根據訊號論原理,若有其他衰減程度的原發送訊號副本提供給接收機,則有助於接收訊號的正確判決。這種透過提供傳送訊號多個副本來提高接收訊號正確判決率的方法被稱為分集。分集技術是用來補償衰落通道損耗的,它通常利用無線傳播環境中同一訊號的獨立樣本之間不相關的特點,使用一定的訊號合併技術改善接收訊號,來抵抗衰落引起的不良影響。空間分集手段可以克服空間選擇性衰落,但是分集接收機之間的距離要滿足大於3倍波長的基本條件。
分集的基本原理是透過多個通道(時間、頻率或者空間)接收到承載相同資訊的多個副本,由於多個通道的傳輸特性不同,訊號多個副本的衰落就不會相同。接收機使用多個副本包含的資訊能比較正確的恢復出原發送訊號。如果不採用分集技術,在噪聲受限的條件下,發射機必須要傳送較高的功率,才能保證通道情況較差時鏈路正常連線。在移動無線環境中,由於手持終端的電池容量非常有限,所以反向鏈路中所能獲得的功率也非常有限,而採用分集方法可以降低發射功率,這在行動通訊中非常重要。
分集技術包括2個方面:一是分散傳輸,使接收機能夠獲得多個統計獨立的、攜帶同一資訊的衰落訊號;二是集中處理,即把接收機收到的多個統計獨立的衰落訊號進行合併以降低衰落的影響。因此,要獲得分集效果最重要的條件是各個訊號之間應該是“不相關”的。
技術分類編輯
總結起來,發射分集技術的實質可以認為是涉及到空間、時間、頻率、相位和編碼多種資源相互組合的一種多天線
技術。根據所涉及資源的不同,可分為如下幾個大類:
空間分集
我們知道在行動通訊中,空間略有變動就可能出現較大的場強變化。當使用兩個接收通道時,它們受到的衰落影響是不相關的,且二者在同一時刻經受深衰落谷點影響的可能性也很小,因此這一設想引出了利用兩副接收天線的方案,獨立地接收同一訊號,再合併輸出,衰落的程度能被大大地減小,這就是空間分集。
空間分集是利用場強隨空間的隨機變化實現的,空間距離越大,多徑傳播的差異就越大,所接收場強的相關性就越小。這裡所提相關性是個統計術語,表明訊號間相似的程度,因此必須確定必要的空間距離。經過測試和統計,CCIR建議為了獲得滿意的分集效果,移動單元兩天線間距大於0.6個波長,即d>0.61,並且最好選在l/4的奇數倍附近。若減小天線間距,即使小到1/4,也能起到相當好的分集效果。
空間分集分為空間分集傳送和空間分集接收兩個系統。其中空間分集接收是在空間不同的垂直高度上設定幾副天線,同時接收一個發射天線的微波訊號,然後合成或選擇其中一個強訊號,這種方式稱為空間分集接收。接收端天線之間的距離應大於波長的一半,以保證接收天線輸出訊號的衰落特性是相互獨立的,也就是說,當某一副接收天線的輸出訊號很低時,其他接收天線的輸出則不一定在這同一時刻也出現幅度低的現象,經相應的合併電路從中選出訊號幅度較大、信噪比最佳的一路,得到一個總的接收天線輸出訊號。這樣就降低了通道衰落的影響,改善了傳輸的可靠性。
空間分集接收的優點是分集增益高,缺點是還需另外單獨的接收天線。
空間分集還有兩類變化形式:
. 極化分集:它利用在同一地點兩個極化方向相互正交的天線發出的訊號可以呈現不相關的衰落特性進行分集接收,即在收發端天線上安裝水平、垂直極化天線,就可以把得到的兩路衰落特性不相關的訊號進行極化分集。優點:結構緊湊、節省空間;缺點:由於發射功率要分配到兩副天線上,因此有3dB的損失。
.角度分集:由於地形、地貌、接收環境的不同,使得到達接收端的不同路徑訊號可能來自不同的方向,這樣在接收端可以採用方向性天線,分別指向不同的到達方向。而每個方向性天線接收到的多徑訊號是不相關的。
