第三章 分集接收与最佳接收
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。
分集接收技术
分集接收技术第一篇：导言在现代的通信技术中，分集接收技术是一种非常重要的技术手段，其应用覆盖了无线通信、卫星通信、雷达等领域。
所谓分集接收技术，就是利用多个接收天线，同时接收同一个信号，从而提高接收效果和信号可靠性。
本文将从分集接收技术的基本原理、种类、应用场景和未来发展等方面进行全面介绍。
一、分集接收技术的基本原理分集接收技术的基本原理是：在接收端设置多个天线，同时接收同一个信号，经过一定的处理，从而提高信号的可靠性。
其主要思路就是对于在传输过程中，因信道的影响而造成的信号衰落或干扰，利用多个接收路径来进行冗余提高接收质量，从而可以提高信号的抗干扰能力。
同时，多路径接收技术也可以根据波的相位和幅度信息进行处理，提高信号质量和可靠性。
在具体实现过程中，分集接收技术有许多不同的实现方式，包括时分多址分集技术、空分多址分集技术、码分多址分集技术、天线分集技术等。
这些不同的实现方式，其工作原理和使用场景都不同，但基本思路都是相同的，都是为了提高信号质量和可靠性。
二、分集接收技术的种类1、时分多址分集技术时分多址分集技术，是利用时间分割方式，将多个信号在不同的时刻进行传输，然后在接收端重新组合。
这种技术通常用于无线电通信系统中，可以避免同频段的信号互相干扰。
2、空分多址分集技术空分多址分集技术，是利用空间分割方式，将多个信号在不同的空间位置进行传输，然后在接收端重新组合。
这种技术通常用于卫星通信、移动通信等场景中，可以提高信号覆盖范围和传输质量。
3、码分多址分集技术码分多址分集技术，是利用频率分割方式，将多个信号使用不同的扩频码进行编码传输，然后在接收端解码并重新组合。
这种技术通常用于无线局域网、蓝牙、GPS等场景中，可以提高信号的抗干扰能力和传输质量。
4、天线分集技术天线分集技术，则是在接收端设置多个天线接收同一个信号，然后在接收端利用信道信息，对接收到的信号进行处理并重新组合，从而提高信号的可靠性和传输质量。
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。
分集接收基本原理课件
分集接收基本原理
2.分集接收基本原理——微分集
时间分集——交织
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1 5 9 13 以列写入、以行读出
2 6 10 14 3 7 11 15 4 8 12 16
交织并没有采发送重复信息的方式，但是 它仍然利用了时间分集中将码字放入不同
难点：RAKE接收
分集接收基本原理
1.分集接收基本概念
分集接收： 在若干个支路上接收相互间相关性很小的载有同一
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。
分集接收基本原理
1.分集接收基本概念
分集接收的目的： 由于传播环境的恶劣，微波信号会产生深度衰落和
分集接收基本原理
2.分集接收基本原理——微分集
利用频率分集的同时 处理码间干扰的方法
采用均衡的 单载波系统
直接序列频谱扩频
具有IS多I均载衡波的系单统载：波： 通在过接直发收接射端序预通列编过频码线谱将性扩I和S展I信非：道线转性换 处为采理一用，组此可无方以干法在扰时某、，种正信程交息度子码上载元减波被轻， 码伪其间噪中干声各扰序子。列载利调波用制经维后历比通窄特过带法远平可远坦以 衰实大落现于。发数对射据不码速同元率子的的载最带波优宽的MLW码检发元测射进。行 编然码出而就去，可，维以因比实为特现码算分元法集速的，率复这低杂种，度方法 随所也着以称抽码为头间离的干散数扰多量小音指大（数大D增简M加化T），了或 并正且交通频常分发仅多射用路机于复结有用构效（。抽O头FD数M量）
实训项目
通信全网 认知实训
教学单元引入
衰落是影响移动通信质量的主要因素之一。 其中的快衰落深度可达30~40dB，如果想利 用加大发射功率、增加天线尺寸和高度等方 法来克服这种深衰落是不现实的，而且会造 成对其它电台的干扰。那么，在移动通信里 边是采用什么技术来克服衰落，将不利的衰 落转为有利于移动通信通信的呢？本次课将 介绍一种很重要的抗衰落技术。
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
