分集接收原理全解
分集接收技术
分集接收技术分集接收技术是一种用于无线通信的技术,它可以将信号分成不同的子信道进行传输,从而提高信号的传输效率和可靠性。
本文将从分集接收技术的原理、分类和应用三个方面进行介绍。
一、分集接收技术的原理分集接收技术利用接收端多个天线接收到的信号之间的空间相关性来提高信号的传输性能。
具体来说,分集接收技术包括空分集接收和时分集接收两种方式。
空分集接收利用多个天线接收到的信号之间的空间相关性来提高信号的可靠性。
通过在接收端使用多个天线,可以接收到多个独立的信号,然后将这些信号进行合并,从而减小信号受到的干扰和衰落,提高信号的质量和可靠性。
时分集接收则是利用信号在不同时间上的冗余来提高信号的可靠性。
通过在接收端将接收到的信号进行存储,并在一段时间后进行合并,可以减小信号受到的多径干扰和衰落,提高信号的质量和可靠性。
根据信道状态信息的获取方式,分集接收技术可分为盲分集接收和非盲分集接收两种方式。
盲分集接收是指在接收端无需知道信道状态信息的情况下进行分集接收。
常用的盲分集接收技术有选择性分集接收和最大比合并接收。
选择性分集接收通过选择信号质量较好的天线接收信号,从而提高信号的质量和可靠性。
最大比合并接收则通过比较不同天线接收到的信号强度,选择信号强度最大的天线接收信号,从而提高信号的质量和可靠性。
非盲分集接收是指在接收端需要知道信道状态信息的情况下进行分集接收。
常用的非盲分集接收技术有选择性最大比合并接收和最大比合并接收。
选择性最大比合并接收是在选择性分集接收的基础上,结合信道状态信息对接收到的信号进行加权合并,从而进一步提高信号的质量和可靠性。
最大比合并接收则是在最大比合并接收的基础上,结合信道状态信息对接收到的信号进行加权合并,从而进一步提高信号的质量和可靠性。
三、分集接收技术的应用分集接收技术在无线通信系统中有着广泛的应用。
其中,最常见的应用就是在无线通信系统中的基站和终端设备中使用分集接收技术来提高信号的传输效率和可靠性。
现代通信理论第九讲分集接收
d与工作波长、地物及天线高度有关,
在移动信道中,通常取: 市区: 郊区: d=0.5λ d=0.8λ
在满足上式的条件下,两信号的衰落相关性已很弱; d 越大, 相关性就越弱。 如:在900MHz的频段工作时,两副天线的间隔也只需0.27m。 (d=0.8λ,车载电话是合适的)
地理位置上(如蜂窝小区的对角上)和在不同方向上,同时和小区内 的一个移动台进行通信(可以选用其中信号最好的一个基站进行通 信)。
显然,只要在各个方向上的信号传播不是同时受到阴影效应 或地形的影响而出现严重的慢衰落(基站天线的架设可以防止这 种情况发生),这种办法就能保持通信不会中断。
“微分集”是一种减小快衰落影响的分集技术, 在各种无
信号。此外,时间分集也有利于克服移动信道中由多普勒效应 引起的信号衰落现象。由于它的衰落速率与移动台的运动速度 及工作波长有关,为了使重复传输的数字信号具有独立的特性, 必须保证数字信号的重发时间间隔满足以下关系: 相干时间
1 1 T 2 f m 2( / )
二、 分集信号 合并方式
有相同的消息,而反射机理是不同的。例如,一个散射体反 射E波和H波的驻波图形相位差90°,即当E波为最大时,H波 为最小。在移动信道中,多个E波和H波叠加,结果表明 EZ 、 HX和HY的分量是互不相关的,因此,通过接收三个场分量, 也可以获得分集的效果。场分量分集不要求天线间有实体上 的间隔, 因此适用于较低工作频段(例如低于100MHz)。当工 作频率较高时(800~900MHz),空间分集在结构上容易实现。
(2) 频率分集。由于频率间隔大于相关带宽的两个信号所遭受 的衰落可以认为是不相关的,因此可以用两个以上不同的频率 传输同一信息,以实现频率分集。
