频率分集
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第4章 分集技术(Diversity Techniques) （抗衰落）
4.1 分集概念 4.2 分集方式 4.3 合并方式 4.4 合并方式性能比较
空间分集
利用多条相互独立路径传输同一信息源信号,
接收
端对信号合并，降低多径衰落的影响， 分散得到几个独立信号,分散传输，集中处理。
（携带同一信息，不同衰落特性的信号） （不好的衰落特性变成好的）
1）依据:空间独立， 2）结构
不相关 3) 天线间距离D 米 工程中D为10倍 ~20倍波长。
900M：3m ~ 6m 1800M：1.5m ~ 3m
空间的间距越大，多径传播的差异就越大，
(2)空间分集(极化分集)
(Polarization) 1) 依据 : 不同极化电磁波 衰落独立,
2)实施: 收发端用两位置
（2）等增益合并。
相位变动检测 相位变动补偿
各支路信号变为 同相后相加，
rR rk
k 1
M
相位变动补偿
相位变动检测
r(t)=a1 r1(t)+ a2 r2(t) + ….+ am rm(t)=∑ ak rk(t)
（2）等增益合并。
可变相移器
各支路信号变为 同相后相加，
相位比较 器
∑
rR rk
很近但不同极化的天线,
3)优点：结构紧凑
•Diversity reception
4.2 分集方式
（1）空间(占空间，多天线) （2）频率 （3）时间
R
T
dB 10
发射机
5
（2）频率分集 0 -5 1)依据:频率选择性 -10 2)实施:不同载波 -15 3)优点:减少接收天线（相应设备） -20 缺点:占用频谱多 -25
T
R
T
发射机
（2）频率分集 1)依据:频率选择性 2)实施:不同载波 3)优点:减少接收天线（相应设备） 缺点:占用频谱多
UE
频率分集（扩频）
强度 强度 大衰落
窄带系统
发射信号 频率 接收到的衰落信号 频率
强度
强度
大衰落
宽带系统
发射信号
频率
接收到的衰落信号
频率
R
延迟
延迟
（3）时间分集 1)依据:时间间隔足够大，两样点衰落互不相关， 2)实施:信号隔一定时间重复发送m次， 缺点:占用时隙资源
4.2分集方式 （按获得多路信号的方式） 1. “宏分集” (多基站分集) 影响， 2. “微分集” 数据流 1
路径 1
慢衰落
恢复数据流
数据流
发射分集 处理
路径 2
空间、 极化、 频率 时间
数据流 2
快衰落
.多个基站同时受到屏蔽效应的机会减少 （选信号好的基站）
(1)空间分集 Space Diversity
2.4.1.4性能比较
最大比值合并最优, 等增益合并较实用， 当分集重数不多时，选择式合并可取。
作业
1. 2.
3.
分集接收的作用是什么？ 在移动通信系统中宜采用哪几种分集方式 和合并方式？ 什么技术利用了时延扩展对信号传输的影 响?
（1）空间分集。 （2）频率分集。。 （3）时间分集
UE
2.4.1.3合并方式 R(t)=a1 r1(t)+ a2 r2(t) + ….+ am rm(t)=∑ ak rk(t)
（1）选择式合并a = 1或0。 rk ak （2）最大比值合并。 Nk （3）等增益合并a = 1
2.4.1分集接收
相干时间
分集技术 空间分集 极化分集
频率分集
时间分集
User2跳频
在不同空间、用不同频率和在不同时间 .分别得到从不同路径来的同一信号（独立）
2.4.1分集接收
2.4.1.3合并方式
R(t)=a1 r1(t)+ a2 r2(t) + ….+ am rm(t)=∑ ak rk(t)
i. ii. iii.
分集支路数MΒιβλιοθήκη 分集合并后平均信噪比改善程度
2.4.1分集接收
2.4.1.1分集接收原理
分集技术:利用多条相互独立信号路径， 传输相同信息, 接收端对信号合并， 分集有两重含义：分散传输，集中处理，
2.4.1分集接收
2.4.1.2分集方式
“宏分集” (“多基站” )减小慢衰落(屏蔽效应) “微分集” 减小快衰落，
k 1
M
r(t)=a1 r1(t)+ a2 r2(t) + ….+ am rm(t)=∑ ak rk(t)
信号电平检测
（2）最大比值合并 MRC(Maximal Ratio Combining)区别对待
相位变动检测
相位变动补偿 ∑
各支路信号变为同相 位，与电平成比例的 权值相乘后相加。 最优合并。
接收机
接收机
2.4.1分集接收
2.4.1.3合并方式
r(t)=a1 r1(t)+ a2 r2(t) + ….+ am rm(t)=∑ ak rk(t)
（2）等增益合并 (Equal Gain Combining)一视同仁
接收机 接收机
rR rk
k 1
M
r(t)=a1 r1(t)+ a2 r2(t) + ….+ am rm(t)=∑ ak rk(t)
相位变动补偿
相位变动检测 信号电平检测
rk ak Nk 2 M M rk rR ak rk k 1 k 1 N k
2.4.1.4合并方式性能比较
最大比值合并最优 分集重数不多，选 择式合并仍可取 M较大，等增益仅 比最大比差1.05dB
a最大比 b等增益 c选择式
选择式合并 最大比值合并、 等增益合并
2.4.1.3合并方式
r(t)=a1 r1(t)+ a2 r2(t) + ….+ am rm(t)=∑ ak rk(t)
（1）选择式合并(Selection Combining_)择优录取