分集接收原理范文
分集接收原理范文分集接收原理是指在通信系统中，接收端采用多个接收天线来接收信号，并利用多个接收通道进行信号处理，以提高接收机对无线信号的接收质量和性能。
分集接收原理是无线通信系统中一种常用的技术手段，它可以用于减小信号传输过程中的多径衰落影响、提高接收信号的质量和稳定性，从而显著地提高系统信道容量、扩大覆盖范围和提高通话质量。
分集接收原理背后的基本概念是空间分集，通过在空间上分散接收装置的位置，以提高接收系统的性能。
具体地讲，分集接收系统包含多个接收天线，将接收天线放置在不同的位置上，接收到的信号经过多个通道传输到接收器端，然后通过信号处理算法将多个通道的信号进行合并，得到高质量的接收信号。
分集接收原理的实现依赖于空间多样性的存在。
当一个信号同时从多个不同的接收天线接收到时，每个接收天线上的信号都会受到不同的传播路径和传播损耗的影响。
由于传播路径的不同，不同接收天线上收到的信号也不同，这就形成了空间多样性。
而在接收端，可以采用各种信号处理算法来有效地利用这种空间多样性。
分集接收系统中最简单的一种方法是选择性接收，即从多个接收天线中选择接收质量最好的一个进行信号处理。
这种方法可以减小信号传输中多径干扰的影响，提高信号的接收质量。
另一种更为常见的方法是基于信号的空间处理，即通过将接收天线的输出信号进行加权求和来合并多个通道的信号。
这种方法可以进一步提高接收系统对信号的接收质量和性能。
基于空间处理的分集接收方法主要有最大比率组合（MRC）、选择性组合（SC)、等增益合并（EGC）等。
-最大比率组合（MRC）是指将每个接收通道的输出信号进行加权，权重与接收信号的信噪比成正比，然后将加权后的信号进行求和。
这种方法可以最大化接收信号的信噪比，从而提高接收系统的性能。
-选择性组合（SC）是指从多个接收通道中选择接收质量最好的一个进行信号处理。
这种方法可以减小传输过程中的多径干扰和噪声的影响，提高信号的接收质量。
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
分集接收技术多路径传播的信号到达接收机的输入端时，形成幅度衰落、时延扩展及多普勒频谱扩展，从而导致数字信号的高误码率，严重影响通信质量。
为了提高系统抗多径效应的性能，可以采用的一个有效方法是对多路径传播的信号进行分集接收。
分集接收是指接收端先将接收到的多径信号分离成互不相关的（独立的）多路信号，再将这些多路分离信号按一定的规则合并起来，使接收到的有用信号的能量最大化，从而提高接收端的信噪功率比（对数字信号而言，使误码率最小）。
合并技术主要分为3种：最大比值合并、等增益合并和选择式合并。
1. 空间分集在移动通信中，空间略有变动就可能出现较大的场强变化。
当使用两个接收信道时，它们受到的衰落影响是不相关的，且两者在同一时刻经受深衰落谷点影响的可能性也很小，由这一设想引出了利用两副接收天线独立地接收同一信号，再合并输出的方案，如此，衰落的程度将会大大减小，这就是空间分集。
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，空间分集接收就是在空间不同的垂直高度上设置几副天线，使其同时接收一个发射天线的微波信号，然后合成或选择其中一个强信号。
接收端天线之间的距离d应大于波长的1/2，以保证接收天线输出信号的衰落特性是相互独立的。
从相应的合并电路中选出信号幅度较大、信噪比最佳的一路信号作为输出信号，可以降低信道衰落的影响，提高传输的可靠性。
空间分集接收的优点是分集增益高，缺点是还需另外设置单独的接收天线。
2. 频率分集频率分集是采用两个或两个以上具有一定频率间隔的微波频率同时发送和接收同一信息，然后进行合成或选择，利用位于不同频段的信号经衰落信道后在统计上的不相关特性，即不同频段衰落统计特性上的差异，来实现抗频率选择性衰落的功能。
实现时可以将待发送的信息分别调制在频率不相关的载波上进行发射。
频率不相关的载波是指不同的载波之间的间隔应大于频率相干区间，即载波频率的间隔应满足要求。
频率分集与空间分集相比较，其优点是在接收端可以减少接收天线及相应设备的数量，缺点是要占用更多的频带资源，因此，一般又称它为带内（频带内）分集，并且在发送端可能需要采用多个发射机。
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、
第三章 信道 信道是通信系统必不可少的组成部分.一般来说,实.