分集接收技术
分集接收技术分集接收技术是一种用于无线通信系统中的接收技术,它能够有效地提高信号的接收质量和系统的容量。
本文将从分集接收技术的原理、分类和应用等方面进行探讨。
一、分集接收技术的原理分集接收技术是利用接收端的多个天线对信号进行并行接收,并通过合理的信号处理算法将多个接收到的信号进行合并,从而提高信号的接收效果。
其基本原理是通过接收端的多个天线接收到多个相互独立的信号,然后将这些信号进行合并处理,减小信号的误差和干扰,提高信号的质量。
根据接收端的天线数目和工作方式的不同,分集接收技术可以分为空分集接收和时分集接收两种。
1. 空分集接收空分集接收是指在接收端使用多个天线,通过对接收到的信号进行合理的加权、合并和处理,从而减小信号的误差和干扰。
常见的空分集接收技术包括最大比合并、选择合并和均衡处理等。
最大比合并是一种常用的空分集接收技术,它通过对接收到的信号进行加权和合并,选择信号质量最好的天线进行数据解调。
这种技术可以有效地提高信号的接收质量和系统的容量。
选择合并是一种简化的空分集接收技术,它只选择其中信号质量最好的一个天线进行数据解调。
虽然选择合并相对于最大比合并来说,减少了计算复杂度和硬件成本,但是其分集效果也相对较差。
均衡处理是一种用于多天线接收中的信号处理技术,它通过对接收到的信号进行均衡处理,消除信号之间的干扰和失真,从而提高信号的质量和系统的容量。
2. 时分集接收时分集接收是指在接收端通过采用不同的接收时刻对信号进行接收,并通过合理的信号处理算法将不同时刻接收到的信号进行合并,从而提高信号的接收效果。
常见的时分集接收技术包括选择性重复编码和间隔分集等。
选择性重复编码是一种常用的时分集接收技术,它通过对接收到的信号进行选择性的重复编码,从而提高信号的可靠性和系统的容量。
这种技术可以有效地提高信号的接收质量和系统的容量。
间隔分集是一种用于时分集接收中的信号处理技术,它通过在接收时刻上引入一定的间隔,使得信号之间的干扰和失真减小,从而提高信号的质量和系统的容量。
分集接收的基本原理
分集接收的基本原理嘿,你知道啥是分集接收不?这分集接收啊,那可老厉害了。
就好比在一场激烈的寻宝游戏中,你不能只盯着一个地方找宝贝吧?得四面八方都瞅瞅,这样找到宝贝的机会才更大嘛。
分集接收也是这个理儿。
它的原理呢,其实并不复杂。
咱平时接收信号,就像在茫茫大海里捞针。
信号可能会受到各种干扰,一会儿强一会儿弱。
但有了分集接收,那就不一样啦。
它就像是有好多双眼睛在同时观察,从不同的角度去捕捉那个信号。
比如说,空间分集,就像是在不同的地方都安排了一个小侦探,这些小侦探同时工作,哪个地方的信号好,就用哪个地方传来的信号。
这样一来,即使某个地方的信号被干扰了,还有其他地方的信号可以用呢。
频率分集呢,也很有门道。
你可以把它想象成不同颜色的气球。
每个颜色的气球代表一个不同的频率。
如果一个颜色的气球被风吹跑了,还有其他颜色的气球在呢。
信号也是这样,通过在不同的频率上传输,就算某个频率的信号不好了,还有其他频率的信号可以保证接收的质量。
时间分集呢,就像是拍照片。
你不能只拍一张照片吧,得多拍几张。
万一哪张照片拍糊了,还有其他照片可以用。
信号也是这样,在不同的时间点发送相同的信息,这样即使某个时间点的信号不好,还有其他时间点的信号可以保证接收的效果。
分集接收的好处可多啦。
它可以大大提高信号的可靠性,让你的通信更加顺畅。
比如说,你在打电话的时候,不会突然断线;你在看视频的时候,不会卡顿。
这多爽啊!而且,它还可以提高信号的质量,让你的声音更清晰,图像更清晰。
这就像是给你的耳朵和眼睛做了一次按摩,让你享受更好的视听体验。
