length(find(r_Data3(1:Tlen)~=s_initial(1:Tlen)));Bit_Error_Rate3(nEN)=Bit_Error_Number3/Tlen;end semilogy(EbN0db,Bit_Error_Rate1,"r*-");holdon;semilogy(EbN0db,Bit_Error_Rate2,"bo-");holdon;semilogy(EbN0db,Bit_Error_Rate3,"g.-");legend("最大比合并","等增益合并","选择式合并");xlabel("信噪比");ylabel("误比特率");title("三种主要分集合并方式性能比较");图7.5如下：2根接收天线时A=1;(通过改变A的值来改变信噪比，A取1到15)err=0;snr=sqrt(10^(A/20));fork=1:10000s=rand;ifs>0.5b=1;elseb=-1;endh1=randn;h2=randn;n1=randn;n2=randn;s1=snr*abs(h1)*b+n1*h1/abs(h1);s2=snr*abs(h2)*b+n2*h2/abs(h2);S=s1+s2;ifS>0;z=1;elsez=-1;endifz~=berr=err+1;endendber=err/10000我们把A依次输入1到15，可以得到15个运行结果，利用以下程序可以画出曲线图：x=1:1:15;y=[0.1553,0.1478,0.1316,0.1295,0.1166,0.1074,0.0941,0.0896,0.0863,0.0777,0.0733,0.0586,0.0551,0.0523,0.0489]; semilogy(x,y)图7.6如下：4根接收天线时A=1;err=0;snr=sqrt(10^(A/20));fork=1:10000s=rand;ifs>0.5b=1;elseb=-1;endh1=randn;h2=randn;h3=randn;h4=randn;n1=randn;n2=randn;n3=randn;n4=randn;s1=snr*abs(h1)*b+n1*h1/abs(h1);s2=snr*abs(h2)*b+n2*h2/abs(h2);s3=snr*abs(h3)*b+n3*h3/abs(h3);s4=snr*abs(h4)*b+n4*h4/abs(h4);S=s1+s2+s3+s4;ifS>0;z=1;elsez=-1;endifz~=berr=err+1;endendber=err/10000我们把A依次输入1到15，可以得到15个运行结果，利用以下程序可以画出曲线图：x=1:1:15;y=[0.0743,0.0675,0.0600,0.0484,0.0463,0.0380,0.0345,0.0292,0.0239,0.0190,0.0183,0.0145,0.0116,0.0104,0.0083]; semilogy(x,y)图7.7如下：6根接收天线时A=1;err=0;snr=sqrt(10^(A/20));fork=1:10000s=rand;ifs>0.5b=1;elseb=-1;endh1=randn;h2=randn;h3=randn;h4=randn;h5=randn;h6=randn;n1=randn;n2=randn;n3=randn;n4=randn;n5=randn;n6=randn;s1=snr*abs(h1)*b+n1*h1/abs(h1);s2=snr*abs(h2)*b+n2*h2/abs(h2);s3=snr*abs(h3)*b+n3*h3/abs(h3);s4=snr*abs(h4)*b+n4*h4/abs(h4);s5=snr*abs(h5)*b+n5*h5/abs(h5);s6=snr*abs(h6)*b+n6*h6/abs(h6);S=s1+s2+s3+s4+s5+s6;ifS>0;z=1;elsez=-1;endifz~=berr=err+1;end endber=err/10000我们把A依次输入1到15，可以得到15个运行结果，利用以下程序可以画出曲线图:x=1:1:15;y=[0.0360,0.0343,0.0281,0.0219,0.0191,0.0144,0.0140,0.0101,0.0084,0.0068,0.0056,0.0043,0.0030,0.0028,0.0016];semilogy(x,y)'