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問(wèn)題已開(kāi)啟
(普通問(wèn)題)
在同一扇區(qū)中采用2根RX天線(xiàn)，用專(zhuān)用術(shù)語(yǔ)描述它采用的是哪一種分集接收方式？
在同一扇區(qū)中采用2根RX天線(xiàn)，用專(zhuān)用術(shù)語(yǔ)描述它采用的是哪一種分集接收方式？
提問(wèn)者:
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問(wèn)題答案
( 2 )
2根RX單極化天線(xiàn)？
一般收發(fā)分集方式有 1發(fā)1收、1發(fā)2收、2發(fā)2收
不知道有沒(méi)有你需要的答案
一般收發(fā)分集方式有 1發(fā)1收、1發(fā)2收、2發(fā)2收
不知道有沒(méi)有你需要的答案
回答者：
p228233156
回答時(shí)間：2010-04-15 17:06
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這個(gè)應(yīng)該是空間分集！
衰落效應(yīng)是影響無(wú)線(xiàn)通信質(zhì)量的主要因素之一。其中的快衰落深度可達(dá)30~40dB，如果想利用加大發(fā)射功率、增加天線(xiàn)尺寸和高度等方法來(lái)克服這種深衰落是不現(xiàn)實(shí)的，而且會(huì)造成對(duì)其它電臺(tái)的干擾。而采用分集方法即在若干個(gè)支路上接收相互間相關(guān)性很小的載有同一消息的信號(hào)，然后通過(guò)合并技術(shù)再將各個(gè)支路信號(hào)合并輸出，那么便可在接收終端上大大降低深衰落的概率。相應(yīng)的還需要采用分集接收技術(shù)減輕衰落的影響，以獲得分集增益，提高接收靈敏度，這種技術(shù)已廣泛應(yīng)用于包括移動(dòng)通信，短波通信等隨參信道中。在第二和第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，這些分集接收技術(shù)都已得到了廣泛應(yīng)用。
分集接受技術(shù)是一項(xiàng)主要的抗衰落技術(shù)，他可以大大提高多徑衰落信道傳輸下的可靠性，在實(shí)際的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，移動(dòng)臺(tái)常常工作在城市建筑群或其他復(fù)雜的地理環(huán)境中，而且移動(dòng)的速度和方向是任意的。發(fā)送的信號(hào)經(jīng)過(guò)反射、散射等的傳播路徑后，到達(dá)接收端的信號(hào)往往是多個(gè)幅度和相位各不相同的信號(hào)的疊加，使接收到的信號(hào)幅度出現(xiàn)隨機(jī)起伏變化，形成多徑衰落。不同路徑的信號(hào)分量具有不同的傳播時(shí)延、相位和振幅，并附加有信道噪聲，它們的疊加會(huì)使復(fù)合信號(hào)相互抵消或增強(qiáng)，導(dǎo)致嚴(yán)重的衰落。這種衰落會(huì)降低可獲得的有用信號(hào)功率并增加干擾的影響，使得接收機(jī)的接收信號(hào)產(chǎn)生失真、波形展寬、波形重疊和畸變，甚至造成通信系統(tǒng)解調(diào)器輸出出現(xiàn)大量差錯(cuò)，以至完全不能通信。此外，如果發(fā)射機(jī)或接收機(jī)處于移動(dòng)狀態(tài)，或者信道環(huán)境發(fā)生變化，會(huì)引起信道特性隨時(shí)間隨機(jī)變化，接收到的信號(hào)由于多普勒效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生更為嚴(yán)重的失真。在實(shí)際的移動(dòng)通信中，除了多徑衰落外還有陰影衰落。當(dāng)信號(hào)受到高大建筑物（例如移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)到背離基站的大樓面前）或地形起伏等的阻擋，接收到的信號(hào)幅度將降低。另外，氣象條件等的變化也都影響信號(hào)的傳播，使接收到的信號(hào)幅度和相位發(fā)生變化。這些都是移動(dòng)信道獨(dú)有的特性，它給移動(dòng)通信帶來(lái)了不利的影響。
為了提高移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能，可以采用分集，均衡和信道編碼這3種技術(shù)來(lái)改進(jìn)接收信號(hào)質(zhì)量，它們既可以單獨(dú)使用，也可以組合使用。