总之,分集接收是一种非常厉害的技术。
它就像一个超级英雄,时刻保护着我们的通信。
有了它,我们的生活变得更加便捷,更加美好。
所以啊,我们应该好好了解它,利用它,让它为我们的生活带来更多的惊喜。
4-1分集接收
2、RAKE接收
(1)什么是RAKE接收: 其基本原理是将无线通信系统中,幅度明显大于噪声背景的多径分量取 出,对其进行延时和相位校正,使之在某一时刻对齐,并按一定的规则 进行合并,变矢量合并为代数求和,有效地利用多径分量,提高多径分 集的效果。
(2) RAKE接收应用原因 在移动通信中信号传播的多径效应。在接收信号时有时延功率谱的扩散。 其中最典型的有两类: 连续型时延功率谱:它一般出现在繁华市区由密集建筑物反射而形成。 离散型时延功率谱:一般非繁华、非密集型建筑群区,时延功率谱是离 散型的。 如何把扩散时延功率给充分利用起来。
理论和实践都表明,在空间、频率、极化、场分量、角度及时间等方 面分离的无线信号,都呈现互相独立的衰落特性。
3、分集接收的分类:
三、分集接收基本原理
1、宏分集
目的:减小慢衰落的影响;
应用:蜂窝通信系统,也称为”多基站”分集。
方法:把多个基站设置在不同的地理位置上(如蜂窝小区的对角上)和 不同方向上,同时和小区的一个移动台进行通信(可选择其中信号最好 的一个基站通信)。只要在各个方向上的信号传播不是同时受到阴影效 应或地形的影响而出现严重的慢衰落(基站天线架设可以防止这种情发 生),这种方法就能保持通信不会中断。
1)在相同分集重数(即M相同)情况下: 最大比值合并方式:改善信噪比最多, 等增益合并方式:次之; 选择式合并方式:较差。
2)在分集重数M较小时: 等增益合并的信噪比改善接近最大比值合并。信噪比改善较好。 选择式合并所得到的信噪比改善量最少,其原因在于合并器输出只利用 了最强一路信号,而其它各支路都没有被利用。
快衰落:由于移动台是在不停的运动之中,所以,尽管各个反射波都 是从一个天线源辐射出来的,但由于传播路径不同,反射体的性质不同, 使得到达接收点各反射波的幅度和相位都是随机变化的。
分集接收技术介绍
• • • • •
1. 分集接收的目的 2. 分集接收的基本概念 3. 信号的合并方式 4. RAKE接收机 5.手机分集接收技术
分集接收的目的
• 在移动通信、短波通信中存在着许多经干涉而产 生的快衰落,衰落深度可达40dB,偶尔可达 80dB。分集接收就是克服这种衰落的一种方法。 分集接收是利用信号和信道的性质,将接收到的 多径信号分离成互不相关(独立的)的多径信号, 然后将多径衰落信道分散的能量更有效地接收起 来处理之后进行判决,从而达到抗衰落的目的。
• 微观分集的主要作用是抗快衰落。理论与实验都 证明,当信号在空间、频率及时间等方面分离时, 都会呈现出互相独立的衰落特性,由此按路径分 离的不同,微观分集可分为以下几种: (1)空间分集 (2)频率分集 (3)时间分集 (4)极化分集 (5)角度分集 (6)场分量分集
(7)路分集的每一路都有一个 加权,加权的权重依各支路信噪比来分配, 信噪比大的支路权重大,信噪比小的支路 权重小。
•
•
3) 等增益合并,等增益合并无需对信号加权, 各支路的信号是等增益相加的,其性能接近于 最大比值合并。 4)三种合并方式的性能比较 三种合并方式平均信噪比的改善程度如下图
(5)角度分集
• 角度分集的做法是使电波通过几个不同路 径,并以不同角度到达接收端的,而接收 端利用多个方向性尖锐的接收天线能分离 出不同方向上来的信号,由于这些分量具 有相互独立的衰落特性,因而可以实现角 度分集并获得抗衰落的效果。
(6)场分量分集
