分集技術的三種最基本分集是?

2023-08-10 16:53:43 字數 2460 閱讀 8330

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分集技術是用來補償衰落通道損耗的,它通常通過兩個或更多的接收天線來實現。同均衡器一樣,它在不增加傳輸功率和頻寬的前提下,而改善無線通訊通道的傳輸質量。在移動通訊中,基站和移動臺的接收機都可以採用分集技術。

分集是接收端對它收到的衰落特性相互獨立地進行特定處理,以降低訊號電平起伏的辦法。分集是指分散傳輸和集中接收。所謂分散傳輸是使接收端能獲得多個統計獨立的、攜帶同一資訊的衰落訊號。

集中接收是接收機把收到的多個統計獨立的衰落訊號進行合併(選擇與組合)以降低衰落的影響。 根據訊號論原理,若有其他衰減程度的原傳送訊號副本提供給接收機,則有助於接收訊號的正確判決。這種通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。

在實際的移動通訊系統中,移動臺常常工作在城市建築群或其他複雜的地理環境中,而且移動的速度和方向是任意的。傳送的訊號經過反射、散射等的傳播路徑後,到達接收端的訊號往往是多個幅度和相位各不相同的訊號的疊加,使接收到的訊號幅度出現隨機起伏變化,形成多徑衰落。不同路徑的訊號分量具有不同的傳播時延、相位和振幅,並附加有通道雜訊,它們的疊加會使復合訊號相互抵消或增強,導致嚴重的衰落。

這種衰落會降低可獲得的有用訊號功率並增加干擾的影響,使得接收機的接收訊號產生失真、波形展寬、波形重疊和畸變,甚至造成通訊系統解調器輸出出現大量差錯,以至完全不能通訊。此外,如果發射機或接收機處於移動狀態,或者通道環境發生變化,會引起通道特性隨時間隨機變化,接收到的訊號由於都卜勒效應會產生更為嚴重的失真。在實際的移動通訊中,除了多徑衰落外還有陰影衰落。

當訊號受到高大建築物(例如移動臺移動到背離基站的大樓面前)或地形起伏等的阻擋,接收到的訊號幅度將降低。另外,氣象條件等的變化也都影響訊號的傳播,使接收到的訊號幅度和相位發生變化。這些都是移動通道獨有的特性,它給移動通訊帶來了不利的影響。

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目前常用的分集方式主要有兩種:巨集分集和微分集。

分集技術的基本原理

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分集的基本原理是通過多個通道(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傳送訊號。如果不採用分集技術,在雜訊受限的條件下,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,這在移動通訊中非常重要。 圖2 分集技術。

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。

分集就是指通過兩條或兩條以上途徑傳輸同一資訊,以減輕衰落影響的一種技術措施。分集技術包括分集傳送技術和分集接收技術,從分集的型別看,使用較多的是空間分集和頻率分集,除此之外,還有以下幾種:

把空間分集和頻率分集組合起來,即發站用兩個頻率傳送同一資訊,收站用垂直分隔的兩副天線各自接收不同頻率的訊號,再進行合成或選擇,就稱為混合分集。此外還有站址分集、時間分集、角度分集等。

由於傳播環境的惡劣,微波訊號會產生深度衰落和都卜勒頻移等,使接收電平下降到熱雜訊電平附近,相位亦隨時間產生隨機變化,從而導致通訊質量下降。對此,採用分集接收技術減輕衰落的影響,獲得分集增益,提高接收靈敏度。

分集的分集的種類

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協作分集是無線網路中的多個擁有獨立無線的無線節點協作實現空間分集的方法。其最基本的思想是在無線接收端將直傳訊號(來自源節點)以及中繼訊號(來自中繼節點)均作為有用訊號以合併解碼進而提公升無線網路的通訊效能(通道容量,可靠性等)。與通常方法相比,協作分集方法將中繼訊號視作有用訊號,而非干擾訊號。

協作分集的最簡單場景包含乙個源節點,乙個中繼節點以及乙個目標節點,兩兩節點可以互相通訊。在協作分集方法中,目標節點將收到並合併來自源節點的直傳訊號以及來自中繼節點的中繼訊號。中繼節點傳送的中繼訊號亦來自源節點,但在**之前需要進行處理。

協作分集的中繼策略指中繼節點對來自源節點訊號的處理和**方式。最基本的中繼策略有放大**,解碼**以及壓縮**等等。 多使用者分集是一種提高mimo系統容量的新方法,但與傳統mimo方案不同,它是將所有傳送和接收看作乙個整體來處理,不是消除通道之間的衰落而是利用通道衰落特性,即通道的隨機波動性來獲得增益。

實現多使用者增益的途徑則是公平排程。

在實踐中,使用者數量,傳送天線數,接收天線數,資源排程方法,功率分配方案,空間分集和多使用者分集的聯合方式等對多使用者分集系統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勢,最大限度地增加系統的容量。

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