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第 23 卷 第 4 期
2003 年 12 月
南 京 邮 电 学 院 学 报
Journal of Nanjing University of Posts and Telecommunications
Vol. 23 No. 4
Dec. 2003
文章编号: 1000- 1972( 2003) 04- 0051- 05
收稿日期: 2003-04-29; 修回日期: 2003-09-22
Nakagami 衰落环境下合并接收的性能分析
王保云, 郑宝玉
南京邮电学院 信息工程系, 江苏 南京 210003
摘 要: 对最大比值合并、等增益合并及 选择性合并等合并技 术进行了 归纳与总结, 给出 了各种调 制方
法在 Nakagami 信道下的平均错误概 率的精 确表达 式或近 似表达式。 同时还 给出了 相应 的计 算方
法。对这类研究中的主要理论工具 进行了总结与分析。最后还讨论了这方面值得进一步研究的一
些问题。
关键词: 分集接收; 最大比值合 并; 等增益合并; 选择性合并; Nakagami 衰落信道
中图分类号: TN911.3 文献标识码: A
1 引 言
在无线通信中, 定量分析通信系统在多径衰落
信道下的性能是非常必需的。寻求准确的计算公式
以计算错误概率等性能指标是近年来众多研究者非
常关注的课题
[ 1~ 10]
。对衰落信道, 有 3 种广泛采用
的统计模型: Rayleigh 信道, Rician 信道, 以及 Nakaga-
mi 衰落信道。而针对 Nakagami 衰落信道 的研究成
为近年来非常活跃的领域。主要原因大致有 3 个方
面:
( 1) Nakagami 衰落不仅可以描述快衰落也可以
描述慢衰落;
( 2) 物理方面的原因也是一个重要因素, 它与
试验测量所得的数据非常吻合, 因此能够很好地描
述无线通信中的真实信道;
( 3) 它可包含 Rayleigh 衰落作为其特殊形式, 而
在数学处理上相对 Rician 衰落来要容易处理
[ 7]
。
在多径衰落环境下, 合并技术可有效地提高信
噪比从而降低错误概率
[ 11]
。本文对 Nakagami 衰落
环境下合并接收的性能分析方面的研究进 行了归
纳, 总结了平均错误概率的闭式表达式。深入地分
析了推导过程中需要用到若干理论工具和一定的技
巧。最后, 还提出了若干值得进一步研究的问题。
2 系统模型
考虑如下分集接收系统
r
k
( t ) = a
k
e
- j
k
s( t ) + n
k
( t )
k = 1, 2, …, L ; 0 ≤ t ≤ T
S
( 1)
其中, s ( t ) 是复值基带信号, 它的平均符号能量为
2ES ; rl ( t ) 是第 l 个分集分支的接收信号; l 是随机
幅度, 它服从某种概率分布;
l
是随机相位; n
l
( t ) 是
零均值复值正态分布, 其双边功率镨密度为 2N
0
。
令 l 表示第l 个分集分支的瞬时信噪比, 定义
为
l
=
2
l
E
s
/ N
0
( 2)
它的分布密度函数及矩生成函数可由
1
的密度函
数通过式( 2) 求出, 下一节对 Nakagami 衰落信道给出
了相应的函数表达式。
合并接收技术主要是解决如何充分利用 L 个分
集分支的接收信号
l
( t ) 以改善最终输出信号的信
噪比, 从 而改善 接收质量。目前主要的合并方法
有: 最大比值合并( Maximal Ratio Combining, 简记为
MRC) , 等增益合并( Equal Gain Combining, 简 记为
EGC) , 选择性合并( Selection Combining, 简记为 SC) 。
3 Nakagami 信道模型及其矩生成函
数
在这一部分, 给出在 Nakagami 衰落信道模型下
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