• 由电磁场理论可知,电磁波的E场合H场分 量载有相同的信息,而反射的机理不同, 场分量分集的优点是不会有3dB的功率损失。
• 空间分集的依据在于快衰落的空间独立性, 即在任意两个不同的位置接收同一个信号, 只要两个位置的距离大到一定程度,则两 处所收到的衰落是不相关的。空间分集的 基本结构为发端使用一副天线发射,收端 多部天线接收。 • 市区 d>0.5倍波长 • 郊区 d>0.8倍波长
分集接收
分集接收[浏览次数:约1270次]∙分集接收技术是一项主要的抗衰落技术,可以大大提高多径衰落信道传输下的可靠性,在实际的移动通信系统中,移动台常常工作在城市建筑群或其他复杂的地理环境中,而且移动的速度和方向是任意的。
分集接收技术被认为是明显有效而且经济的抗衰落技术。
目录∙分集接收的基本概念∙分集接收的原理∙分集接收的目的∙分集接收技术的分类分集接收的基本概念∙分集的基本思想是将接收到的多径信号分离成不相关的(独立的)多路信号,然后把这些多路信号分离信号的能量按一定的规则合并起来,使接收到的有用信号能量最大,进而提高接收信号的信噪比。
因此,分集接收包括两个方面的内容:一是如何把接收的多径信号分离出来使其互不相关,二是将分离出来的多径信号恰当合并,以获得最大信噪比。
分集的方式:分集分为宏观分集和微观分集两大类。
宏观分集也称为多基站分集,其主要作用是抗慢衰落。
例如,在移动通信系统中,把多个基站设置在不同的物理位置上(如蜂窝小区的对角线上),同时发射相同的信号,小区内的移动台选择其中最好的基站与之通信,以减小地形、地物及大气等对信号造成的慢衰落。
分集接收的原理∙根据信号论原理,若有其他衰减程度的原发送信号副本提供给接收机,则有助于接收信号的正确判决。
这种通过提供传送信号多个副本来提高接收信号正确判决率的方法被称为分集。
分集技术是用来补偿衰落信道损耗的,它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。
空间分集手段可以克服空间选择性衰落,但是分集接收机之间的距离要满足大于3倍波长的基本条件。
分集的基本原理是通过多个信道(时间、频率或者空间)接收到承载相同信息的多个副本,由于多个信道的传输特性不同,信号多个副本的衰落就不会相同。
接收机使用多个副本包含的信息能比较正确的恢复出原发送信号。
如果不采用分集技术,在噪声受限的条件下,发射机必须要发送较高的功率,才能保证信道情况较差时链路正常连接。
分集接收技术
选择式合并、最大比合并、等增益合并
13
谢谢!
一、分集接收的原理 二、分集接收的分集技术 三、分集接收的合并方式
8
4.2 分集接收技术
三、分集接收的合并方式
1.选择式合并
选择信噪比最高的那一个支路 信号作为合并器的输出。
相对电平/dB 10
信号A 信号B
信号C
0 -10 信号
1
2
M
t
-20
相对电平= 10log10 P测 P参
测试点相输对出于M参个考接收点信所号具中有质的量最增好益的。一个
三种合并方式的比较41分集接收技术三分集接收的合并方式13分集技术时间分集频率分集空间分集极化分集角度分集场分量分集合并方式选择式合并最大比合并等增益合并分集接收41分集接收技术
分集接收技术
地面物体与大气 的反射、折射
多径衰落
幅度急 剧变化
码间串扰 克服?
2
第四章 抗衰落技术
4.1 分集接收技术 4.2 均衡技术 4.3 信道编码
6
4.1 分集接收技术
二、分集接收的分集技术
•时间分集 •频率分集 •空间分集 •极化分集 •角度分集 •场分量分集
相隔一定的时隙进行多次重发 (时隙:大于相干时间)
通过不同频率的载波进行传输 (载频间隔:大于相干带宽)
在接收端采用多副天线接收 (天线距离:大于10倍波长)
怎么合并呢?
