分集技术为什么要求

‘壹’ 为什么要用天线分集技术

用多支天线架设在不同的地点进行同一信号接收——空间分集。
用同一天线（或不同的天线）接收（发送同一信息）的不同的竖辩载波频率——频率分集余手缺。
同时采用上述两个技术—薯兄—空间频率双重分集。

‘贰’ 复用 VS 多址 VS分集

复用和分集是两种典型的无线传输技术。复用（Multiplexing）技术指在同一传输路径上传送多路独立的信号（即不同的信号、共同的通道）。

复用 ： 在发送端将多个独立信号合成为一个多路信号 （在接收端将多路信号分解成各个独立信号的过程叫解复用）。通信领域里，复用的共同特点是在保证多路收发信息传送质量的同时，提高某一传送通路资源的利用效率。复用如图1所示。

分集（先分再集）：多路彼此独立的传输路径上传送同一信号。（即相同的信号，独立的通道） 同一信号经过彼此独立的通道发送出去，显然不能提高通道的利用效率，相反降低了通道的利用效率。但这样做的好处是： 提高信息传送键枣梁的可靠性与正确性 。如图2所示。因为在无线传播环境中，无线信号会碰到各种各样的衰落，影响接收机正确地接收信号。通过分集技术，同一信号在彼此独立的不同路径上传送，经历不同的衰落（衰落不一致）；在接收端把不同路径来的信号合并起来，岩丛可获得分集增益，提高信号接收的正确性。

思考一个问题：在一个通路中传送多路信号的复用技术，如何区分多路信号？在多个通路中传送同一信号的分集技术，多个通路如何彼此独立？答案：无论是复用还是分集，都涉及到“正交”的概念。

举个例子：频分复用区别的是频率，复用的是时隙等其他资源。即在同一时隙，同一空间（天线单元）、同一正交码的情况下，将一个载波带宽划分为相互区别的、多个不同频点的子信道稿运，分别传送不同的信号。见下表：

同一信号必须经过相互独立的不同通路，才能起到分集的作用。分集技术有：频率分集，时间分集，空间分集，角度分集，极化分集。不管什么类型的分集都必须有相互独立的信息通路，保证同一信号经历不同的衰落，以便合并时有相互参考、相互补充、相互验证的效果。

复用 （Multiplexing）和 多址 （Multiple Access）技术的共同特点是在某一共同资源上传送多个数据流。

但是两者不同，区分不同的对象：复用技术不管多个数据流是用于一个用户还是几个用户。

所以。 “复用”只是区别不同的数据流 ，并不区别数据流是哪个用户的，而“ 多址”技术则是不同用户的多个数据流的复用，区分不同的用户。

以FDM和FDMA为例说明复用和多址的区别，如图3所示。

复用技术可以用“XDM”表示。多址技术可以用“XDMA”表示。其中“X”可以是“T”（Time，时间）、“F”（Frequency，频率）、“C”（Code，码）、“S"（Space，空间）。

总结：在无线通信中，复用技术是为了提高无线信道的容量；分集技术是为了提高信息传送的可靠性；多址技术是为了把信息传送给正确的人。

‘叁’ 分集的基本概念

分集技术通过查找和利用自然界无线传播环境中独立或者至少是高度不相关的多径信号来实现。在实际应用中，分集的各个方族销面的参数都由接收机决定，发射机并不知晓分集的情况。分集的概念可以简单地解释如下：链扮如果一兆唤游条无线传播路径中的信号经历了深度衰落，而另外一条相对独立的路径中可能仍包含着较强的信号，从而可以在多径信号中选择两个或者两个以上的信号。分集的好处是它对于接收端的瞬时信噪比和平均信噪比都有提高，通常可以提高20～30 dB。

