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1、2.1 关键技术,2.1.3 分集接收,主讲人：许鹏飞,分集接收的意义：,无线信道是随机时变信道，其中的衰落特性会降低通信系统的性能。为了对抗衰落，可以采用多种措施，比如信道编解码技术，抗衰落接收技术或者扩频技术。分集接收技术被认为是明显有效而且经济的抗衰落技术。,学习目标,学习完本节，您将会： 了解分集接收的概念。 理解每种分集技术的原理。 掌握几种常见的分集接收合并方式。,内容,基本概念 分集类型 分集接收技术,分集接收,基本概念,分集接收定义为在接收端同时接收二路或二路以上的发送信号的一种技术，以对抗由多径效应引起的平坦衰落的影响。,分集技术有两重含义： 一是分散传输，使接收端能获得多个
2、统计独立的、携带同一信息的衰落信号； 二是集中处理，即接收机把收到的多个统计独立的衰落信号进行合并(包括选择与组合)以降低衰落的影响。 因此，要获得分集效果最重要的条件是各个信号之间应该是“不相关”的。,1、什么是分集接收？,内容,基本概念 分集类型 分集接收技术,频率分集,频率分集是将待发送的信息分别调制到不同的载波频率上发送，只要载波频率之间的间隔大到一定程度，则接收端所接收到信号的衰落是相互独立的。在实际中，当载波频率间隔大于相关带宽时，则可认为接收到信号的衰落是相互独立的。,时间分集,对于一个随机衰落的信号，若对其振幅进行顺序取样，对时间间隔大于相干时间的两个样点是互不相关的。这一技术
3、是指以超过信道相干时间的时间间隔重复发送信号，以便让再次收到的信号有独立的衰落环境，从而产生分集效果。,分集类型,时间分集,时间分集是将同一信号在不同的时间区间多次重发， 只要各次发送的时间间隔足够大，则各次发送信号所出现的衰落将是相互独立的。时间分集主要用于在衰落信道中传输数字信号。,空间分集是接收端在不同的位置上接收同一个信号，只要各位置间的距离大到一定程度，则所收到信号的衰落是相互独立的。因此，空间分集的接收机至少需要两副间隔一定距离的天线，其基本结构如下图所示。图中，发送端用一副天线发射，接收端用N副天线接收。,空间分集,极化分集,分集类型,当接收信号的极化方式与接收天线一致时，传送的
4、信号能量最大。 在极化分集中，使用双极化天线来增大获取最大传送信号能量的几率,从天线A到天线B的功率传送,内容,基本概念 分集类型 分集接收合并技术,分集接收合并技术,分集合并的方式有以下几种: 选择性合并 (SC) 等增益合并 (EGC) 最大比合并 (MRC) 分集合并性能与设备复杂度间的取舍 性能越好，则设备越复杂,分集接收技术,选择式合并是指检测所有分集支路的信号，以选择其中信噪比最高的那一个支路的信号作为合并器的输出。由上式可见，在选择式合并器中，加权系数只有一项为1，其余均为0。如下图所示。,选择式合并,分集接收合并技术 选择性合并,使用M个 接收机支路, 对各路信号进行比较并选择
5、最佳的一个支路。 性能略优于切换合并 系统造价昂贵 其准确性会受到各支路间干扰的影响,Selection Logic,Detector,分集接收技术,在等增益合并方式下, 各支路无论其承载的信号幅度如何，都用相同的因子来加权。 对各支路信号进行相位对齐是必要的，以避免信号间的相互抵消。,Co-phasing & Summing,Detector,分集接收合并技术 等增益合并,分集接收技术,最大比值合并,最大比值合并原理是各条支路加权系数与该支路信噪比成正比。信噪比越大，加权系数越大，对合并后信号贡献也越大。原理图同等增益合并。,分集接收合并技术 最大比合并,在最大比合并方式下， 每个信号支路与
6、一个加权因子相乘， 加权因子与该支路信号的幅度成正比。 承载强信号的支路得到进一步的加强，而承载弱信号的支路被削弱。 合并性能比等增益合并略有改善，但设备复杂度增加。,Co-phasing & Summing,Detector,分集接收技术,等增益合并,当加权系数k1=k2=kN 时，即为等增益合并。,三种分集合并的性能比较,分集接收技术是一种重要的对抗多径衰落的技术。使用分集接收技术的前提是系统的多径分量的衰落相互独立。同一通信系统中，可以同时采用多种分集方式以减小误码率。 RAKE接收技术实际上是一种多径分集接收技术，可以在时间上分辨出细微的多径信号，对这些分辨出来的多径信号分别进行加权调整、使之复合成加强的信号。它一种能分离多径信号并有效合并多径信号能量的最终接收机。 总之，分集接收技术和RAKE接收机都是移动通信系统中的重要技术，在第三代移动通信系统中，这两种技术得到了更加广泛的应用。,RAKE接收机与分集接收技术,谢谢！,