7
4.1 分集接收技术
3
4.1 分集接收技术
一、分集接收的原理 二、分集接收的分集技术 三、分集接收的合并方式
4
4.1 分集接收技术
一、分集接收的原理
? ① 分散传输:使接收端获得统计独立、
分集技术及应用
分集技术及应用1分集接收的概念在移动通信系统中,移动台经常工作在各种复杂的地理环境中,移动的方向和速度是任意的,发送的信号经过附近各种物体的反射、散射等而形成多路径传播,使到达接收机输入端的信号往往是多个幅度和相位各不相同的信号的叠加,从而形成短期衰落(快衰落)。
此外,还有长期衰落(慢衰落),它是由于电磁场受到地形或高大建筑物的阻挡或者气象条件的变化而形成的,慢衰落的信号电平起伏相对较缓。
分集接收就是为了克服各种衰落,提高系统性能而发展起来的移动通信中的一项重要技术,其基本思路是:将接收到的多径信号分离成不相关的(独立的)多路信号,然后将这些信号的能量按一定规则合并起来,使接收的有用信号能量最大,对数字系统而言,使接收端的误码率最小,对模拟系统而言,提高接收端的信噪比。
2分集技术的分类根据分集的目的可分为:(1)宏观分集它以抗慢衰落为目的。
由于地面等高线的多样性,局部地区有多种多样的变化。
如果仅仅使用一个天线场地,由于地形是变化的,如丘陵或山坡,移动台接收不到中心位置地面信号,因此,必须采用两个独立天线场地来发射或接收两个或多个不同信号,并组合这些信号,以降低慢衰落。
选择性组合技术是宏观分集方案中最受欢迎的技术之一,它意味着总是选择两个衰落信号中最强的一个。
(2)微观分集它是以抗快衰落为目的采用同一天线场地方式的分集技术。
根据获得独立路径信号的方法又可分为:空间分集、时间分集、频率分集、极化分集、角度分集和多径分集等。
根据信号传输的方式可分为:(1)显分集构成明显的分集信号的传输方式,指利用多副天线接收信号的分集。
(2)隐分集分集作用隐含在传输信号之中的方式,在接收端利用信号处理技术实现分集。
隐分集是只需一副天线来接收信号的分集,因此,在数字移动通信中得到了广泛的应用。
目前,主要的隐分集技术有交织编码技术、跳频技术、直接扩频技术等。
3几种常用的显分集技术(1)空间分集空间分集是利用多副接收天线来实现的。
分集接收基本原理课件
3.隐分集与RAKE接收
❖ 如何能设法将被扩散的时延功率充分利用起来,这是工 程设计者要重点研究的问题
分集接收基本原理
3.隐分集与RAKE接收
Rake接收用信号的矢量的直观表示
Rake接收将被分离的各条路径信号相位校准、幅度 加权,并将矢量和变成代数和,从而加以充分利用。
分集接收基本原理
振 子
电场
磁场
电场 电波传输方向
磁场
电场
分集接收基本原理
2.分集接收基本原理——微分集
天线的极化就是指天线辐射时形成的电场强度)方向。 当电场强度方向垂直于地面时,此电波就称为垂直极 化波;当电场强度方向平行于地面时,此电波就称为 水平极化波。
垂直极化 Vertical
水平极化Horizontal
2.分集接收基本原理——合并
最大比值合并
aK
rK NK
rR
M
aKrK
K1
M
rK2
K1NK
分集接收基本原理
2.分集接收基本原理——合并
等增益合并 把各支路信号进行同相后再叠加,加权时各路信号的权 重相等。这样,其性能只比最大比值合并方式差一些,但 比选择合并方式性能要好得多。
分集接收基本原理
➢ 基本思想:不同时间发送相同信息, 时间间隔必须大于信道相干时间
➢ 对信息进行编码并将编码后的码元分 散到不同的时间段,时间间隔大于相 干时间,从而使得码字的不同部分经 历相互独立的衰落。
➢ 通过编码和交织可以实现时间分集。
分集接收基本原理
2.分集接收基本原理——微分集
时间分集——重复编码
1 234 123 41 2341 23 4 时间间隔远远大于相干时间
什么叫分集接收
分集接收定义移动通信网中如何保证信号传输链路的可靠性,是一项重要指标。
为了达到这一目的,可以通过多种技术来实现,从影响接收端信号功率的三个主要因素来分析:第一、自由空间的传播损耗和弥散,这可通过加大发射机功率来改善;第二、地形起伏、建筑物及障碍物的遮挡引起的阴影衰落,这可通过“宏分集”技术来改善;第三、在传输路径中各种物体产生的直射波、反射波和散射波的相互影响,即多径衰落,以及多普勒频移产生的损耗,这可通过“微分集”技术来改善。