根據訊號論原理,若有其他衰減程度的原發送訊號副本提供給接收機,則有助於接收訊號的正確判決。這種透過提供傳送訊號多個副本來提高接收訊號正確判決率的方法被稱為分集。分集技術是用來補償衰落通道損耗的,它通常利用無線傳播環境中同一訊號的獨立樣本之間不相關的特點,使用一定的訊號合併技術改善接收訊號,來抵抗衰落引起的不良影響。空間分集手段可以克服空間選擇性衰落,但是分集接收機之間的距離要滿足大於3倍波長的基本條件。
分集的基本原理是透過多個通道(時間、頻率或者空間)接收到承載相同資訊的多個副本,由於多個通道的傳輸特性不同,訊號多個副本的衰落就不會相同。接收機使用多個副本包含的資訊能比較正確的恢復出原發送訊號。如果不採用分集技術,在噪聲受限的條件下,發射機必須要傳送較高的功率,才能保證通道情況較差時鏈路正常連線。在移動無線環境中,由於手持終端的電池容量非常有限,所以反向鏈路中所能獲得的功率也非常有限,而採用分集方法可以降低發射功率,這在行動通訊中非常重要。
分集技術包括2個方面:一是分散傳輸,使接收機能夠獲得多個統計獨立的、攜帶同一資訊的衰落訊號;二是集中處理,即把接收機收到的多個統計獨立的衰落訊號進行合併以降低衰落的影響。因此,要獲得分集效果最重要的條件是各個訊號之間應該是“不相關”的。
技術分類編輯
總結起來,發射分集技術的實質可以認為是涉及到空間、時間、頻率、相位和編碼多種資源相互組合的一種多天線
技術。根據所涉及資源的不同,可分為如下幾個大類:
空間分集
我們知道在行動通訊中,空間略有變動就可能出現較大的場強變化。當使用兩個接收通道時,它們受到的衰落影響是不相關的,且二者在同一時刻經受深衰落谷點影響的可能性也很小,因此這一設想引出了利用兩副接收天線的方案,獨立地接收同一訊號,再合併輸出,衰落的程度能被大大地減小,這就是空間分集。
空間分集是利用場強隨空間的隨機變化實現的,空間距離越大,多徑傳播的差異就越大,所接收場強的相關性就越小。這裡所提相關性是個統計術語,表明訊號間相似的程度,因此必須確定必要的空間距離。經過測試和統計,CCIR建議為了獲得滿意的分集效果,移動單元兩天線間距大於0.6個波長,即d>0.61,並且最好選在l/4的奇數倍附近。若減小天線間距,即使小到1/4,也能起到相當好的分集效果。
空間分集分為空間分集傳送和空間分集接收兩個系統。其中空間分集接收是在空間不同的垂直高度上設定幾副天線,同時接收一個發射天線的微波訊號,然後合成或選擇其中一個強訊號,這種方式稱為空間分集接收。接收端天線之間的距離應大於波長的一半,以保證接收天線輸出訊號的衰落特性是相互獨立的,也就是說,當某一副接收天線的輸出訊號很低時,其他接收天線的輸出則不一定在這同一時刻也出現幅度低的現象,經相應的合併電路從中選出訊號幅度較大、信噪比最佳的一路,得到一個總的接收天線輸出訊號。這樣就降低了通道衰落的影響,改善了傳輸的可靠性。
空間分集接收的優點是分集增益高,缺點是還需另外單獨的接收天線。
空間分集還有兩類變化形式:
. 極化分集:它利用在同一地點兩個極化方向相互正交的天線發出的訊號可以呈現不相關的衰落特性進行分集接收,即在收發端天線上安裝水平、垂直極化天線,就可以把得到的兩路衰落特性不相關的訊號進行極化分集。優點:結構緊湊、節省空間;缺點:由於發射功率要分配到兩副天線上,因此有3dB的損失。
.角度分集:由於地形、地貌、接收環境的不同,使得到達接收端的不同路徑訊號可能來自不同的方向,這樣在接收端可以採用方向性天線,分別指向不同的到達方向。而每個方向性天線接收到的多徑訊號是不相關的。