分集技術是通信中的一種用相對較低廉的投資就可以大幅度地改進無線鏈路性能的強有力的接收技術。與均衡不同,分集技術不需要訓練碼,從而節(jié)省了開銷。分集技術通過查找和利用自然界無線傳播環(huán)境中獨立或者至少是高度不相關的多徑信號來實現(xiàn)。在實際應用中,分集的各個方面的參數(shù)都由接收機決定,發(fā)射機并不知曉分集的情況。分集的概念可以簡單地解釋如下:如果一條無線傳播路徑中的信號經(jīng)歷了深度衰落,而另外一條相對獨立的路徑中可能仍包含著較強的信號,從而可以在多徑信號中選擇兩個或者兩個以上的信號。分集的好處是它對于接收端的瞬時信噪比和平均信噪比都有提高,通?梢蕴岣20~30 dB。
空間分集,又被稱為天線分集,是無線通信中使用最多的分集形式,它既可以用于移動臺,也可以用于基站,或者同時應用于兩者?臻g分集基于這樣一個事實:在移動臺端,如果天線間的相隔距離等于或者大于半個波長,或者在基站端分集天線間的相隔距離大于一定值(通常是幾十個波長),那么不同的分集天線上收到的信號包絡將基本上是不相關的?臻g分集按接收方法可以分為4類:反饋或掃描分集、選擇分集、等增益分集及最大比率合并,分集增益依次增加。
極化分集基于水平極化和垂直極化路徑不相關這一特性。在傳輸信道的反射過程中,不同極化方向的反射系數(shù)不同,這使得信號的幅度和相位的變化產(chǎn)生差異,在經(jīng)過足夠多次的反射后,不同極化方向上的信號就變成相互獨立或者接近相互獨立。
頻率分集是在多個載頻上傳送信號,它基于在信道相干帶寬之外的頻率上不會出現(xiàn)相同的衰落的原理,理論上,不相關信道產(chǎn)生同樣衰落的概率是各自產(chǎn)生的衰落概率的乘積。頻率分集的缺點是不僅需要備用帶寬,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,所以一般應用在特殊業(yè)務中。
時間分集是指以超過信道相干時間的時間間隔重復發(fā)送信號,以便讓再次收到的信號具有獨立的衰落環(huán)境,從而產(chǎn)生分集效果。
協(xié)作分集是無線網(wǎng)絡中的多個擁有獨立無線的無線節(jié)點協(xié)作實現(xiàn)空間分集的方法。其最基本的思想是在無線接收端將直傳信號(來自源節(jié)點)以及中繼信號(來自中繼節(jié)點)均作為有用信號以合并解碼進而提升無線網(wǎng)絡的通信性能(信道容量,可靠性等)。與通常方法相比,協(xié)作分集方法將中繼信號視作有用信號,而非干擾信號。
協(xié)作分集的最簡單場景包含一個源節(jié)點,一個中繼節(jié)點以及一個目標節(jié)點,兩兩節(jié)點可以互相通信。在協(xié)作分集方法中,目標節(jié)點將收到并合并來自源節(jié)點的直傳信號以及來自中繼節(jié)點的中繼信號。中繼節(jié)點發(fā)送的中繼信號亦來自源節(jié)點,但在轉發(fā)之前需要進行處理。
協(xié)作分集的中繼策略指中繼節(jié)點對來自源節(jié)點信號的處理和轉發(fā)方式。最基本的中繼策略有放大轉發(fā),解碼轉發(fā)以及壓縮轉發(fā)等等。
多用戶分集是一種提高MIMO系統(tǒng)容量的新方法,但與傳統(tǒng)MIMO方案不同,它是將所有發(fā)送和接收看作一個整體才處理,不是消除信道之間的衰落而是利用信道衰落特性,即信道的隨機波動性來獲得增益。實現(xiàn)多用戶增益的途徑則是公平調度。
在實踐中,用戶數(shù)量,發(fā)送天線數(shù),接收天線數(shù),資源調度方法,功率分配方案,空間分集和多用戶分集的聯(lián)合方式等對多用戶分集系統(tǒng)的容量有著不同程度的影響,唯有充分理解不同技術的本質才能更好地利用各自的優(yōu)勢,最大限度地增加系統(tǒng)的容量。