从以上的分析可以看出,分集技术对改善无线传输链路的性能可以起到很大的作用。
分集技术是指通过查找和利用自然界无线传播环境中独立的(至少是高度不相关的)多径信号来实现,简单的说,如果一条无线传播路径中经历了深度衰落,而另一条相对独立的路径中可能仍包含着较强的信号,因此可以在多个信号中选择两个或更多的信号进行合并,这样可以同时提高接收端的瞬时信噪比和平均信噪比,一般可提高20dB到30dB。
分集技术是移动通信的一种抗衰落技术,是一种用相对较低廉的投资就可以大幅度的改进无线链路性能的强有力的接收技术。
分集技术就是利用两个或更多的不相关信号进行处理,不相关信号的采集可以通过空域、时域和频域三种方式实现,具体的实现方法有以下几种:第一、空间分集。
也称天线分集,是移动通信中使用较多的分集形式,简单的说,就是采用多付接收天线来接收信号,然后进行合并。
为保证接收信号的不相关性,这就要求天线之间的距离足够大,在理想情况下,接收天线之间的距离只要波长λ的一半就可以了。
第二、极化分集。
在移动环境下,空中的水平路径和垂直路径是不相关的,因而信号也呈现不相关的衰落特性。
这就可在发射和接收端各装两付天线,一个水平极化天线,一个垂直极化天线,这就可以得到两个不相关的信号。
这一技术在蜂窝移动用户激增时,在改进链路的传输效率和提高容量方面有很明显的效果。
第三、角度分集。
信号在传输过程中受环境的影响,使得到达接收的信号不可能是同方向的,这样在接收端安装方向性天线就可得到不相关的信号进行合并。
分集接收技术
分集接收技术分集接收技术是一种电视节目制作技术,它利用视觉和音频的传输,实现节目的连续播放。
这种技术不仅提高了节目的观赏性和流畅度,还方便了播出和收看的操作。
下面将详细介绍分集接收技术的原理和应用。
分集接收技术的原理是通过将一个完整的节目划分为多个片段或章节,然后逐个片段进行传输和播放。
这种方式可以减少传输的数据量,从而提高传输的效率。
同时,分集接收技术还可以将传输过程中发生的错误尽可能地减少到单个片段,这样就可以快速定位和修复问题,保证节目的连续性。
为了实现分集接收技术,需要借助一些特殊的设备和软件。
首先,需要使用专用的编码器将完整的节目划分为各个片段,并在每个片段之间插入一些标识符,以便于识别和分割。
然后,这些片段会被传输到接收端,接收端会解码并按照传输的顺序进行播放。
在传输过程中,接收端会根据标识符进行数据的接收和缓冲,保证节目的连续性和流畅度。
分集接收技术的应用非常广泛。
首先,对于电视节目制作方面来说,分集接收技术可以提高节目制作的灵活性和效率。
通过将节目划分为多个片段,可以更好地进行后期制作和编辑。
同时,分集接收技术还可以使节目的更新更加方便,只需要替换或添加某个片段即可,不需要重新制作整个节目。
其次,对于电视观众来说,分集接收技术可以提供更好的观看体验。
观众可以根据自己的喜好选择收看的节目片段,不需要每次都等待整个节目的播放。
这种方式可以节省时间,同时也更加符合观众的个性化需求。
此外,分集接收技术还可以提供更好的播放稳定性,通过缓冲和错误修复机制,保证节目的连续播放。
分集接收技术还可以应用于其他领域,比如网络视频传输和教育培训等。
在网络视频传输方面,分集接收技术可以提供更稳定的视频播放效果,减少视频卡顿和加载时间。
在教育培训方面,分集接收技术可以将学习内容划分为多个章节,让学生根据自己的学习进度进行学习,提高学习效率。
总结起来,分集接收技术是一种电视节目制作技术,通过划分节目为多个片段并在传输过程中进行播放,实现节目的连续播放和快速更新。
《分集接收部分》课件
计算机
用于数据采集和处 理。
实验场地
一个室内环境,用 于模拟无线通信环 境。
发射器
用于发送模拟信号 。
测量仪器
用于测量信号质量 。
实验过程与结果
实验步骤 1. 设置实验场地和设备。
2. 调整发射器,使其发出不同强度的信号。
实验过程与结果
3. 使用分集接收器接 收信号。
5. 使用测量仪器评估 信号质量。
空间分集技术可以有效地提高信号的抗干扰能力和信噪比,从而提高通信系统的性 能。
常见的空间分集技术包括:天线分集、极化分集等。
时间分集技术
时间分集技术是通过将信号分散 在不同的时间间隔内进行传输, 利用信号的独立性实现分集接收
。
时间分集技术可以有效地抵抗多 径衰落和干扰,提高信号的可靠