根據(jù)信號(hào)論原理，若有其他衰減程度的原發(fā)送信號(hào)副本提供給接收機(jī)，則有助于接收信號(hào)的正確判決。這種通過(guò)提供傳送信號(hào)多個(gè)副本來(lái)提高接收信號(hào)正確判決率的方法被稱(chēng)為分集。分集技術(shù)是用來(lái)補(bǔ)償衰落信道損耗的，它通常利用無(wú)線(xiàn)傳播環(huán)境中同一信號(hào)的獨(dú)立樣本之間不相關(guān)的特點(diǎn)，使用一定的信號(hào)合并技術(shù)改善接收信號(hào)，來(lái)抵抗衰落引起的不良影響。空間分集手段可以克服空間選擇性衰落，但是分集接收機(jī)之間的距離要滿(mǎn)足大于3倍波長(zhǎng)的基本條件。
分集的基本原理是通過(guò)多個(gè)信道（時(shí)間、頻率或者空間）接收到承載相同信息的多個(gè)副本，由于多個(gè)信道的傳輸特性不同，信號(hào)多個(gè)副本的衰落就不會(huì)相同。接收機(jī)使用多個(gè)副本包含的信息能比較正確的恢復(fù)出原發(fā)送信號(hào)。如果不采用分集技術(shù)，在噪聲受限的條件下，發(fā)射機(jī)必須要發(fā)送較高的功率，才能保證信道情況較差時(shí)鏈路正常連接。在移動(dòng)無(wú)線(xiàn)環(huán)境中，由于手持終端的電池容量非常有限，所以反向鏈路中所能獲得的功率也非常有限，而采用分集方法可以降低發(fā)射功率，這在移動(dòng)通信中非常重要。
分集技術(shù)包括2個(gè)方面：一是分散傳輸,使接收機(jī)能夠獲得多個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的、攜帶同一信息的衰落信號(hào);二是集中處理,即把接收機(jī)收到的多個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的衰落信號(hào)進(jìn)行合并以降低衰落的影響。因此，要獲得分集效果最重要的條件是各個(gè)信號(hào)之間應(yīng)該是“不相關(guān)”的。
總結(jié)起來(lái),發(fā)射分集技術(shù)的實(shí)質(zhì)可以認(rèn)為是涉及到空間、時(shí)間、頻率、相位和編碼多種資源相互組合的一種多天線(xiàn)
技術(shù)。根據(jù)所涉及資源的不同,可分為如下幾個(gè)大類(lèi)：
1.空間分集
我們知道在移動(dòng)通信中，空間略有變動(dòng)就可能出現(xiàn)較大的場(chǎng)強(qiáng)變化。當(dāng)使用兩個(gè)接收信道時(shí)，它們受到的衰落影響是不相關(guān)的，且二者在同一時(shí)刻經(jīng)受深衰落谷點(diǎn)影響的可能性也很小，因此這一設(shè)想引出了利用兩副接收天線(xiàn)的方案，獨(dú)立地接收同一信號(hào)，再合并輸出，衰落的程度能被大大地減小，這就是空間分集。
空間分集是利用場(chǎng)強(qiáng)隨空間的隨機(jī)變化實(shí)現(xiàn)的，空間距離越大，多徑傳播的差異就越大，所接收?qǐng)鰪?qiáng)的相關(guān)性就越小。這里所提相關(guān)性是個(gè)統(tǒng)計(jì)術(shù)語(yǔ)，表明信號(hào)間相似的程度，因此必須確定必要的空間距離。經(jīng)過(guò)測(cè)試和統(tǒng)計(jì)，CCIR建議為了獲得滿(mǎn)意的分集效果，移動(dòng)單元兩天線(xiàn)間距大于0.6個(gè)波長(zhǎng)，即d>0.61，并且最好選在l/4的奇數(shù)倍附近。若減小天線(xiàn)間距，即使小到1/4，也能起到相當(dāng)好的分集效果。
空間分集分為空間分集發(fā)送和空間分集接收兩個(gè)系統(tǒng)。其中空間分集接收是在空間不同的垂直高度上設(shè)置幾副天線(xiàn)，同時(shí)接收一個(gè)發(fā)射天線(xiàn)的微波信號(hào)，然后合成或選擇其中一個(gè)強(qiáng)信號(hào)，這種方式稱(chēng)為空間分集接收。接收端天線(xiàn)之間的距離應(yīng)大于波長(zhǎng)的一半，以保證接收天線(xiàn)輸出信號(hào)的衰落特性是相互獨(dú)立的，也就是說(shuō)，當(dāng)某一副接收天線(xiàn)的輸出信號(hào)很低時(shí)，其他接收天線(xiàn)的輸出則不一定在這同一時(shí)刻也出現(xiàn)幅度低的現(xiàn)象，經(jīng)相應(yīng)的合并電路從中選出信號(hào)幅度較大、信噪比最佳的一路，得到一個(gè)總的接收天線(xiàn)輸出信號(hào)。這樣就降低了信道衰落的影響，改善了傳輸?shù)目煽啃浴?span style='display:none'>K:JFD()$#_*(本文來(lái)自移動(dòng)通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
空間分集接收的優(yōu)點(diǎn)是分集增益高，缺點(diǎn)是還需另外單獨(dú)的接收天線(xiàn)。
2.頻率分集