在信道有效的传输带宽内， | H(ω) |不是恒定不变的，而是 随频率的变化有所波动。这种振幅频率特性的不理想导致信 号通过信道时波形发生失真，又称为幅度频率失真。
如有线电话信道的衰减—频率特性就是不理想的，
产生原因：信道中存在各种滤波器、混合线圈、串联电 容、分布电感等。 影响： 对模拟信号，使波形失真，如语音信号，不同频率 强弱变化； 对数字信号，会引起相邻码元波形在时间上相互重 叠（因信道特性变化），从而造成码间串扰、误码。 1． 相位——频率畸变： 经常用群迟延——频率特性来描述相频特性： 群迟延——频率特性为：τ(ω)=dφ(ω)/d ω，当φ(ω) =-ωtd 即τ(ω)=-td时，无相频畸变。
3．克服措施： 模拟通信： 利用线性补偿网络进行频域均衡，使衰耗特性曲 线平坦，联合频率特性无畸变。 数字通信：合理设计收、发滤波器，消除信道产生的码间串扰; 信 道特性缓慢变化时，用时域均衡器，使码间串扰降到最小且可自适 应信道特性变化。
三、随参信道特性及其对信号传输的影响
随参信道包括短波电离层反射信道、超短波流星余迹散射、超短 波及微波对流层散射、超短波电离层散射等。 对流层：10km～12km以下大气层 电离层：60～600km大气层
如果传输特性不好（即上述两个条件不满足），会使信号传输产 生失真（也称畸变）。 1． 幅度——频率畸变
幅度——频率畸变是信道的幅度——频率特性不理想引起的，主 要是
三、参信道特性及其对信号传输的影响
当前大多数的数据通信都是通过恒参信道（或近 似恒参信道）进行传输的，如有线信道、微波视距信 道、卫星信道等都是恒参信道。恒参信道的主要特点 是可以把信道等效成一个线性时不变网络，传输技术 主要解决由线性失真引起的符号间干扰和由信道引入 的加性噪声所造成的判断失误。
分集接收技术
分集接收技术分集技术-接收合并技术分集技术是研究如何充分利⽤传输中的多径信号能量，以改善传输的可靠性，它也是⼀项研究利⽤信号的基本参量在时域、频域与空域中，如何分散开⼜如何收集起来的技术。
“分”与“集”是⼀对⽭盾，在接收端取得若⼲条相互独⽴的⽀路信号以后，可以通过合并技术来得到分集增益。
从合并所处的位置来看，合并可以在检测器以前，即在中频和射频上进⾏合并，且多半是在中频上合并；合并也可以在检测器以后，即在基带上进⾏合并。
合并时采⽤的准则与⽅式主要分为四种：最⼤⽐值合并（MRC:Maximal Ratio Combining）、等增益合并(EGC:Equal Gain Combining)、选择式合并(SC:Selection Combining)和切换合并（Switching Combining）。
1.最⼤⽐合并在接收端由多个分集⽀路，经过相位调整后，按照适当的增益系数，同相相加，再送⼊检测器进⾏检测。
在接受端各个不相关的分集⽀路经过相位校正，并按适当的可变增益加权再相加后送⼊检测器进⾏相⼲检测。
在做的时候可以设定第i个⽀路的可变增益加权系数为该分集之路的信号幅度与噪声功率之⽐。
最⼤⽐合并⽅案在收端只需对接收信号做线性处理，然后利⽤最⼤似然检测即可还原出发端的原始信息。
其译码过程简单、易实现。
合并增益与分集⽀路数N 成正⽐。
最⼤合并⽐使较强的信号加强，较弱的信号减弱2.等增益合并等增益合并原理等增益合并也称为相位均衡，仅仅对信道的相位偏移进⾏校正⽽幅度不做校正。
等增益合并不是任何意义上的最佳合并⽅式，只有假设每⼀路信号的信噪⽐相同的情况下，在信噪⽐最⼤化的意义上，它才是最佳的。
它输出的结果是各路信号幅值的叠加。
对CDMA系统，它维持了接收信号中各⽤户信号间的正交性状态，即认可衰落在各个通道间造成的差异，也不影响系统的信噪⽐。
当在某些系统中对接收信号的幅度测量不便时选⽤EGC。
当N （分集重数）较⼤时，等增益合并与最⼤⽐值合并后相差不多，约仅差1dB 左右。
第三章 分集接收与最佳接收
相关接收机(判别两个信号)
由检测理论知，最小错误概率准P( Hi | R r )]
Hi
最佳检测由似然比检测准则给出，即
判别为H1（接收信号r(t)为S1(t)）
P( H1 | R) P0 L( R ) P( H 0 | R) P 1
角度分集：在接收机端使用方向性天线，使它们指向不同的信号到达方向
分集的具体实现在有关通信原理中已有描述， 此处不再深入讨论。
西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室
3.1 相关接收机
在二进制通信系统中，接收信号处理问题在数 学上归结为一个二元假设检验问题：
H0: r(t)=s0(t)+n(t) H1: r(t)=s1(t)+n(t)
线性检测器：
ˆ sgn( y, h ) sgn b
T
0
y (t )h(t )dt
