综述抗衰落技术在TD-LTE移动通信中的应用

王佳尧 贵州大学明德学院

1 衰落是移动通信的刽子手

移动通信主要依赖于电磁波信号。因而不可避免会被陆地大气层、气候变化、建筑物、森林以及湖泊等环境的影响。除此之外还会受到同频干扰、邻道干扰、互调干扰以及内部噪声的干扰。综合根据电磁波传输特性及传播机制来看，主要有以下几个方面：

1.1 自由空间的传输损耗（持续性）

即通常所讲的视距传播，主要为能量传输过程中的扩散而造成能量场的衰减。以A表示传输损耗，Pt表示基站发射功率，Pr表示手机接收功率，d表示基站与手机间的视距距离，在不考虑天线增益的情况下有：

损 耗（db）A=32.45+20lgf+20lgd，手 机 收 到 功 率（db）为Pr=Pt-A。

1.2 阴影衰落

即当电磁波通过高大的建筑物，森林或山峰时造成的损耗，表现较为明显的主要集中于城市或山区。

1.3 多径衰落

传输过程中无论是单天线还是多天线均会面临同样问题，限号均以天线为球心进行辐射，因而从发射天线至接收天线的路径除视距传播外，还有遇到障碍物时会造成反射、折射、绕射和散射等。该类型的衰落也构成了移动通信的主要特征。

1.4 多普勒频移

主要是由于移动台的快速移动造成频率接收时的波长变化，也即为频率的压缩或扩散。造成数字信号在同步时间上造成选择性衰落，也会造成编码解码的误差。且会随着移动速度的变化而变化。

无论是传输中的衰落还是噪声的干扰，都将严重影响移动通信的可靠性和有效性。

2 TD-LTE抗衰落技术

以自由空间为例，频率为2100MHz，基站与终端的距离相聚1km时的衰落可达98.89(db).根据我国（GB8702—2014）电磁环境控制要求,此时的终端接收的信号强度为-48.89(db)。加之其他衰落造成的影响，将难以保障终端的正常通信。如果以增大基站功率来克服衰落是不现实的，不仅不符合国家和国际相关要求，也会造成对其他更多系统的干扰。因而唯一的方法只能是采取相应的抗衰落技术。

2.1 分集技术

即为在相对独立的路径上发送相同的数据，终端接收数据后经过合适的集中合并，从而获得较好的接收效果。目前使用的分集技术包括用于多径衰落的微分集，用于阴影衰落的宏分集。

移动台将多个接收天线上的独立信号按照相应的规则合并为一路信号，再传送给调制解调器处理。目前使用的均为线性合并，如（图1）所示：根据不同支路选择不同的加权值，最终获得的信噪比是比较可观的。从而解决了独立信号衰落的影响。

2.2 扩频技术

在基站使用特定的扩频函数（如PN码）对编码进行频谱扩韩，使得发送信号频谱远大于原始信号频谱的方法。主要有直接序列扩频、跳时扩频、跳频扩频及任意组合应用的混合扩频等。

扩频后的信号具有抗干扰能力强，抗破解力度好，易于实现多址通信，易于定位等等。

2.3 纠错码技术

在原始信息码元中加入一定数量的监督码元而构成新的编码，成为差错控制编码，也称纠错码。当信号衰落时编码更容易变形或损坏，从而造成接收端无法准确判决而错误译码，使用纠错码技术后接收端可以进行部分错误编码的纠正。

Turbo码是常用编码之一，属于级联吗，是将两个编码合二为一，用（n1,k1,n2,k2）表示，内码为二进制码，外码为多进制码。虽然此编码抗随机错误和突发性错误能力强，但是编码器相对复杂，效率较低，也增加了相应成本。

2.4 均衡技术

深衰落时码间干扰会对通信造成严重的影响，甚至无法通信，因此需要对整个系统的传递函数进行校正，通常是在系统中插入一个可调滤波器如 (图2)，用以补偿系统函数。常用的有时域均衡与频域均衡两种。

2.5 MIMO多输入输出技术

是利用在发射端和接收端均采用多根天线进行信号的发送和接收，采用分离式多天线，能够有效的在发送接收端形成多个并行子信道，从而实现空间分集技术，不仅有效处理衰落问题，也给上下行通信提

图1-1

图1-2

3 结束语

TD-LTE网络的大面积商用且得到了用户的好评，证明了各种抗衰落技术的应用是非常有效且成熟的。伴随着移动互联网的应用和普及，移动通信技术也逐步走向更高级的5G应用道路。抗衰落技术也将进一步得到发展，如LDPC编码和Polar编码，相关实现方法及国际标准还需要得到市场的进一步验证，那时移动通信技术将会迎来一个更新的台阶。

[1]易著梁.黄继文等.4G移动通信技术与应用[M].人民邮电出版社,2017

[2]张玉艳.于翠波.移动通信技术[M].人民邮电出版社,2015