‘肆’ 分集技术的技术分类

目前常用的分集方式主要有两种：宏分集和微分集。 微分集是一种减少快衰落影响的分集技术，在各种无线通信系统中都经常使用。目前微分集采用的主要技术有：空间分集、极化分集、频率分集、场分量分集、角度分集、时间分集等分集技术。
（1）空间分集
空间分集的基本原理是在任意两个不同的位置上接收同一信号，只要两个位置的距离大到一定程度，则两处所收到的信号衰落是不相关的，也就是说快衰落具有空间独立性。
空间分集也称为天线分集，是无线通信中使用最多的分集技术。
空间分集至少要两付天线，且相距为d，间隔距离d与工作波长、地物及天线高度有关，在移动通信中通常取：市区d=0.5，郊区d=0.8，d值越大，相关性就越弱。 图3 空间分集
（2）频率分集
频率分集的基本原理是频率间隔大于相关带宽的两个信号的衰落是不相关的，因此，可以用多个频率传送同一信息，以实现频率分集。
根据相关带宽的定义，即：

式中为时延扩展。在市区，=0.3μs，此时Bc=53kHz。
频率分集需要用两个发射机来发送同一信号，并用两个接收机来接收同一信号。
这种分集技术多用于频分双工(FDM)方式的视距微波通信中。由于对流层的传播和折射，有时会在传播中发生深度衰落。
在实际的使用过程中，常称作1∶N保护交换方式。当需要分集时，相应的业务被切换到备用的一个空闲通道上。其缺点是：不仅需要备用切换，而且需要有和频率分集中采用的频道数相等的若干个接收机。 图4 频率分集
（3）极化分集
极化分集的基本原理是两个不同极化的电磁波具有独立的衰落，所以发送端和接收端可以用两个位置很近但为不同极化的天线分别发送和接收信号，以获得分集效果。
极化分集可以看成是空间分集的一种特殊情况，它也要用两付天线(二重分集情况)，但仅仅是利用不同极的电磁波所具有的不相关衰落特性，因而缩短了天线间的距离。
在极化分集中，由于射频功率分给两个不同的极化天线，因此发射功率要损失约3dB左右。
（4）场分量分集
电磁波E场和H场载有相同的消息，而反射机理是不同的。
一个散射体反射的E波和H波的驻波图形相位相差90°，即当E波为最大时，H波最小。
在移动信道中，多个E波和H波叠加，Ex，Hx，Hy的分量是互相独立的，因此通过接收3个场分量，也可以获得分集的效果。
场分量分集不要求天线间有实体上的间隔，因此适用于较低(100MHz)工作频段。当工作频率较高时(800～900MHz)，空间分集在结构上容易实现。
（5）角度分集
角度分集的作法是使电波通过几个不同的路径，并以不同的角度到达接收端，而接收端利用多个锐方向性接收天线能分离出不同方向来的信号分量，由于这些信号分量具有相互独立的衰落特性，因而可以实现角度分集并获得抗衰落的效果。
（6）时间分集
快衰落除了具有空间和频率独立性以外，还具有时间独立性，即同一信号在不同时间、区间多次重发，只要各次发送的时间间隔足够大，那么各次发送信号所出现的衰落将是彼此独立的，接收机将重复收到的同一信号进行合并，就能减小衰落的影响。
时间分集主要用于在衰落信道中传输数字信号。

‘伍’ 分集技术的研究意义

在实际的移动通信系统中，移动台常常工作在城市建筑群或其他复杂的地理环境中，而且移动的速度和方向是任意的。发送的信号经过反射、散射等的传播路径后，到达接收端的信号往往是多个幅度和相位各不相同的信号的叠加，使接收到的信号幅度出现随机起伏变化，形成多径衰落。不同路径的信号分量具有不同的传播时延、相位和振幅，并附加有信道噪声，它们的叠加会使复合信号相互抵消或增强，导致严重的衰落。这种衰落会降低可获得的有用信号功率并增加干扰的影响，使得接收机的接收信号产生失真、波形展宽、波形重叠和畸变，甚至造成通信系统解调器输出出现大量差错，以至完全不能通信。并梁此外，如果发射机或接收机处于移动状态，或者信道环境发生变化，会引起信道特性随时间随机变化，接收到的信号由于多普勒效应会产生更为严重的失真。在实际的移动通信中，除了多径衰落外还有阴影衰落。当信号受到高大建筑物（例如移动台移动到背离基站的大楼面前）或地形起伏等的阻挡，接收到的信号幅度将降低。另外，气象条件等的变化也都影响信号的传播，使接收到的信号幅度和相位发生变化。这些都是移动信道独有的特性，它给移动通信带来了不利竖羡的影响。 图1 移动绝纤运通信中的分集技术
为了提高移动通信系统的性能，可以采用分集，均衡和信道编码这3种技术来改进接收信号质量，它们既可以单独使用，也可以组合使用。