性。
常见的时间分集技术包括:时间 交织、频率跳变等。
频率分集技术
频率分集技术是通过将信号分散在不 同的频率上进行传输,利用信号的独 立性实现分集接收。
常见的频率分集技术包括:频带展宽 、跳频等。
频率分集技术可以有效地抵抗频率选 择性衰落和干扰,提高信号的可靠性 。
极化分集技术
极化分集技术是通过利用不同极 化方向的电磁波进行传输,实现
信号的分集接收。
资源消耗
分集接收需要更多的资源来处 理多个信号路径,包括计算资 源和存储资源。
移动性支持
在移动通信环境中,分集接收 需要快速适应信号环境的变化 ,这对系统的实时性和灵活性
提出了挑战。
分集接收的未来发展
智能化处理
利用人工智能和机器学习技术,实现 分集接收的智能化处理,提高信号接 收的效率和准确性。
高效算法研究
高速移动环境
分集接收部分
等增益合并原理如图 3 所示。当加权系数k1=k2=…=kN时, 即为等增益合并。假设每条支路的平均噪声功率是相等的,
合并增益为
rMr[1(N1)4]
GMrrM
1(N1)
4
发送端
… …
可变增益加权k1 可变增益加权k2
可变增益加权kN
相 输出
加 接收端
图 3 等增益合并、 最大比值合并原理
选择式合并的平均输出信噪比为
N 1
rM r0 k 1 k
合并增益为
GM
rm r0
N1 k1 k
发送端
… …
k1
选
k2
择 输出
逻
辑
kN
接收端
图 2 选择式合并原理图
式中, r M 为合并器平均输出信噪比,r 0 为支路信号最
大平均信噪比。可见,对选择式分集,每增加一条分集路径, 对合并增益的贡献仅为总分集支路数的倒数倍。
1. 空间分集
空间分集是接收端在不同的位置上接收同一个信号,只 要各位置间的距离大到一定程度,则所收到信号的衰落是相 互独立的。因此,空间分集的接收机至少需要两副间隔一定 距离的天线,其基本结构如图 1所示。图中,发送端用一副 天线发射,接收端用N副天线接收。
发送端
…
分 集 接 收 输出 接收端
图1 空间分集示意图
最大比值合并后的平均输出信噪比为
rM Nr
合并增益为
GM
rM r
N
可见, 合并增益与分集支路数N成正比。
三种分集合并的性能如图 4所示。 可以看出, 在这三种 合并方式中,最大比值合并的性能最好,选择式合并的性能最 差。比较式可以看出,当N较大时, 等增益合并的合并增益接 近于最大比值合并的合并增益。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
4.角度分集 当工作频率高于10GHz时,从发射机到接收机 的散射信号产生从不同方向来的互不相关的信号。 这样接收端利用方向性天线,在同一位置设置指
向不同方向的两个或更多的有向天线,向合成器
提供信号,以达到克服衰落的目的。
5.极化分集
极化分集实际上是空间分集的特殊情况,两个在
同一地点极化方向相互正交的天线发出信号呈现出互 不相关的衰落特性。利用这一特点,在发送端同一地 点装上垂直极化和水平极化两幅发射天线,在接收端
2.时间分集
快衰落除了具有空间和频率独立性之外,还
具有时间独立性,即同一信号以大于相干时间的
时间间隔重复传输M次,只要各次发送的时间间 隔足够大,那么各次发送信号所出现的衰落将是 彼此独立的,即得到M条独立的分集支路。 时间分集与空间分集相比较,优点是减少了 接收天线及相应设备的数目,缺点是占用时隙资 源增大了开销,降低了传输效率。
最大时,H波最小。在移动信道中。多个E波和H波 叠加结果表明Ez、Hz和Hy的分量是互不相关的,因 此,通过接收三个场分量,也可以获得分集的效果。
场分量分集不要求天线间有实体上的间隔,因此适
用于较低的工作频段(例如低于100MHz)。当工作 频率较高时(800~900MHz),空间分集在结构上容 易实现。
7.多径分集
移动台接收到的信号是一个多径衰落信号。通常
这一多径衰落信号的时延差很小且是随机的,对于窄
带系统(如模拟TACS、数字GSM系统),在同一地点,
到达的各路信号是相关的,无法分离。 只有特定设计的扩频信号才可以进行分离,分离 的手段是相关接收。因此多径分集也称为码分集它要 求直扩系统饿时间(T)与带宽(W)的积远大于1, 即TW≥1,
分集接收原理 学习内容
分集技术的分类 几种常用的显分集技术 几种常用的隐分集技术 分集合并技术