頻率分集是采用兩個(gè)或兩個(gè)以上具有一定頻率間隔的微波頻率同時(shí)發(fā)送和接收同一信息，然后進(jìn)行合成或選擇，利用位于不同頻段的信號(hào)經(jīng)衰落信道后在統(tǒng)計(jì)上的不相關(guān)特性，即不同頻段衰落統(tǒng)計(jì)特性上的差異，來(lái)實(shí)現(xiàn)抗頻率選擇性衰落的功能。實(shí)現(xiàn)時(shí)可以將待發(fā)送的信息分別調(diào)制在頻率不相關(guān)的載波上發(fā)射，所謂頻率不相關(guān)的載波是指當(dāng)不同的載波之間的間隔大于頻率相干區(qū)間，即載波頻率的間隔應(yīng)滿(mǎn)足:
分集技術(shù)
式中：
△f為載波頻率間隔，Bc為相關(guān)帶寬，△Tm為最大多徑時(shí)延差。
當(dāng)采用兩個(gè)微波頻率時(shí)，稱(chēng)為二重頻率分集。同空間分集系統(tǒng)一樣，在頻率分集系統(tǒng)中要求兩個(gè)分集接收信號(hào)相關(guān)性較小(即頻率相關(guān)性較小)，只有這樣，才不會(huì)使兩個(gè)微波頻率在給定的路由上同時(shí)發(fā)生深衰落，并獲得較好的頻率分集改善效果。在一定的范圍內(nèi)兩個(gè)微波頻率f1與f2相差，即頻率間隔△ f=f2-f1越大，兩個(gè)不同頻率信號(hào)之間衰落的相關(guān)性越小。
頻率分集與空間分集相比較，其優(yōu)點(diǎn)是在接收端可以減少接受天線(xiàn)及相應(yīng)設(shè)備的數(shù)量，缺點(diǎn)是要占用更多的頻帶資源，所以，一般又稱(chēng)它為帶內(nèi)(頻帶內(nèi))分集，并且在發(fā)送端可能需要采用多個(gè)發(fā)射機(jī)。
3.時(shí)間分集
時(shí)間分集是將同一信號(hào)在不同時(shí)間區(qū)間多次重發(fā)，只要各次發(fā)送時(shí)間間隔足夠大，則各次發(fā)送降格出現(xiàn)的衰落將是相互獨(dú)立統(tǒng)計(jì)的。時(shí)間分集正是利用這些衰落在統(tǒng)計(jì)上互不相關(guān)的特點(diǎn)，即時(shí)間上衰落統(tǒng)計(jì)特性上的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)抗時(shí)間選擇性衰落的功能。為了保證重復(fù)發(fā)送的數(shù)字信號(hào)具有獨(dú)立的衰落特性，重復(fù)發(fā)送的時(shí)間間隔應(yīng)該滿(mǎn)足：
分集技術(shù)
fm為衰落頻率，V為移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度，最后一個(gè)參數(shù)為工作波長(zhǎng)。
若移動(dòng)臺(tái)是靜止的，則移動(dòng)速度v=0，此時(shí)要求重復(fù)發(fā)送的時(shí)間間隔才為無(wú)窮大。這表明時(shí)間分集對(duì)于靜止?fàn)顟B(tài)的移動(dòng)臺(tái)是無(wú)效果的。時(shí)間分集與空間分集相比較，優(yōu)點(diǎn)是減少了接收天線(xiàn)及相應(yīng)設(shè)備的數(shù)目，缺點(diǎn)是占用時(shí)隙資源增大了開(kāi)銷(xiāo)，降低了傳輸效率。
4.極化分集
在移動(dòng)環(huán)境下,兩副在同一地點(diǎn),極化方向相互正交的天線(xiàn)發(fā)出的信號(hào)呈現(xiàn)出不相關(guān)的衰落特性。利用這一特點(diǎn),在收發(fā)端分別裝上垂直極化天線(xiàn)和水平極化天線(xiàn),就可以得到2 路衰落特性不相關(guān)的信號(hào)。所謂定向雙極化天線(xiàn)就是把垂直極化和水平極化兩副接收天線(xiàn)集成到一個(gè)物理實(shí)體中，通過(guò)極化分集接收來(lái)達(dá)到空間分集接收的效果，所以極化分集實(shí)際上是空間分集的特殊情況,其分集支路只有2 路。
這種方法的優(yōu)點(diǎn)是它只需一根天線(xiàn)，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省空間，缺點(diǎn)是它的分集接收效果低于空間分集接收天線(xiàn)，并且由于發(fā)射功率要分配到兩副天線(xiàn)上，將會(huì)造成3dB的信號(hào)功率損失。分集增益依賴(lài)于天線(xiàn)間不相關(guān)特性的好壞，通過(guò)在水平或垂直方向上天線(xiàn)位置間的分離來(lái)實(shí)現(xiàn)空間分集。
