第6章分集接收技术2014

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1、第六章第六章 分集接收技术分集接收技术在移动通信中，多径效应产生的时延扩展会导致接收信号快衰落，表在移动通信中，多径效应产生的时延扩展会导致接收信号快衰落，表现出接收信号瞬时值剧烈变化现出接收信号瞬时值剧烈变化分集接收分集接收是抵抗快衰落效应的有效手段，其是抵抗快衰落效应的有效手段，其基本思想：基本思想：将接收到的多将接收到的多径信号分离成互不相关的、独立的多路信号，选取信号的两个或多个径信号分离成互不相关的、独立的多路信号，选取信号的两个或多个独立样本，其衰落互不相关，意味着所有信号样本同时低于某个给定独立样本，其衰落互不相关，意味着所有信号样本同时低于某个给定电平的概率比任何一个样本低于该

2、电平的概率要小得多。再将这些信电平的概率比任何一个样本低于该电平的概率要小得多。再将这些信号按照一定准则合并，使接收的有用信号能量最大。对于数字通信系号按照一定准则合并，使接收的有用信号能量最大。对于数字通信系统而言，就是使统而言，就是使误码率最小；误码率最小；对于模拟通信系统而言，就是使对于模拟通信系统而言，就是使接收信接收信噪比最大噪比最大第六章第六章 分集接收技术分集接收技术分集接收包括分集接收包括两项内容：两项内容： 如何将接收的多径信号如何将接收的多径信号分离分离成互不相关的多路信号？成互不相关的多路信号？ 采用怎样的采用怎样的合并合并方式使接收的有用信号能量最大？方式使接收的有用信

3、号能量最大？分集接收分类：显分集、隐分集分集接收分类：显分集、隐分集 显分集：显分集：利用多副天线接收信号，构成明显的分集信号接收方式利用多副天线接收信号，构成明显的分集信号接收方式 隐分集：隐分集：只需一副天线接收信号，分集隐含在传输信号中，在接收端只需一副天线接收信号，分集隐含在传输信号中，在接收端通过信号处理实现分集接收通过信号处理实现分集接收 第六章第六章 分集接收技术分集接收技术显分集技术显分集技术 显分集：显分集：宏分集、微分集宏分集、微分集 宏分集宏分集 (多基站分集多基站分集) ：将多个基站设置在不同的地理位置和不同方向：将多个基站设置在不同的地理位置和不同方向上上 (如蜂窝小

4、区的对角线上如蜂窝小区的对角线上) ，所有基站可以同时与小区内某个移动终，所有基站可以同时与小区内某个移动终端通信，但移动终端仅选择对自己而言信号最好的基站进行通信，以端通信，但移动终端仅选择对自己而言信号最好的基站进行通信，以此减小地形、地物与大气等对信号传播的慢衰落效应此减小地形、地物与大气等对信号传播的慢衰落效应 移动终端在移动终端在A路段与基站路段与基站B通信，在通信，在B路段则与基站路段则与基站A通信，基站数根据需要确通信，基站数根据需要确定定显分集技术显分集技术 微分集：微分集：用于抵抗快衰落效应。理论分析和实验验证表明：当信号在空用于抵抗快衰落效应。理论分析和实验验证表明：当信号

5、在空间、频率和时间等范围分离时都会呈现出相互独立的衰落特性。按照路间、频率和时间等范围分离时都会呈现出相互独立的衰落特性。按照路径分离的不同，微分集又分为：径分离的不同，微分集又分为：空间分集、频率分集、时间分集、极化空间分集、频率分集、时间分集、极化分集、角度分集、场分量分集和路径分集等分集、角度分集、场分量分集和路径分集等 空间分集：空间分集：根据快衰落信道的空间独立性，即在任意两个不同位置接收根据快衰落信道的空间独立性，即在任意两个不同位置接收同一信号，只要两个位置的距离大到一定程度，两处呈现出的衰落效应同一信号，只要两个位置的距离大到一定程度，两处呈现出的衰落效应是不相关的。空间分集的

