移动通信分集技术

移动通信报告

设计题目：分集技术

班级： 11通信

姓名：

学号：

指导教师：

2014 年 12 月 10 日

分集技术

Diversity Techniques

【摘要】无线移动通信因其信道的特殊性，使得多径现象及各种衰落极大地

影响通信质量，衰落效应是影响无线通信质量的主要因素之一。为了提高系统的抗多径性能，最有效的方法是对信号采用分集技术。分集技术因为他的良好的抗衰落性能而被视为一种有效的方法应用在移动通信系统中。分集基本思想是在相关性很小的若干个支路上载有同一消息的信号，然后通过合并技术再将各个支路信号合并输出，那么便可在接收终端上大大降低深衰落的概率。分集技术通常利用无线传播环境中同一信号的独立样本之间不相关的特点，使用一定的信号合并技术改善接收信号，来抵抗衰落引起的不良影响。在第三代和第四代移动通信系统中，分集技术都已得到了广泛应用。

Abstract: Multipath phenomenon and attenuation make great effects on the quality of wireless mobile communication because of its special channel. The attenuation effect is one of the main reasons that affect the quality of wireless communication.In order to improve the anti-multipath performance of the system, the most effective method is the use of diversity techniques to signals. Because of its good resistance to attenuation, diversity has been regarded as an effective method in a mobile communication system. Diversity techniques mean carrying the same messages on different branches which have little correlation between each other, and then it will output the signal from those branches by the combining techniques, so it can reduce the probability of deep attenuation greatly in receiving terminal. Diversity techniques usually make use of the uncorrelated characteristics of same signal’s independent samples in wireless propagating environment, and improve the received signals by signal combining techniques to resist attenuation effects. In the third and forth generation mobile communication system, diversity techniques have been widely used.

【关键词】空间分集；合并技术；MIMO技术

Keywords: Space Diversity; Combining Techniques; MIMO Techniques 【正文】

一、分集技术基本原理

“分集”背后的主要思想是提供发射到接收机信号的不同复制信号。如果不同复制信号独立的衰落，所有发射信号的复制信号同时深衰落的可能性就会降低[1]。因此分集的基本原理就是通过多个信道（时间、频率或者空间）接收到承载相同信息的多个复制信号，由于多个信道的传输特性不同，信号多个复制信号的衰落就不会相同。这样，接收机就可以可靠地用这些接收信号解码发射信号。

分集技术实现的必要条件是在接收端必须能够接收到承载相同信息且在统

计上相互独立(或近似独立)的若干不同的复制信号。而不同复制信号的获得可以通过不同的方式，比如空间、频率、时间等，它主要是指使用不同的方法有效的区分接收到的含同一信息内容但统计上独立的信号。发射的复制信号可以通过不同的方式发送，例如，它可以在不同的时间间隙，以不同的频率，不同的极化或不同的天线发射。目的是通过独立的衰落发送两个或更多的复制信号。既然所有的独立路径同时遭受深衰落的可能性减小，那么只要使用适当的合并方法，就会降低误差概率。

整体看来，分集技术主要包括两个方面的内容：一是分散传输,即研究如何把要发送的信号分散了开来，使接收机能够获得多个互不相关的、携带同一信息的信号；二是集中处理,即研究如何把接收机收到的多个互不相关的衰落信号进行恰当的合并以获得最大信噪比，降低衰落的影响。

二、分集技术主要分类

分集技术包括分散发射技术和合并接收技术，分散发射技术主要包括空间分集技术（Space Diversity Techniques），时间分集技术（Time Diversity Techniques），频率分集技术(Frequency Diversity Techniques)。合并接收技术主要包括选择式合并技术(SC: Selection Combining Techniques)，最大比合并技术（MRC: Maximal Ratio Combining Techniques），等增益合并技术(EGC: Equal Gain Combining Techniques)等。

（一）、分散发射技术

（1）空间分集

使用多个天线来获得分集的方法是空间分集，空间分集正是利用不同信道上衰落统计特性上的差异来实现抗信道选择性衰落的功能。

空间分集分为空间分集发送和空间分集接收两个系统。其中空间分集接收是在空间不同的垂直高度上设置几副天线，它是利用多副接收天线来实现的。接收端天线之间的距离条件要求d≥λ/2（λ为工作波长）[2]，这样就降低了信道衰落的影响，并在一定程度上改善了传输的可靠性。

图1-1 空间分集结构

空间分集接收的优点是分集增益高，缺点是还需另外单独的接收天线。为了克服这个缺点，又生产出定向双极化天线。利用两个在同一地点、极化方向相互正交的天线发出的信号呈现出互不相关衰落特性的特点，在发射端同一处装上垂直极化和水平极化两副发射天线，在接收端同一地点装上垂直极化和水平极化两副接收天线，就可以得到两路衰落特性互不相关的极化分量Ex和Ey。