而且若采用交叉極化天線(xiàn)，同樣需要滿(mǎn)足這種隔離度要求。對(duì)于極化分集的雙極化天線(xiàn)來(lái)說(shuō)，天線(xiàn)中兩個(gè)交叉極化輻射源的正交性是決定微波信號(hào)上行鏈路分集增益的主要因素。該分集增益依賴(lài)于雙極化天線(xiàn)中兩個(gè)交叉極化輻射源是否在相同的覆蓋區(qū)域內(nèi)提供了相同的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)。兩個(gè)交叉極化輻射源要求具有很好的正交特性，并且在整個(gè)120“扇區(qū)及切換重疊區(qū)內(nèi)保持很好的水平跟蹤特性，代替空間分集天線(xiàn)所取得的覆蓋效果。為了獲得好的覆蓋效果，要求天線(xiàn)在整個(gè)扇區(qū)范圍內(nèi)均具有高的交叉極化分辨率。雙極化天線(xiàn)在整個(gè)扇區(qū)范圍內(nèi)的正交特性，即兩個(gè)分集接收天線(xiàn)端口信號(hào)的不相關(guān)性，決定了雙極化天線(xiàn)總的分集效果。為了在雙極化天線(xiàn)的兩個(gè)分集接收端口獲得較好的信號(hào)不相關(guān)特性，兩個(gè)端口之間的隔離度通常要求達(dá)到30dB以上。
分集技術(shù)是研究如何充分利用傳輸中的多徑信號(hào)能量，以改善傳輸?shù)目煽啃�，它也是一�?xiàng)研究利用信號(hào)的基本參量在時(shí)域、頻域與空域中，如何分散開(kāi)又如何收集起來(lái)的技術(shù)�！胺帧迸c“集”是一對(duì)矛盾，在接收端取得若干條相互獨(dú)立的支路信號(hào)以后，可以通過(guò)合并技術(shù)來(lái)得到分集增益。從合并所處的位置來(lái)看，合并可以在檢測(cè)器以前，即在中頻和射頻上進(jìn)行合并，且多半是在中頻上合并；合并也可以在檢測(cè)器以后，即在基帶上進(jìn)行合并。合并時(shí)采用的準(zhǔn)則與方式主要分為四種：最大比值合并（MRC:Maximal Ratio Combining）、等增益合并(EGC:Equal Gain Combining)、選擇式合并(SC:Selection Combining)和切換合并（Switching Combining）。
1.最大比合并
在接收端由多個(gè)分集支路，經(jīng)過(guò)相位調(diào)整后，按照適當(dāng)?shù)脑鲆嫦禂?shù)，同相相加，再送入檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。在接受端各個(gè)不相關(guān)的分集支路經(jīng)過(guò)相位校正，并按適當(dāng)?shù)目勺冊(cè)鲆婕訖?quán)再相加后送入檢測(cè)器進(jìn)行相干檢測(cè)。在做的時(shí)候可以設(shè)定第i個(gè)支路的可變?cè)鲆婕訖?quán)系數(shù)為該分集之路的信號(hào)幅度與噪聲功率之比。
最大比合并方案在收端只需對(duì)接收信號(hào)做線(xiàn)性處理，然后利用最大似然檢測(cè)即可還原出發(fā)端的原始信息。其譯碼過(guò)程簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)。合并增益與分集支路數(shù)N 成正比。
2.等增益合并
等增益合并原理
等增益合并也稱(chēng)為相位均衡，僅僅對(duì)信道的相位偏移進(jìn)行校正而幅度不做校正。等增益合并不是任何意義上的最佳合并方式，只有假設(shè)每一路信號(hào)的信噪比相同的情況下，在信噪比最大化的意義上，它才是最佳的。它輸出的結(jié)果是各路信號(hào)幅值的疊加。對(duì)CDMA系統(tǒng)，它維持了接收信號(hào)中各用戶(hù)信號(hào)間的正交性狀態(tài)，即認(rèn)可衰落在各個(gè)通道間造成的差異，也不影響系統(tǒng)的信噪比。當(dāng)在某些系統(tǒng)中對(duì)接收信號(hào)的幅度測(cè)量不便時(shí)選用EGC。
當(dāng)N （分集重?cái)?shù)）較大時(shí)，等增益合并與最大比值合并后相差不多，約僅差1dB 左右。等增益合并實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，其設(shè)備也簡(jiǎn)單。
3.選擇式合并
選擇式合并系統(tǒng)
采用選擇式合并技術(shù)時(shí)， N 個(gè)接收機(jī)的輸出信號(hào)先送入選擇邏輯，選擇邏輯再?gòu)腘 個(gè)接收信號(hào)中選擇具有最高基帶信噪比的基帶信號(hào)作為輸出。每增加一條分集支路，對(duì)選擇式分集輸出信噪比的貢獻(xiàn)僅為總分集支路數(shù)的倒數(shù)倍。
4.切換合并
切換合并原理圖
接收機(jī)掃描所有的分集支路，并選擇SNR 在特定的預(yù)設(shè)門(mén)限之上的特定分支。在該信號(hào)的SNR 降低到所設(shè)的門(mén)限值之下之前，選擇該信號(hào)作為輸出信號(hào)。當(dāng)SNR 低于設(shè)定的門(mén)限時(shí)，接收機(jī)開(kāi)始重新掃描并切換到另一個(gè)分支，該方案也稱(chēng)為掃描合并。由于切換合并并非連續(xù)選擇最好的瞬間信號(hào)，因此他比選擇合并可能要差一些。但是，由于切換合并并不需要同時(shí)連續(xù)不停的監(jiān)視所有的分集支路，因此這種方法要簡(jiǎn)單得多。