6、基本结构是在发端使用一副天线发射，而在收是不相关的。空间分集的基本结构是在发端使用一副天线发射，而在收端采用多副天线接收。要求：市区：天线间距端采用多副天线接收。要求：市区：天线间距 0.5 倍波长；郊区：天倍波长；郊区：天线间距线间距 0.8 倍波长倍波长 显分集技术显分集技术 频率分集：频率分集：由于频率间隔大于相干带宽的两个信号所遭受的衰落是彼此由于频率间隔大于相干带宽的两个信号所遭受的衰落是彼此独立的，所以可以用两个以上的不同频率传输同一信号，从而实现频率独立的，所以可以用两个以上的不同频率传输同一信号，从而实现频率分集。频率分集要求发端采用两个以上的发射机发送同一信号，收端采分集。频

7、率分集要求发端采用两个以上的发射机发送同一信号，收端采用两个以上的接收机接收信号，再根据一定准则合并接收信号用两个以上的接收机接收信号，再根据一定准则合并接收信号 时间分集：时间分集：快衰落除了具有空间和频率独立性外，也具有时间独立性，快衰落除了具有空间和频率独立性外，也具有时间独立性，即同一信号在不同时刻重复发送，只要两次重发的时间间隔大于信道相即同一信号在不同时刻重复发送，只要两次重发的时间间隔大于信道相干时间，那么各次发射信号通过信道时，呈现出的衰落效应也是彼此独干时间，那么各次发射信号通过信道时，呈现出的衰落效应也是彼此独立的。接收机将重复收到的信号按照一定准则合并，也可以减小衰落效立

8、的。接收机将重复收到的信号按照一定准则合并，也可以减小衰落效应应 显分集技术显分集技术 极化分集：极化分集：由于极化方式不同的电磁波也具有独立的衰落特性，所以收由于极化方式不同的电磁波也具有独立的衰落特性，所以收发两端可以利用两个位置靠近但极化方式不同的天线收发信号，也能获发两端可以利用两个位置靠近但极化方式不同的天线收发信号，也能获得分集增益。极化分集是空间分集的一种特殊形式，其优点是硬件结构得分集增益。极化分集是空间分集的一种特殊形式，其优点是硬件结构紧凑，体积小，但由于射频功率需要分配到两副天线上，其发射功率会紧凑，体积小，但由于射频功率需要分配到两副天线上，其发射功率会损失损失3dB

9、角度分集：角度分集：其实现方式是使发射信号通过不同路径，并以不同角度到达其实现方式是使发射信号通过不同路径，并以不同角度到达接收端，接收端利用多个方向尖锐的定向天线分离接收来自不同方向的接收端，接收端利用多个方向尖锐的定向天线分离接收来自不同方向的信号，再依据一定准则合并。由于不同方向接收信号的衰落特性彼此独信号，再依据一定准则合并。由于不同方向接收信号的衰落特性彼此独立，因而能获得分集增益立，因而能获得分集增益 显分集技术显分集技术 场分量分集：场分量分集：根据电磁场理论，电磁波的根据电磁场理论，电磁波的E场和场和H场分量承载了相同的信场分量承载了相同的信号，但号，但 Ez、Hx、Hy 分量

10、相互独立，通过分别接收三个场分量，再按照一分量相互独立，通过分别接收三个场分量，再按照一定准则合并，也能获得分集增益，且没有定准则合并，也能获得分集增益，且没有3dB的功率损失的功率损失 路径分集：路径分集：如果电磁波经过两条不同路径传播的时延大于某值如果电磁波经过两条不同路径传播的时延大于某值 (相干时相干时间间) 时，这两个信号的衰落特性也是彼此独立的。时，这两个信号的衰落特性也是彼此独立的。RAKE接收机就是基于接收机就是基于该特性设计的该特性设计的隐分集技术隐分集技术 交织编码技术：交织编码技术：举例说明，原始信号举例说明，原始信号111001101100101010110010101

11、1共计共计28bit，按照，按照47矩阵排列，依次按行写入发送矩阵矩阵排列，依次按行写入发送矩阵 假如由于某种干扰导致传输发生突发连续错误，收端将无法正确恢复假如由于某种干扰导致传输发生突发连续错误，收端将无法正确恢复码字。交织编码就是改变发送信号的传输顺序，对图码字。交织编码就是改变发送信号的传输顺序，对图 (a) 中的数据采中的数据采用用“横写竖读横写竖读”法写入块交织器，此时交织器输出就按照图法写入块交织器，此时交织器输出就按照图(b)从左从左至右的顺序，先发第一列至右的顺序，先发第一列1010，再发第二列，再发第二列1101。这样，当所传输。这样，当所传输的码序列连续出现的码序列连续出