检测器冲激响应
判决变量：
Y y, h Ab s, h n, h
信号 噪声
（1）单用户信道的匹配滤波接收机
噪声
E{ n, h } T E{n(t )}h(t )dt 0 0 n, h T T 2 E{ n, h } 0 0 E{n(t )n(u )} h(t )h(u )dtdu ( t u ) h 2 (t )dt h , h || h ||2
N0 | H ( j ) |2 d 2
Pn ( )
2
输出
| s0 (t ) |2 SNR 2 E{n0 (t0 )} 1 2
《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
3.4 分集接收
话音输出
声码器
维特比译码
反交织
控制微处理器
图3-32 移动台接收机方框图
基本原理如下： 移动台RAKE接收部分主要由相关器1~ 3、搜寻相关器和 合并器等组成。伪随机码调制过的信号由发端发射，经多条 不同的路径延时和损耗后与噪声一起进入接收机，经过变频 、中频放大和A／D变换后，进入RAKE接收部分。该部分的搜 寻相关器从到达的各路信号中找出三路最强的信号，并给出 这三路信号中伪随机码的参考相位，使本地码的三个发生器 的输出码相位分别与这三路信号中的伪随机码同步，经过各 自解扩，相关解调输出同一信息的数据，经相应的合并后进 行译码。
交织阵列的行、列数越多，抗干扰能力越强。但是，只 有在接收端收到最后一个数据，才能进行纠检错处理，从而 造成数据传输时延增大。所以在设计交织编码阵列时，应该 统筹考虑。上面只是作了原理性说明，但有了这样的概念或 基础，就可理解GSM和CDMA等系统中的各种交织编码技术。
2、跳频技术 跳频的实现方式有两种，一是基带跳频，它将话音信号 随着时间的变换使用不同频率的发射机发射，基带跳频适合 于发射机数量较多的高话务量小区。二是射频跳频，又称合 成器跳频，它是话音信号使用固定的发射机，在一定跳频序 列的控制下，频率合成器合成不同的频率来进行发射。
3.4 3.4 分集接收 学习目标
了解分集技术的分类 了解几种常用的显分集技术 了解几种常用的隐分集技术 掌握分集合并技术
3.4 3.4 分集接收
3.4.1 3.4.2 3.4常用的隐分集技术 分集合并技术
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 信号能量，以提高系统的接收性能。
第3章第2节时间分集(分集)
第3 章点对点通信：检测、分集与信道的不可靠第2节时间分集（分集）分集衰落信道通信性能差的根本原因是可靠通信依赖单个路径的信号强度，而该路径很可能处于深衰落。
一旦路径处于深衰落，任何通信方案都会出错。
一种提高性能的自然的解决方案是确保信息符号通过多条独立衰落的信号路径，只要有一条信号强径，就可能保证可靠通信。
此技术称为分集，它可显著地提高衰落信道上的性能。
分集技术分集概念：多路不相关的衰落路径（时间、空间、频率和极化方向）传送相同的信号并合并。
如何有效地分集客观多径衰落信道分散的信号；如何主动利用信号设计技术更有效地分集多径衰落信道分散的信号。
目标：对抗多径信道造成的衰落和延时串扰。
技术---两方面：如何获得独立多路信号；如何合并独立多路信号。
在典型情况下，应用分集技术会在速率、带宽、复杂度或者尺寸大小方面蒙受一些惩罚。
需在复杂度和性能之间进行折中。
分集的基础各独立的信号传播路径同时经历深度衰落的概率很低。
-20-40-60-80-100481216d接收信号功率(d B m )分集技术分类输出信噪比合并器a 1 a 2 a 3 a M•••分集合并)(11t s e r j θ)(33t s e r j θ∑∑==Σ⎟⎠⎞⎜⎝⎛=Mm mMm m m a N r a 12021γ)(22t s e r j θ)(t s er Mj M θ支路m 的信噪比2N r mm =γ阵列增益即使没有衰落，相干合并也能增加平均接收信噪比。
设每条支路具有相同的信噪比γm = E s /N 0，且a m 2= r m 2/N 0，则：可见无衰落时，通过适当的加权，M 路接收信号进行相干合并后，使信噪比增大M 倍。
合并输出的平均信噪比相对于支路平均信噪比的增益称为阵列增益。
由于阵列增益，在相同平均信噪比下，衰落信道中分集系统的性能可比AWGN 信道中无分集系统的性能好。
010021012021N ME N E N N E a N r a s Mm s M m s M m m Mm m m =⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=⎟⎠⎞⎜⎝⎛=∑∑∑∑====Σγ分集系统的性能度量分集合并带来信噪比的改善，从而降低了平均差错概率和中断概率。