對(duì)選擇合并和切換合并而言，兩者的輸出信號(hào)都是只等于所有分集支路中的一個(gè)信號(hào)。另外，它們也不需要知道信道狀態(tài)信息。因此，這兩種方案既可用于相干調(diào)制也可用于非相干調(diào)制。
衰落效應(yīng)是影響無(wú)線(xiàn)通信質(zhì)量的主要因素之一。其中的快衰落深度可達(dá)30~40dB，如果想利用加大發(fā)射功率、增加天線(xiàn)尺寸和高度等方法來(lái)克服這種深衰落是不現(xiàn)實(shí)的，而且會(huì)造成對(duì)其它電臺(tái)的干擾。而采用分集方法即在若干個(gè)支路上接收相互間相關(guān)性很小的載有同一消息的信號(hào)，然后通過(guò)合并技術(shù)再將各個(gè)支路信號(hào)合并輸出，那么便可在接收終端上大大降低深衰落的概率。相應(yīng)的還需要采用分集接收技術(shù)減輕衰落的影響，以獲得分集增益，提高接收靈敏度，這種技術(shù)已廣泛應(yīng)用于包括移動(dòng)通信，短波通信等隨參信道中。在第二和第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，這些分集接收技術(shù)都已得到了廣泛應(yīng)用。
分集接受技術(shù)是一項(xiàng)主要的抗衰落技術(shù)，他可以大大提高多徑衰落信道傳輸下的可靠性，在實(shí)際的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，移動(dòng)臺(tái)常常工作在城市建筑群或其他復(fù)雜的地理環(huán)境中，而且移動(dòng)的速度和方向是任意的。發(fā)送的信號(hào)經(jīng)過(guò)反射、散射等的傳播路徑后，到達(dá)接收端的信號(hào)往往是多個(gè)幅度和相位各不相同的信號(hào)的疊加，使接收到的信號(hào)幅度出現(xiàn)隨機(jī)起伏變化，形成多徑衰落。不同路徑的信號(hào)分量具有不同的傳播時(shí)延、相位和振幅，并附加有信道噪聲，它們的疊加會(huì)使復(fù)合信號(hào)相互抵消或增強(qiáng)，導(dǎo)致嚴(yán)重的衰落。這種衰落會(huì)降低可獲得的有用信號(hào)功率并增加干擾的影響，使得接收機(jī)的接收信號(hào)產(chǎn)生失真、波形展寬、波形重疊和畸變，甚至造成通信系統(tǒng)解調(diào)器輸出出現(xiàn)大量差錯(cuò)，以至完全不能通信。此外，如果發(fā)射機(jī)或接收機(jī)處于移動(dòng)狀態(tài)，或者信道環(huán)境發(fā)生變化，會(huì)引起信道特性隨時(shí)間隨機(jī)變化，接收到的信號(hào)由于多普勒效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生更為嚴(yán)重的失真。在實(shí)際的移動(dòng)通信中，除了多徑衰落外還有陰影衰落。當(dāng)信號(hào)受到高大建筑物（例如移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)到背離基站的大樓面前）或地形起伏等的阻擋，接收到的信號(hào)幅度將降低。另外，氣象條件等的變化也都影響信號(hào)的傳播，使接收到的信號(hào)幅度和相位發(fā)生變化。這些都是移動(dòng)信道獨(dú)有的特性，它給移動(dòng)通信帶來(lái)了不利的影響。
為了提高移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能，可以采用分集，均衡和信道編碼這3種技術(shù)來(lái)改進(jìn)接收信號(hào)質(zhì)量，它們既可以單獨(dú)使用，也可以組合使用。
根據(jù)信號(hào)論原理，若有其他衰減程度的原發(fā)送信號(hào)副本提供給接收機(jī)，則有助于接收信號(hào)的正確判決。這種通過(guò)提供傳送信號(hào)多個(gè)副本來(lái)提高接收信號(hào)正確判決率的方法被稱(chēng)為分集。分集技術(shù)是用來(lái)補(bǔ)償衰落信道損耗的，它通常利用無(wú)線(xiàn)傳播環(huán)境中同一信號(hào)的獨(dú)立樣本之間不相關(guān)的特點(diǎn)，使用一定的信號(hào)合并技術(shù)改善接收信號(hào)，來(lái)抵抗衰落引起的不良影響。空間分集手段可以克服空間選擇性衰落，但是分集接收機(jī)之間的距離要滿(mǎn)足大于3倍波長(zhǎng)的基本條件。
