分集接收原理全解

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 多部发射机。
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
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。
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
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。
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
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）
。Βιβλιοθήκη Baidu
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
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
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
微分集是以抗快衰落为目的，同一天线场地使
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
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。
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，
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
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。