分集技術(shù)

移動通信網(wǎng)中如何保證信號傳輸鏈路的可靠性，是一項重要指標(biāo)。為了達(dá)到這一目的，可以通過多種技術(shù)來實現(xiàn)，從影響接收端信號功率的三個主要因素來分析：第一、自由空間的傳播損耗和彌散，這可通過加大發(fā)射機功率來改善；第二、地形起伏、建筑物及障礙物的遮擋引起的陰影衰落，這可通過“宏分集”技術(shù)來改善；第三、在傳輸路徑中各種物體產(chǎn)生的直射波、反射波和散射波的相互影響，即多徑衰落，以及多普勒頻移產(chǎn)生的損耗，這可通過“微分集”技術(shù)來改善。從以上的分析可以看出，分集技術(shù)對改善無線傳輸鏈路的性能可以起到很大的作用。
分集技術(shù)是指通過查找和利用自然界無線傳播環(huán)境中獨立的（至少是高度不相關(guān)的）多徑信號來實現(xiàn)，簡單的說，如果一條無線傳播路徑中經(jīng)歷了深度衰落，而另一條相對獨立的路徑中可能仍包含著較強的信號，因此可以在多個信號中選擇兩個或更多的信號進(jìn)行合并，這樣可以同時提高接收端的瞬時信噪比和平均信噪比，一般可提高20dB到30dB。分集技術(shù)是移動通信的一種抗衰落技術(shù)，是一種用相對較低廉的投資就可以大幅度的改進(jìn)無線鏈路性能的強有力的接收技術(shù)。分集技術(shù)就是利用兩個或更多的不相關(guān)信號進(jìn)行處理，不相關(guān)信號的采集可以通過空域、時域和頻域三種方式實現(xiàn)，具體的實現(xiàn)方法有以下幾種：
第一、空間分集。也稱天線分集，是移動通信中使用較多的分集形式，簡單的說，就是采用多付接收天線來接收信號，然后進(jìn)行合并。為保證接收信號的不相關(guān)性，這就要求天線之間的距離足夠大，在理想情況下，接收天線之間的距離只要波長λ的一半就可以了。
第二、極化分集。在移動環(huán)境下，空中的水平路徑和垂直路徑是不相關(guān)的，因而信號也呈現(xiàn)不相關(guān)的衰落特性。這就可在發(fā)射和接收端各裝兩付天線，一個水平極化天線，一個垂直極化天線，這就可以得到兩個不相關(guān)的信號。這一技術(shù)在蜂窩移動用戶激增時，在改進(jìn)鏈路的傳輸效率和提高容量方面有很明顯的效果。
第三、角度分集。信號在傳輸過程中受環(huán)境的影響，使得到達(dá)接收的信號不可能是同方向的，這樣在接收端安裝方向性天線就可得到不相關(guān)的信號進(jìn)行合并。
第四、頻率分集。理論上，不相關(guān)信道產(chǎn)生同樣衰落的概率是各自產(chǎn)生的衰落概率的乘積。頻率分集是指在多于一個載頻上傳送信號，其原理是基于在信道相干帶寬之外的頻率上不會出現(xiàn)同樣的衰落。這一技術(shù)比空間分集節(jié)省天線數(shù)目，缺點是不僅需要占用更多的頻譜資源，而且需要有和頻率分集中采用的頻道數(shù)相等的若干個接收機，但對于特殊業(yè)務(wù)，這個費用也許是值得的。這一技術(shù)經(jīng)常用在頻分雙工（FDM）方式的視距微波鏈路中，在實際應(yīng)用中，有一種工作方式被稱作1:N保護(hù)交換方式。
第五、時間分集。對于一個隨機衰落的信號，若對其振幅進(jìn)行順序取樣，對時間間隔大于相干時間的兩個樣點是互不相關(guān)的。這一技術(shù)是指以超過信道相干時間的時間間隔重復(fù)發(fā)送信號，以便讓再次收到的信號有獨立的衰落環(huán)境，從而產(chǎn)生分集效果。時間分集的性能基本由移動臺的運動速度決定，也就是說決定于重復(fù)發(fā)送信號之間的衰落特性，若移動臺是靜止的，時間分集就失效了，因為相干時間是和移動臺的運動速度成反比的。實踐證明，當(dāng)移動臺的運動速度大于40Km/h，時間分集能獲得很好的效果。這一技術(shù)已經(jīng)被大量應(yīng)用于擴頻CDMA的RAKE接收機中，以處理多徑信號。

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