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3.2 匹配滤波接收机
利用tz不等式
1
2
SNR 4
| s( ) | d | H ( j )e
2
j t0 2
| d
N0 4
1 E 2
| H ( j ) | d
2
E N0 / 2
| s( ) |2 d
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线性检测器：
ˆ sgn( y, h ) sgn b
T
0
y (t )h(t )dt
检测器冲激响应
判决变量：
Y y, h Ab s, h n, h
信号 噪声
（1）单用户信道的匹配滤波接收机
噪声
E{ n, h } T E{n(t )}h(t )dt 0 0 n, h T T 2 E{ n, h } 0 0 E{n(t )n(u )} h(t )h(u )dtdu ( t u ) h 2 (t )dt h , h || h ||2
s
i 1
2 k ,i
T
0
2 sk (t ) dt
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相关接收机(判别两个信号)
代入前面得
T
0
N0 P 1 r (t )[s1 (t ) s0 (t )]dt ( E1 E0 ) ln 1 判别为H1 2 2 P2
T
0
N0 P 1 r (t )[s1 (t ) s0 (t )]dt ( E1 E0 ) ln 1 判别为H0 2 2 P2 S1(t)能量
0<t<Tb
经过K-L变换后，等价为：
H0: H1:
T (t )S (t )dt 0 n1 (t ) 0 1 R T n (t ) 2 (t )S0 (t )dt 2 0
T (t ) S (t )dt 1 n1 (t ) 0 1 R T n (t ) 2 (t ) S1 (t )dt 2 0
i (t )S j (t )dt 0
0
T
j 0,1, i 2
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假设检验(判别两个信号)
在二进制通信系统中，接收信号处理问题在数 学上归结为一个二元假设检验问题：
H0: r(t)=s0(t)+n(t) H1: r(t)=s1(t)+n(t)
jwi t
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Karhunen-loeve展开
用一组确定性的基函数及其互不相关的 随机变量作级数展开 r (t ) rii (t )
i 1
基函数：确定性函数 i (t ) T K—L展开系数 ri r (t )i (t )dt
0
它是与确定性基函数 i (t )互不相关的随机变量
N0 | H ( j ) |2 d 2
Pn ( )
2
输出
| s0 (t ) |2 SNR 2 E{n0 (t0 )} 1 2
s ( ) H ( j )e j t0 d
N0 4
| H ( j ) |2 d
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其中 E代表信号能量
bm {1, 1}
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代表被发射的数字序列
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相关接收机(判别一个二进制信 号的极性)
令 rm bm E wm 在这种情况下，最佳接收机是一单电平的检测器
2 rm是一个高斯随机变量，均值为bmE，方差为 根据基本的判决理论，检测器的性能用误码率 （BER）表示，其由 SNR E / 2 决定
P( H1 | R) P0 L( R ) 判别为H0（接收信号r(t)为S0(t)） P( H 0 | R) P 1
H1为真时的先验概率
相关接收机(判别两个信号)
由于前面已假设噪声为高斯白噪声，似 然比为
L( R )
i 1 2
2
i 1
1 (ri s1i ) 2 1 exp 2 N 2 N0 P0 1 (ri s0i ) 2 P 1 1 exp 2 N 2 N0
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Karhunen-loeve展开
二进制发射信号：S0(t)→发射0，S1(t)→发射1 可从感兴趣的信号 S0(t) 和 S1(t) 开始，将基函数 构造成定义在[0，T]的函数集合，即
S0(t)，S1(t)加上可数个函数→基函数
