分集技术及在联通移动网中的应用

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1、分集技术及在联通移动网中的应用赵爱民张淑芳摘要本文首先论述了移动通信系统中分集接收的概念，然后对分集技术进行了分类，最后介绍了分集技术在中国联通移动通信网中的应用。关键词移动通信分集跳频1分集接收的概念在移动通信系统中，移动台经常工作在各种复杂的地理环境中，移动的方向和速度是任意的，发送的信号经过附近各种物体的反射、散射等而形成多路径传播，使到达接收机输入端的信号往往是多个幅度和相位各不相同的信号的叠加，从而形成短期衰落（快衰落）。此外，还有长期衰落（慢衰落），它是由于电磁场受到地形或高大建筑物的阻挡或者气象条件的变化而形成

2、的，慢衰落的信号电平起伏相对较缓。分集接收就是为了克服各种衰落，提高系统性能而发展起来的移动通信中的一项重要技术，其基本思路是：将接收到的多径信号分离成不相关的（独立的）多路信号，然后将这些信号的能量按一定规则合并起来，使接收的有用信号能量最大，对数字系统而言，使接收端的误码率最小，对模拟系统而言，提高接收端的信噪比,2分集技术的分类根据分集的目的可分为：（1）宏观分集它以抗慢衰落为目的。由于地面等高线的多样性，局部地区有多种多样的变化。如果仅仅使用一个天线场地，由于地形是变化的，如丘陵或山坡，移动台接收不到中心位置地面信号

3、，因此，必须采用两个独立天线场地来发射或接收两个或多个不同信号，并组合这些信号，以降低慢衰落。选择性组合技术是宏观分集方案中最受欢迎的技术之一，它意味着总是选择两个衰落信号中最强的一个。(2)微观分集它是以抗快衰落为目的采用同一天线场地方式的分集技术。根据获得独立路径信号的方法又可分为：空间分集、时间分集、频率分集、极化分集、角度分集和多径分集等。根据信号传输的方式可分为：(1)显分集构成明显的分集信号的传输方式，指利用多副天线接收信号的分集。(2)隐分集分集作用隐含在传输信号之中的方式，在接收端利用信号处理技术实现分集。隐

4、分集是只需一副天线来接收信号的分集，因此，在数字移动通信中得到了广泛的应用。目前，主要的隐分集技术有交织编码技术、跳频技术、直接扩频技术等。3几种常用的显分集技术(1)空间分集空间分集是利用多副接收天线来实现的。在发端采用一副天线发射，而在接收端采用多副天线接收。接收端天线之间的距离d>A/2(A为工作波长)，以保证接收天线输出信号的衰落特性是相互独立的，也就是说，当某一副接收天线的输出信号很低时，其他接收天线的输出则不一定在这同一时刻也出现幅度低的现象，经相应的合并电路从中选出信号幅度较大、信噪比最佳的一路，得到一个总的接

5、收天线输出信号，从而降低了信道衰落的影响，改善了传输的可靠性。该技术在频分(FDMA)移动通信系统、时分系统(TDMA)及码分系统(CDMA)中都有应用。(2)时间分集时间分集就是将要传输的信息分别在不同的时隙发射出去，要求重发信号的时隙间隔要大于信道相干时间，以保证重发信号在时域上的独立性，在接收端就可以得到衰落特性不相干的信号。若将信号以大于相干时间的时间间隔重复传输M次，就可以得到M条独立的分集支路。(3)极化分集在移动信道中，两个在同一地点极化方向相互正交的天线发出的信号呈现出互不相关的衰落特性。利用这一特点，在发端

6、同一地点装上垂直极化和水平极化两副发射天线，在收端同一地点装上垂直极化和水平极化两副接收天线，就可以得到两路衰落特性互不相关的极化分量。极化分集实际上是空间分集的特殊情况。这种方法的优点是结构紧凑，节省空间，缺点是由于发射功率要分配到两副天线上，将有3dB的信号功率损失。(4)频率分集频率分集就是将信息分别在不同的载频上发射出去，要求载频间的频率间隔要大于信道相关带宽，以保证各频率分集信号在频域上的独立性，在接收端就可以得到衰落特性不相干的信号。在移动通信系统中，可采用信号载波频率跳变扩展频谱技术来达到频率分集的目的。和空间

7、分集相比，频率分集的优点是减少了天线数目，缺点是要占用更多的频谱资源，在发端需要多部发射机。（5）角度分集由于地形地貌及建筑物等通信环境的不同，到达接收端的信号来自不同的方向。在接收端利用方向性天线，分别指向不同的方向，则每个方向性天线收到的信号是互不相关的。采用这种方案，移动台比基地台的电路更有效。（6）多径分集由于地面上建筑物等的影响，以及移动台本身移动速度和方向的任意性，使得移动台接收到的信号是经过多路反射、散射的传播路径后信号的叠加。由于这些信号经过的路径不同，到达接收端的时延和幅度各不相同，使接收到的信号是一个多径

8、衰落信号。通常这一多径衰落信号的时延差很小且是随机的，对于窄带系统（如模拟TACS、数字GSM系统），在同一地点，到达的各路信号是相关的，无法分离。只有特定设计的扩频信号才可以进行分离，分离的手段是相关接收。因此，多径分集也称码分集，它要求直扩系统的时间（T）与带宽（W）积的远大于1,即T