分集的基本原理是通過(guò)多個(gè)信道（時(shí)間、頻率或者空間）接收到承載相同信息的多個(gè)副本，由于多個(gè)信道的傳輸特性不同，信號(hào)多個(gè)副本的衰落就不會(huì)相同。接收機(jī)使用多個(gè)副本包含的信息能比較正確的恢復(fù)出原發(fā)送信號(hào)。如果不采用分集技術(shù)，在噪聲受限的條件下，發(fā)射機(jī)必須要發(fā)送較高的功率，才能保證信道情況較差時(shí)鏈路正常連接。在移動(dòng)無(wú)線(xiàn)環(huán)境中，由于手持終端的電池容量非常有限，所以反向鏈路中所能獲得的功率也非常有限，而采用分集方法可以降低發(fā)射功率，這在移動(dòng)通信中非常重要。
分集技術(shù)包括2個(gè)方面：一是分散傳輸,使接收機(jī)能夠獲得多個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的、攜帶同一信息的衰落信號(hào);二是集中處理,即把接收機(jī)收到的多個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的衰落信號(hào)進(jìn)行合并以降低衰落的影響。因此，要獲得分集效果最重要的條件是各個(gè)信號(hào)之間應(yīng)該是“不相關(guān)”的。
總結(jié)起來(lái),發(fā)射分集技術(shù)的實(shí)質(zhì)可以認(rèn)為是涉及到空間、時(shí)間、頻率、相位和編碼多種資源相互組合的一種多天線(xiàn)
技術(shù)。根據(jù)所涉及資源的不同,可分為如下幾個(gè)大類(lèi)：
1.空間分集
我們知道在移動(dòng)通信中，空間略有變動(dòng)就可能出現(xiàn)較大的場(chǎng)強(qiáng)變化。當(dāng)使用兩個(gè)接收信道時(shí)，它們受到的衰落影響是不相關(guān)的，且二者在同一時(shí)刻經(jīng)受深衰落谷點(diǎn)影響的可能性也很小，因此這一設(shè)想引出了利用兩副接收天線(xiàn)的方案，獨(dú)立地接收同一信號(hào)，再合并輸出，衰落的程度能被大大地減小，這就是空間分集。
空間分集是利用場(chǎng)強(qiáng)隨空間的隨機(jī)變化實(shí)現(xiàn)的，空間距離越大，多徑傳播的差異就越大，所接收?qǐng)鰪?qiáng)的相關(guān)性就越小。這里所提相關(guān)性是個(gè)統(tǒng)計(jì)術(shù)語(yǔ)，表明信號(hào)間相似的程度，因此必須確定必要的空間距離。經(jīng)過(guò)測(cè)試和統(tǒng)計(jì)，CCIR建議為了獲得滿(mǎn)意的分集效果，移動(dòng)單元兩天線(xiàn)間距大于0.6個(gè)波長(zhǎng)，即d>0.61，并且最好選在l/4的奇數(shù)倍附近。若減小天線(xiàn)間距，即使小到1/4，也能起到相當(dāng)好的分集效果。
空間分集分為空間分集發(fā)送和空間分集接收兩個(gè)系統(tǒng)。其中空間分集接收是在空間不同的垂直高度上設(shè)置幾副天線(xiàn)，同時(shí)接收一個(gè)發(fā)射天線(xiàn)的微波信號(hào)，然后合成或選擇其中一個(gè)強(qiáng)信號(hào)，這種方式稱(chēng)為空間分集接收。接收端天線(xiàn)之間的距離應(yīng)大于波長(zhǎng)的一半，以保證接收天線(xiàn)輸出信號(hào)的衰落特性是相互獨(dú)立的，也就是說(shuō)，當(dāng)某一副接收天線(xiàn)的輸出信號(hào)很低時(shí)，其他接收天線(xiàn)的輸出則不一定在這同一時(shí)刻也出現(xiàn)幅度低的現(xiàn)象，經(jīng)相應(yīng)的合并電路從中選出信號(hào)幅度較大、信噪比最佳的一路，得到一個(gè)總的接收天線(xiàn)輸出信號(hào)。這樣就降低了信道衰落的影響，改善了傳輸?shù)目煽啃浴?span style='display:none'>K:JFD()$#_*(本文來(lái)自移動(dòng)通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
空間分集接收的優(yōu)點(diǎn)是分集增益高，缺點(diǎn)是還需另外單獨(dú)的接收天線(xiàn)。
2.頻率分集
頻率分集是采用兩個(gè)或兩個(gè)以上具有一定頻率間隔的微波頻率同時(shí)發(fā)送和接收同一信息，然后進(jìn)行合成或選擇，利用位于不同頻段的信號(hào)經(jīng)衰落信道后在統(tǒng)計(jì)上的不相關(guān)特性，即不同頻段衰落統(tǒng)計(jì)特性上的差異，來(lái)實(shí)現(xiàn)抗頻率選擇性衰落的功能。實(shí)現(xiàn)時(shí)可以將待發(fā)送的信息分別調(diào)制在頻率不相關(guān)的載波上發(fā)射，所謂頻率不相關(guān)的載波是指當(dāng)不同的載波之間的間隔大于頻率相干區(qū)間，即載波頻率的間隔應(yīng)滿(mǎn)足:
分集技術(shù)
式中：