主讲人:陈家盛
分集接收技术是一项主要的抗衰落技术,它可 以大大提高多径衰落信道下的传输可靠性,其本
质就是采用两种或两种以上的不同方法接收同一
信号以克服衰落,其作用是在不增加发射机功率
或信道带宽的情况下充分利用传输中的多径信号
隐含在传输信号之中,在接收端利用信号处理技
术来实现分集接收 。
分类图如下所示:
宏分集 显分集
空间分集 频率分集 时间分集 极化分集
微分集
分集技术
路径分集
场分量分集
角度分集
交织编码技术
隐分集
跳频技术
直接序列扩频技术
2.1.2 几种常用的显分集技术
在显分集技术中又分为宏分集与微分集两种 形式。
宏分集(也称为“多基站”分集)以减少由
3.频率分集
频率分集就是将信息分别在不同的载频上发射出去,
要求载频间的频率间隔要大于信道相关带宽,以保证
各频率分集信号在频域上的独立性,在接收端就可以
得到衰落特性不相干的信号.在移动通信系统中,可采 用信号载波频率跳变扩展频谱技术来达到频率分集的 目的。 和空间分集相比,频率分集的优点是减少了天线 数目,缺点是要占用更多的频谱资源,在发送端需要 多用两个或多个天线的分集方式。理论和实践都表
明,在空间、频率、极化、场分量、角度及时间
等方面分离的无线信号,都呈现互相独立的衰落
特性,因此可采用空间分集、时间分集、频率分
集、极化分集、角度分集和多径分集等多种分集
技术。
1.空间分集
空间分集在发送端采用一副天线发射,而在接
同一地点装上垂直极化和水平极化两幅接收天线,就
可以得到两路衰落特性互不相关的极化分量。 这种方法的优点是结构紧凑、节省空间,缺点是 由于发射功率要分配到两幅天线上,将有3dB的信号 功率损失。
6.场分量分集
根据电磁场理论,电磁波的E场和H场载有相同
的消息,而反射机理是不同的,例如,一个散射体
,即当E波为 反射E波和H波的驻波图形相位相差90º
计独立的、携带同一信息的衰落信号; 二是集中处理, 即接收
机把收到的多个统计独立的衰落信号进行合并(包括选择与组合) 以降低衰落的影响。
2.1.1 分集技术的分类
从信号传输的方式来看,分集技术分为显分集 和隐分集两大类。其中显分集指利用多副天线接
收信号的分集,构成明显的分集信号的传输方式
;隐分集只需一副天线来接收信号的分集,分集
于阴影效应而引起的大范围慢衰落为目的,它的
作法是把多个基站设置在不同的地理位置和不同
方向上,同时和小区内的一个移动台进行通信(
可以选用其中信号最好的一个基站进行通信)
。
显然,只要在各个方向上的信号传播不是同时受
到阴影效应或地形的影响而出现严重的慢衰落,
用这种方法就能保证通信不会中断。 分集数N越大,分集效果就越好,即分集增益正比 于分集的数量N,且分集增益的增加随着N的增 加而逐步减小。 工程上要在性能或复杂性间作一折衷,一般取N =2~4
选择式分集合并示意图
基本思路是:
将接收到的多径信号分离成不相关的(独立的)多路信号,
即选取了一个信号的两个或多个独立的采样,这些样本的衰落是 互不相关的,这意味着所有样本同时低于一个给定电平的概率比 任何一个样本低于该值的概率要小得多;然后将这些信号的能量 按一定规则合并起来,使接收的有用信号能量最大。对数字系统 而言,使接收端的误码率最小,对模拟系统而言,提高接收端的 信噪比。 分集有两重含义: 一是分散传输, 使接收端能获得多个统
收端采用多副间隔距离d≥λ/2(一般情况下市区取
λ /2,郊区取0.8 λ )的天线接收,以保证接收
天线输出信号的衰落特性是相互独立的。经相应的 合并电路从中选出信号幅度较大、信噪比最佳的一 路,得到一个总的接收天线输出信号,从而降低了 信道衰落的影响,改善了传输的可靠性。 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。
能量,以提高系统的接收性能。
为说明问题,下图给出了一种利用“选择式”合并法 进行分集的示意图。图中,A与B代表两个同一来源的 独立衰落信号。如果在任意时刻,接收机选用其中幅 度大的一个信号, 则可得到合成信号如图中C所示。 由于在任一瞬间,两个非相关的衰落信号同时处于深 度衰落的概率是极小的,因此合成信号C的衰落程度 会明显减小。不过,这里所说的“非相关”条件是必 不可少的,倘若两个衰落信号同步起伏, 那么这种 分集方法就不会有任何效果。