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摘要
随着信息技术和无线通信技术的飞速发展,人们对无线传输的数据速率和服
务质量提出了更高的要求。分集技术作为无线和移动通信中对抗衰落的一种有效
手段,可有效提升数据传输速率,对其进行相关研究具有非常重要的意义。
关键词:
引言
随着信息技术和无线通信技术的飞速发展,人们对无线传输的数据速率和质
量提出了更高的要求。由于无线传输信道存在多径效应与时变性等待性,从而使
得无线衰落信道中的信号由于受到这些因素的影响造成严重的衰减,进而使得接
收端不可能正确地判断发送信号,严重阻碍了信道容量增加和服务质量的改善。
为了克服各种衰落和提高无线传输系统性能,分集技术应运而生。
1.分集技术的研究意义
在散射传播中存在快衰落,其起因于随机的多径传输。信号的幅度不仅随时
间起伏,也随频率和空间起伏,他们分别称为时间选择性衰落、频率选择性衰落
和空间选择性衰落。时间选择性衰落是指当信号波形时间宽度较大时,信号前后
部分受到不同步、无确定关系的衰落,它起因于传输媒质的时变性。频率选择性
衰落是指当信号带宽较宽,信号频谱中频率间隔较大的分量有不同的并随时间而
随机变化的衰减和相移,它起因于多径效应。空间选择性衰落是指在空间不同的
位置上的不同地点,信号的衰落几乎是不相关的,它起因于空间的扩散效应。
由于对流层散射存在严重的快衰落现象,使得信号噪声比大幅度地变化,
通信质量变坏,为了克服快衰落,一般采用分集接收技术。
2分集技术的原理
分集的基本原理是根据多个新的信道(频率、时间或者空间)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相同,因此信号多个副本的衰
落信号就不会相同,接收机使用包含多个副本的信息来恢复出原发送信号。分集
技术主要包括分散传输和集中处理两个方面内容。分散传输是指接收机能够获得
多个统计独立的、携带同一信息的衰落信号;而集中处理是指把接收机收到的多
个统计独立的衰落信号进行合并以降低衰落的影响。
3分集技术的分类
分集技术根据获得独立路径信号的方法不同,通常可以分为空间分集、频率
分集、时间分集、协作分集、角分集等,其中空间分集、频率分集用得最广,下
面对其进行简要的概述。
3.1空间分集
空间分集也称天线分集,是通信中使用较多的分集形式,简单的说,空间分
集的方法就是利用信号空间选择性衰落这一特性,接收端使用两副(或多副)同
样的天线,分散天线的位置就能降低各天线所接收信号间的相关性。显然,接收
天线相距的越远,空间分集获得的各分支信号间的相关性就越小。另外,天线的
分散方式不同,分集接收的效果也不同。
在实际使用中,平原地区分集接收时天线一般采用水平空间分集接收方式,
山区可方便地利用地形采取垂直空间分集方式,当然也要视具体的地形条件而
定。
当然,分集的效果还与接收天线的数目有关。一般来说,天线数目越多分集
效果越好。但分集重数超过三以后,分集接收效果的改进并不十分明显。实用中,
当使用单一分集方式时,一般不超过三重分集。
一个详细的空间分集的分集改善系数计算公式:
PFV
I[1exp(3.341014S0.87f0.12d0.48(t)1.04)]1010
sd100
其中d为站距(km),F为无分集时衰落深度(dB),f为工作频率(GHz),
VGG,G和G为两个空间分集天线的增益(dB),P为衰落因子,S为
1212t
分集接收天线间的垂直距离(m)。
3.2频率分集
频率分集是采用信号频率选择性衰落这一特性。实验证明,在同一通信
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