綜述抗衰落技術(shù)在TD-LTE移動通信中的應(yīng)用

王佳堯 貴州大學(xué)明德學(xué)院

1 衰落是移動通信的劊子手

移動通信主要依賴于電磁波信號。因而不可避免會被陸地大氣層、氣候變化、建筑物、森林以及湖泊等環(huán)境的影響。除此之外還會受到同頻干擾、鄰道干擾、互調(diào)干擾以及內(nèi)部噪聲的干擾。綜合根據(jù)電磁波傳輸特性及傳播機制來看，主要有以下幾個方面：

1.1 自由空間的傳輸損耗（持續(xù)性）

即通常所講的視距傳播，主要為能量傳輸過程中的擴散而造成能量場的衰減。以A表示傳輸損耗，Pt表示基站發(fā)射功率，Pr表示手機接收功率，d表示基站與手機間的視距距離，在不考慮天線增益的情況下有：

損 耗（db）A=32.45+20lgf+20lgd，手 機 收 到 功 率（db）為Pr=Pt-A。

1.2 陰影衰落

即當(dāng)電磁波通過高大的建筑物，森林或山峰時造成的損耗，表現(xiàn)較為明顯的主要集中于城市或山區(qū)。

1.3 多徑衰落

傳輸過程中無論是單天線還是多天線均會面臨同樣問題，限號均以天線為球心進行輻射，因而從發(fā)射天線至接收天線的路徑除視距傳播外，還有遇到障礙物時會造成反射、折射、繞射和散射等。該類型的衰落也構(gòu)成了移動通信的主要特征。

1.4 多普勒頻移

主要是由于移動臺的快速移動造成頻率接收時的波長變化，也即為頻率的壓縮或擴散。造成數(shù)字信號在同步時間上造成選擇性衰落，也會造成編碼解碼的誤差。且會隨著移動速度的變化而變化。

無論是傳輸中的衰落還是噪聲的干擾，都將嚴(yán)重影響移動通信的可靠性和有效性。

2 TD-LTE抗衰落技術(shù)

以自由空間為例，頻率為2100MHz，基站與終端的距離相聚1km時的衰落可達98.89(db).根據(jù)我國（GB8702—2014）電磁環(huán)境控制要求,此時的終端接收的信號強度為-48.89(db)。加之其他衰落造成的影響，將難以保障終端的正常通信。如果以增大基站功率來克服衰落是不現(xiàn)實的，不僅不符合國家和國際相關(guān)要求，也會造成對其他更多系統(tǒng)的干擾。因而唯一的方法只能是采取相應(yīng)的抗衰落技術(shù)。

2.1 分集技術(shù)

即為在相對獨立的路徑上發(fā)送相同的數(shù)據(jù)，終端接收數(shù)據(jù)后經(jīng)過合適的集中合并，從而獲得較好的接收效果。目前使用的分集技術(shù)包括用于多徑衰落的微分集，用于陰影衰落的宏分集。

移動臺將多個接收天線上的獨立信號按照相應(yīng)的規(guī)則合并為一路信號，再傳送給調(diào)制解調(diào)器處理。目前使用的均為線性合并，如（圖1）所示：根據(jù)不同支路選擇不同的加權(quán)值，最終獲得的信噪比是比較可觀的。從而解決了獨立信號衰落的影響。

2.2 擴頻技術(shù)

在基站使用特定的擴頻函數(shù)（如PN碼）對編碼進行頻譜擴韓，使得發(fā)送信號頻譜遠大于原始信號頻譜的方法。主要有直接序列擴頻、跳時擴頻、跳頻擴頻及任意組合應(yīng)用的混合擴頻等。

擴頻后的信號具有抗干擾能力強，抗破解力度好，易于實現(xiàn)多址通信，易于定位等等。

2.3 糾錯碼技術(shù)

在原始信息碼元中加入一定數(shù)量的監(jiān)督碼元而構(gòu)成新的編碼，成為差錯控制編碼，也稱糾錯碼。當(dāng)信號衰落時編碼更容易變形或損壞，從而造成接收端無法準(zhǔn)確判決而錯誤譯碼，使用糾錯碼技術(shù)后接收端可以進行部分錯誤編碼的糾正。

Turbo碼是常用編碼之一，屬于級聯(lián)嗎，是將兩個編碼合二為一，用（n1,k1,n2,k2）表示，內(nèi)碼為二進制碼，外碼為多進制碼。雖然此編碼抗隨機錯誤和突發(fā)性錯誤能力強，但是編碼器相對復(fù)雜，效率較低，也增加了相應(yīng)成本。

2.4 均衡技術(shù)

深衰落時碼間干擾會對通信造成嚴(yán)重的影響，甚至無法通信，因此需要對整個系統(tǒng)的傳遞函數(shù)進行校正，通常是在系統(tǒng)中插入一個可調(diào)濾波器如 (圖2)，用以補償系統(tǒng)函數(shù)。常用的有時域均衡與頻域均衡兩種。

2.5 MIMO多輸入輸出技術(shù)

是利用在發(fā)射端和接收端均采用多根天線進行信號的發(fā)送和接收，采用分離式多天線，能夠有效的在發(fā)送接收端形成多個并行子信道，從而實現(xiàn)空間分集技術(shù)，不僅有效處理衰落問題，也給上下行通信提

圖1-1

圖1-2

3 結(jié)束語

TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的大面積商用且得到了用戶的好評，證明了各種抗衰落技術(shù)的應(yīng)用是非常有效且成熟的。伴隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和普及，移動通信技術(shù)也逐步走向更高級的5G應(yīng)用道路?？顾ヂ浼夹g(shù)也將進一步得到發(fā)展，如LDPC編碼和Polar編碼，相關(guān)實現(xiàn)方法及國際標(biāo)準(zhǔn)還需要得到市場的進一步驗證，那時移動通信技術(shù)將會迎來一個更新的臺階。

[1]易著梁.黃繼文等.4G移動通信技術(shù)與應(yīng)用[M].人民郵電出版社,2017

[2]張玉艷.于翠波.移動通信技術(shù)[M].人民郵電出版社,2015