△f為載波頻率間隔，Bc為相關(guān)帶寬，△Tm為最大多徑時(shí)延差。
當(dāng)采用兩個(gè)微波頻率時(shí)，稱(chēng)為二重頻率分集。同空間分集系統(tǒng)一樣，在頻率分集系統(tǒng)中要求兩個(gè)分集接收信號(hào)相關(guān)性較小(即頻率相關(guān)性較小)，只有這樣，才不會(huì)使兩個(gè)微波頻率在給定的路由上同時(shí)發(fā)生深衰落，并獲得較好的頻率分集改善效果。在一定的范圍內(nèi)兩個(gè)微波頻率f1與f2相差，即頻率間隔△ f=f2-f1越大，兩個(gè)不同頻率信號(hào)之間衰落的相關(guān)性越小。
頻率分集與空間分集相比較，其優(yōu)點(diǎn)是在接收端可以減少接受天線(xiàn)及相應(yīng)設(shè)備的數(shù)量，缺點(diǎn)是要占用更多的頻帶資源，所以，一般又稱(chēng)它為帶內(nèi)(頻帶內(nèi))分集，并且在發(fā)送端可能需要采用多個(gè)發(fā)射機(jī)。
3.時(shí)間分集
時(shí)間分集是將同一信號(hào)在不同時(shí)間區(qū)間多次重發(fā)，只要各次發(fā)送時(shí)間間隔足夠大，則各次發(fā)送降格出現(xiàn)的衰落將是相互獨(dú)立統(tǒng)計(jì)的。時(shí)間分集正是利用這些衰落在統(tǒng)計(jì)上互不相關(guān)的特點(diǎn)，即時(shí)間上衰落統(tǒng)計(jì)特性上的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)抗時(shí)間選擇性衰落的功能。為了保證重復(fù)發(fā)送的數(shù)字信號(hào)具有獨(dú)立的衰落特性，重復(fù)發(fā)送的時(shí)間間隔應(yīng)該滿(mǎn)足：
分集技術(shù)
fm為衰落頻率，V為移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度，最后一個(gè)參數(shù)為工作波長(zhǎng)。
若移動(dòng)臺(tái)是靜止的，則移動(dòng)速度v=0，此時(shí)要求重復(fù)發(fā)送的時(shí)間間隔才為無(wú)窮大。這表明時(shí)間分集對(duì)于靜止?fàn)顟B(tài)的移動(dòng)臺(tái)是無(wú)效果的。時(shí)間分集與空間分集相比較，優(yōu)點(diǎn)是減少了接收天線(xiàn)及相應(yīng)設(shè)備的數(shù)目，缺點(diǎn)是占用時(shí)隙資源增大了開(kāi)銷(xiāo)，降低了傳輸效率。
4.極化分集
在移動(dòng)環(huán)境下,兩副在同一地點(diǎn),極化方向相互正交的天線(xiàn)發(fā)出的信號(hào)呈現(xiàn)出不相關(guān)的衰落特性。利用這一特點(diǎn),在收發(fā)端分別裝上垂直極化天線(xiàn)和水平極化天線(xiàn),就可以得到2 路衰落特性不相關(guān)的信號(hào)。所謂定向雙極化天線(xiàn)就是把垂直極化和水平極化兩副接收天線(xiàn)集成到一個(gè)物理實(shí)體中，通過(guò)極化分集接收來(lái)達(dá)到空間分集接收的效果，所以極化分集實(shí)際上是空間分集的特殊情況,其分集支路只有2 路。
這種方法的優(yōu)點(diǎn)是它只需一根天線(xiàn)，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省空間，缺點(diǎn)是它的分集接收效果低于空間分集接收天線(xiàn)，并且由于發(fā)射功率要分配到兩副天線(xiàn)上，將會(huì)造成3dB的信號(hào)功率損失。分集增益依賴(lài)于天線(xiàn)間不相關(guān)特性的好壞，通過(guò)在水平或垂直方向上天線(xiàn)位置間的分離來(lái)實(shí)現(xiàn)空間分集。
而且若采用交叉極化天線(xiàn)，同樣需要滿(mǎn)足這種隔離度要求。對(duì)于極化分集的雙極化天線(xiàn)來(lái)說(shuō)，天線(xiàn)中兩個(gè)交叉極化輻射源的正交性是決定微波信號(hào)上行鏈路分集增益的主要因素。該分集增益依賴(lài)于雙極化天線(xiàn)中兩個(gè)交叉極化輻射源是否在相同的覆蓋區(qū)域內(nèi)提供了相同的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)。兩個(gè)交叉極化輻射源要求具有很好的正交特性，并且在整個(gè)120“扇區(qū)及切換重疊區(qū)內(nèi)保持很好的水平跟蹤特性，代替空間分集天線(xiàn)所取得的覆蓋效果。為了獲得好的覆蓋效果，要求天線(xiàn)在整個(gè)扇區(qū)范圍內(nèi)均具有高的交叉極化分辨率。雙極化天線(xiàn)在整個(gè)扇區(qū)范圍內(nèi)的正交特性，即兩個(gè)分集接收天線(xiàn)端口信號(hào)的不相關(guān)性，決定了雙極化天線(xiàn)總的分集效果。為了在雙極化天線(xiàn)的兩個(gè)分集接收端口獲得較好的信號(hào)不相關(guān)特性，兩個(gè)端口之間的隔離度通常要求達(dá)到30dB以上。