‘陆’ 移动通信中，分集技术的作用是什么可分成哪几类

分集技术就是rake接受技术，关键在于同步、接受亏枣冲的信号应是正交的，互不干扰的。作用是把接收到的不同方向的同一信号（微弱）进行叠加，经过同步、合并、解调等过程进行信号的发射、传输、接受。这是3G移动通信的关键技岩唯术。因为可以对不同方向的弱信号进行叠加，所以信号的发射功率有了很大程度的销歼降低。这也是为什么CDMA信号辐射小的原因。
分类：可分为空间分集、时间分集、频率分集、极化分集。
就这些吧，学校里学的东西，大部分都还给老师了。

‘柒’ 极化分集 空间分集 分集技术 怎么回事 不甚求解

为了达到这一目的，可以通过多种技术来实现，从影响接收端信号功率的三个主要因素来分析：第一、自由空间的传播损耗和弥散，这可通过加大发射机功率来改善；第二、地形起伏、建筑物及障碍物的遮挡引起的阴影衰落，这可通过“宏分集”技术来改善；第三、在传输路径中各种物体产生的直射波、反射波和散射波的相互影响，即多径衰落，以及多普勒频移产生的损耗，这可通过“微分集”技术来改善。从以上的分析可以看出，分集技术对改善无线传输链路的性能可以起到很大的作用。 分集技术是指通过查找和利用自然界无线传播环境中独立的（至少是高度不相关的）多径信号来实现，简单的说，如果一条无线传播路径中经历了深度衰落，而另一条相对独立的路径中可能仍包含着较强的信号，因此可以在多个信号中选择两个或更多的信号进行合并，这样可以同时提高接收端的瞬时信噪比和平均信噪比，一般可提高20dB到30dB。分集技术是移动通信的一种抗衰落技术，是一种用相对较低廉的投资就可以大幅度的改进无线链路性能的强有力的接收技术。分集技术就是利用两个或更多的不相关信号进行处理，不相关信号的采集可以通过空域、时域和频域三种方式实现，具体的实现方法有以下几种： 第一、空间分集。也称天线分集，是移动通信中使用较多的分集形式，简单的说，就是采用多付接收天线来接收信号，然后进行合并。为保证接收信号的不相关性，这就要求天线之间的距离足够大，在理想情况下，接收天线之间的距离只要波长λ的一半就可以了。 第二、极化分集。在移动环境下，空中的水平路径和垂直路径是不相关的，因而信号也呈现不相关的衰落特性。这就可在发射和接收端各装两付天线，一个水平极化天线，一个垂直极化天线，这就可以得到两个不相关的信号。这一技术在蜂窝移动用户激增时，在改进链路的传输效率和提高容量方面有很明显的效果。 第三、角度分集。信号在传输过程中受环境的影响，使得到达接收的信号不可能是同方向的，这样在接收端安装方向性天线就可得到不相关的信号进行合并。 第四、频率分集。理论上，不相关信道产生同样衰落的概率是各自产生的衰落概率的乘积。频率分集是指在多于一个载频上传送信号，其原理是基于在信道相干带宽之外的频率上不会出现同样的衰落。这一技术比空间分集节省天线数目，缺点是不仅需要占用更多的频谱资源，而且需要有和频率分集中采用的频道数相等的若干个接收机，但对于特殊业务，这个费用也许是值得的。这一技术经常用在频分双工（FDM）方式的视距微波链路中，在实际应用中，有一种工作方式被称作1:N保护交换方式。 第五、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。时间分集的性能基本由移动台的运动速度决定，也就是说决定于重复发送信号之间的衰落特性，若移动台是静止的，时间分集就失效了，因为相干时间是和移动台的运动速度成反比的。实践证明，当移动台的运动速度大于40Km/h，时间分集能获得很好的效果。