为了保证基函数是标准正交函数，必须使用 Gramm-Schmit正交法，从而得到基函数 {i (t )} 由于正交化
d /2
空间分集接收信号的方法分为（1）选择分集；（2） 反馈分集；（3）最大合并比分集；（4）等增益合并 比分集
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极化分集
不同的移动用户发射信号采用不同的极 化方式，目的是减小多径时延扩展，降 低成本。
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r (t )
x
S 1(t ) S 0(t )
T
0
(
)dt
＋
1 ( E 1 E 0) 2
阈值比较
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相关接收机(判别两个信号)
物理解释
若 则
T
0
r(t ) s1 (t )dt r(t ) s0 (t )dt
0
T
T
0
r(t )[ s1 (t ) s0 (t )]dt 0
第三章 分集接收与最佳接收
引言
衡量通信系统性能的主要指标有两个：一个是有效 性，尽可能快的传输信息；另一个是可靠性，尽可 能保证所传输的信息没有差错。 上一章我们介绍了无线信道，移动无线信道是非平 稳的，具有明显的时变特征。 衰落和扩展对任何一种调制技术的误码率都有很强 的负面影响，会引起接收端信号畸变或者明显衰落， 因此需要对接收信号进行适当的处理。
3.2 匹配滤波接收机
H ( j ) c s ( )e
*
等号成立条件：
jt0
此时，输出最大信噪比 ，条件 n(t)为白噪声，若n(t)非白，先白化后 匹配滤波。
E N0 / 2
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（1）单用户信道的匹配滤波接收机
y ( t ) A b s (t ) n ( t )
0 T
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T
式中
s ji i (t )s j (t )
0
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相关接收机(判别两个信号)
采用对数似然函数，消去公共项
P0 2 2 1 2 2 2 ri (s1i s0i ) (s1i s0i ) ln N0 i 1 N0 i 1 P 1
判别为H1 判别为H0
P0 2 2 1 2 2 2 r ( s s ) ( s s ) ln i 1i 0i 1i 0i N0 i 1 N0 i 1 P 1
有限维→连续时间 : 应用Parseval定理，容易证明 2
rs
i 1 2 i
k ,i
T
0
r (t ) sk (t ) dt
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处理方法
均衡：补偿码间干扰 分集：补偿衰落信道损害，减小在平坦衰落信道中接收机 所遇到的深度衰落和长持续时间的深度衰落的影响 信道编码：在发射信息中加冗余数据，接收使用信道解码以 检测和校正信道可能引起的错误
技术
既可单独使用，也可联合使用。
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0<t<Tb
设计最佳接收机意味着使接收系统总的错误概 率为最小
Pe P(D1 H 0 )P(H 0 ) P(D0 H1 )P(H1 )
虚警概率 漏警概率
数学基础
Fourier级数，用一组指数正交基将 随机过程展开
r (t ) ci e
i 1
jwi t
基函数，指数函数
e
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频率分集
根据不同频率信号产生不同多径结构和 独立衰落的特点构成频率分集（又称为 路径分集）。（相干带宽）
在TDMA系统中，如果多径时延扩展与码元间 隔相当，用均衡器实现频率分集； 在GSM系统中，用调频实现频率分集； 在DS/CDMA系统中，用RAKE接收实现频率 分集。
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判别为H1
左边>阈值
反之，左边<阈值，判别为H0
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相关接收机(判别一个二进制信 号的极性)
接收信号
r(t ) v(t ) w(t )
为了判别发射信号的信息比特，相关接 收机计算相关值
T 2 T 0 0
T
0
r(t )v(t )dt v (t )dt v(t ) w(t )dt bm E wm