分集技術(shù)是研究如何充分利用傳輸中的多徑信號(hào)能量，以改善傳輸?shù)目煽啃�，它也是一�?xiàng)研究利用信號(hào)的基本參量在時(shí)域、頻域與空域中，如何分散開(kāi)又如何收集起來(lái)的技術(shù)�！胺帧迸c“集”是一對(duì)矛盾，在接收端取得若干條相互獨(dú)立的支路信號(hào)以后，可以通過(guò)合并技術(shù)來(lái)得到分集增益。從合并所處的位置來(lái)看，合并可以在檢測(cè)器以前，即在中頻和射頻上進(jìn)行合并，且多半是在中頻上合并；合并也可以在檢測(cè)器以后，即在基帶上進(jìn)行合并。合并時(shí)采用的準(zhǔn)則與方式主要分為四種：最大比值合并（MRC:Maximal Ratio Combining）、等增益合并(EGC:Equal Gain Combining)、選擇式合并(SC:Selection Combining)和切換合并（Switching Combining）。
1.最大比合并
在接收端由多個(gè)分集支路，經(jīng)過(guò)相位調(diào)整后，按照適當(dāng)?shù)脑鲆嫦禂?shù)，同相相加，再送入檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。在接受端各個(gè)不相關(guān)的分集支路經(jīng)過(guò)相位校正，并按適當(dāng)?shù)目勺冊(cè)鲆婕訖?quán)再相加后送入檢測(cè)器進(jìn)行相干檢測(cè)。在做的時(shí)候可以設(shè)定第i個(gè)支路的可變?cè)鲆婕訖?quán)系數(shù)為該分集之路的信號(hào)幅度與噪聲功率之比。
最大比合并方案在收端只需對(duì)接收信號(hào)做線(xiàn)性處理，然后利用最大似然檢測(cè)即可還原出發(fā)端的原始信息。其譯碼過(guò)程簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)。合并增益與分集支路數(shù)N 成正比。
2.等增益合并
等增益合并原理
等增益合并也稱(chēng)為相位均衡，僅僅對(duì)信道的相位偏移進(jìn)行校正而幅度不做校正。等增益合并不是任何意義上的最佳合并方式，只有假設(shè)每一路信號(hào)的信噪比相同的情況下，在信噪比最大化的意義上，它才是最佳的。它輸出的結(jié)果是各路信號(hào)幅值的疊加。對(duì)CDMA系統(tǒng)，它維持了接收信號(hào)中各用戶(hù)信號(hào)間的正交性狀態(tài)，即認(rèn)可衰落在各個(gè)通道間造成的差異，也不影響系統(tǒng)的信噪比。當(dāng)在某些系統(tǒng)中對(duì)接收信號(hào)的幅度測(cè)量不便時(shí)選用EGC。
當(dāng)N （分集重?cái)?shù)）較大時(shí)，等增益合并與最大比值合并后相差不多，約僅差1dB 左右。等增益合并實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，其設(shè)備也簡(jiǎn)單。
3.選擇式合并
選擇式合并系統(tǒng)
采用選擇式合并技術(shù)時(shí)， N 個(gè)接收機(jī)的輸出信號(hào)先送入選擇邏輯，選擇邏輯再?gòu)腘 個(gè)接收信號(hào)中選擇具有最高基帶信噪比的基帶信號(hào)作為輸出。每增加一條分集支路，對(duì)選擇式分集輸出信噪比的貢獻(xiàn)僅為總分集支路數(shù)的倒數(shù)倍。
4.切換合并
切換合并原理圖
接收機(jī)掃描所有的分集支路，并選擇SNR 在特定的預(yù)設(shè)門(mén)限之上的特定分支。在該信號(hào)的SNR 降低到所設(shè)的門(mén)限值之下之前，選擇該信號(hào)作為輸出信號(hào)。當(dāng)SNR 低于設(shè)定的門(mén)限時(shí)，接收機(jī)開(kāi)始重新掃描并切換到另一個(gè)分支，該方案也稱(chēng)為掃描合并。由于切換合并并非連續(xù)選擇最好的瞬間信號(hào)，因此他比選擇合并可能要差一些。但是，由于切換合并并不需要同時(shí)連續(xù)不停的監(jiān)視所有的分集支路，因此這種方法要簡(jiǎn)單得多。
對(duì)選擇合并和切換合并而言，兩者的輸出信號(hào)都是只等于所有分集支路中的一個(gè)信號(hào)。另外，它們也不需要知道信道狀態(tài)信息。因此，這兩種方案既可用于相干調(diào)制也可用于非相干調(diào)制。
回答者：
OscarDon
回答時(shí)間：2010-04-15 19:16
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