选择信噪比最高支路的信号作为合并器输出。 简单，易实现。 分集重不多时（2重）可取 信号电平检测
4.1 分集概念 4.2 分集方式 4.3 合并方式 4.4 合并方式性能比较
空间分集
利用多条相互独立路径传输同一信息源信号,
接收
端对信号合并，降低多径衰落的影响， 分散得到几个独立信号,分散传输，集中处理。
（携带同一信息，不同衰落特性的信号） （不好的衰落特性变成好的）
1）依据:空间独立， 2）结构
不相关 3) 天线间距离D 米 工程中D为10倍 ~20倍波长。
900M：3m ~ 6m 1800M：1.5m ~ 3m
空间的间距越大，多径传播的差异就越大，
(2)空间分集(极化分集)
(Polarization) 1) 依据 : 不同极化电磁波 衰落独立,
2)实施: 收发端用两位置
（2）等增益合并。
相位变动检测 相位变动补偿
各支路信号变为 同相后相加，
rR rk
k 1
M
相位变动补偿
相位变动检测
r(t)=a1 r1(t)+ a2 r2(t) + ….+ am rm(t)=∑ ak rk(t)
（2）等增益合并。
可变相移器
各支路信号变为 同相后相加，
相位比较 器
∑
rR rk
很近但不同极化的天线,
3)优点：结构紧凑
•Diversity reception
4.2 分集方式
（1）空间(占空间，多天线) （2）频率 （3）时间
R
T
dB 10
发射机
5
（2）频率分集 0 -5 1)依据:频率选择性 -10 2)实施:不同载波 -15 3)优点:减少接收天线（相应设备） -20 缺点:占用频谱多 -25
T
R
T
发射机
（2）频率分集 1)依据:频率选择性 2)实施:不同载波 3)优点:减少接收天线（相应设备） 缺点:占用频谱多
UE
频率分集（扩频）
强度 强度 大衰落
窄带系统
发射信号 频率 接收到的衰落信号 频率
强度
强度
大衰落
宽带系统
发射信号
频率
接收到的衰落信号
频率
R
延迟
延迟
（3）时间分集 1)依据:时间间隔足够大，两样点衰落互不相关， 2)实施:信号隔一定时间重复发送m次， 缺点:占用时隙资源
4.2分集方式 （按获得多路信号的方式） 1. “宏分集” (多基站分集) 影响， 2. “微分集” 数据流 1
路径 1
慢衰落
恢复数据流
数据流
发射分集 处理
路径 2
空间、 极化、 频率 时间
数据流 2
快衰落
.多个基站同时受到屏蔽效应的机会减少 （选信号好的基站）
(1)空间分集 Space Diversity
2.4.1.4性能比较
最大比值合并最优, 等增益合并较实用， 当分集重数不多时，选择式合并可取。
作业
1. 2.
3.
分集接收的作用是什么？ 在移动通信系统中宜采用哪几种分集方式 和合并方式？ 什么技术利用了时延扩展对信号传输的影 响?
（1）空间分集。 （2）频率分集。。 （3）时间分集
UE
2.4.1.3合并方式 R(t)=a1 r1(t)+ a2 r2(t) + ….+ am rm(t)=∑ ak rk(t)
（1）选择式合并a = 1或0。 rk ak （2）最大比值合并。 Nk （3）等增益合并a = 1
2.4.1分集接收
相干时间
分集技术 空间分集 极化分集
频率分集
时间分集
User2跳频
在不同空间、用不同频率和在不同时间 .分别得到从不同路径来的同一信号（独立）
2.4.1分集接收
2.4.1.3合并方式
R(t)=a1 r1(t)+ a2 r2(t) + ….+ am rm(t)=∑ ak rk(t)
i. ii. iii.
分集支路数MΒιβλιοθήκη 分集合并后平均信噪比改善程度
2.4.1分集接收
2.4.1.1分集接收原理
分集技术:利用多条相互独立信号路径， 传输相同信息, 接收端对信号合并， 分集有两重含义：分散传输，集中处理，
2.4.1分集接收
2.4.1.2分集方式
“宏分集” (“多基站” )减小慢衰落(屏蔽效应) “微分集” 减小快衰落，
k 1
M
r(t)=a1 r1(t)+ a2 r2(t) + ….+ am rm(t)=∑ ak rk(t)
信号电平检测
（2）最大比值合并 MRC(Maximal Ratio Combining)区别对待
相位变动检测
相位变动补偿 ∑
各支路信号变为同相 位，与电平成比例的 权值相乘后相加。 最优合并。
接收机
接收机
2.4.1分集接收
2.4.1.3合并方式
r(t)=a1 r1(t)+ a2 r2(t) + ….+ am rm(t)=∑ ak rk(t)
（2）等增益合并 (Equal Gain Combining)一视同仁
接收机 接收机
rR rk
k 1
M
r(t)=a1 r1(t)+ a2 r2(t) + ….+ am rm(t)=∑ ak rk(t)
相位变动补偿
相位变动检测 信号电平检测
rk ak Nk 2 M M rk rR ak rk k 1 k 1 N k
2.4.1.4合并方式性能比较
最大比值合并最优 分集重数不多，选 择式合并仍可取 M较大，等增益仅 比最大比差1.05dB
a最大比 b等增益 c选择式
选择式合并 最大比值合并、 等增益合并
2.4.1.3合并方式
r(t)=a1 r1(t)+ a2 r2(t) + ….+ am rm(t)=∑ ak rk(t)
（1）选择式合并(Selection Combining_)择优录取
选择信噪比最高支路的信号作为合并器输出。 简单，易实现。 分集重不多时（2重）可取 信号电平检测