‘捌’ 分集技术的基本原理

分集的基本原理是通过多个信道（时间、频率或者空间）接收到承载相同信息的多个副本，由于多个信道的传输特性不同，信号多个副本的衰落就不会相同。接收机使用多个副本包含的信息能比较正确的恢复出原发送信号。如果不采用分集技术，在噪声受限的条件下，发射机必须要发送较高的功率，才能保证信道情况较差时链路正常连接。在移动无线环境中，由于手持终端的电池容量非常有限，所以反向链路中所能获得的功率也非常有限，而采用分集方法可以降低发射功率，这在移动通信中非常重要。 图2 分集技术
分集技术包括2个方面：一是分散传输,使接收机能够获得多个统计独立的、携带同一信息的衰落信号;二是集中处理,即把接收机收到的多个统计独立的衰落信号进行合并以降低衰落的影响。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。
分集就是指通过两条或两条以上途径传输同一信息，以减轻衰落影响的一种技术措施。分集技术包括分集发送技术和分集接收技术，从分集的类型看，使用较多的是空间分集和频率分集，除此之外，还有以下几种：
把空间分集和频率分集组合起来，即发站用两个频率发送同一信息，收站用垂直分隔的两副天线各自接收不同频率的信号，再进行合成或选择，就称为混合分集。此外还有站址分集、时间分集、角度分集等。
由于传播环境的恶劣，微波信号会产生深度衰落和多普勒频移等，使接收电平下降到热噪声电平附近，相位亦随时间产生随机变化，从而导致通信质量下降。对此，采用分集接收技术减轻衰落的影响，获得分集增益，提高接收灵敏度。

‘玖’ 分集接收技术的技术分类

总结起来，发射分集技术的实质可以认为是涉及到空间、时间、频率、相位和编码多种资源相互组合的一种多天线
技术。根据所涉及资源的不同，可分为如下几个大类： 我们知道在移动通信中，空间略有变动就可能出现较大的场强变化。当使用两个接收信道时，它们受到的衰落影响是不相关的，且二者在同一时刻经受深衰落谷点影响的可能性也很小，因此这一设想引出了利用两副接收天线的方案，独立地接收同一信号，再合并输出，衰落的程度能被大大地减小，这就是空间分集。
空间分集是利用场强随空间的随机变化实现的，空间距离越大，多径传播的差异就越大，所接收场强的相关性就越小。这里所提相关性是个统计术语，表明信号间相似的程度，因此必须确定必要的空间距离。经过测试和统计，CCIR建议为了获得满意的分集效果，移动单元两天线间距大于0.6个波长，即d>0.61，并且最好选在l/4的奇数倍附近。若减小天线间距，即使小到1/4，也能起到相当好的分集效果。
空间分集分为空间分集发送和空间分集接收两个系统。其中空间分集接收是在空间不同的垂直高度上设置几副天线，同时接收一个发射天线的微波信号，然后合成或选择其中一个强信号，这种方式称为空间分集接收。接收端天线之间的距离应大于波长的一半，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，得到一个总的接收天线输出信号。这样就降低了信道衰落的影响，改善了传输的可靠性。
空间分集接收的优点是分集增益高，缺点是还需另外单独的接收天线。
空间分集还有两类变化形式:
. 极化分集:它利用在同一地点两个极化方向相互正交的天线发出的信号可以呈现不相关的衰落特性进行分集接收，即在收发端天线上安装水平、垂直极化天线，就可以把得到的两路衰落特性不相关的信号进行极化分集。优点:结构紧凑、节省空间;缺点:由于发射功率要分配到两副天线上，因此有3dB的损失。
.角度分集:由于地形、地貌、接收环境的不同，使得到达接收端的不同路径信号可能来自不同的方向，这样在接收端可以采用方向性天线，分别指向不同的到达方向。而每个方向性天线接收到的多径信号是不相关的。 频率分集是采用两个或两个以上具有一定频率间隔的微波频率同时发送和接收同一信息，然后进行合成或选择，利用位于不同频段的信号经衰落信道后在统计上的不相关特性，即不同频段衰落统计特性上的差异，来实现抗频率选择性衰落的功能。实现时可以将待发送的信息分别调制在频率不相关的载波上发射，所谓频率不相关的载波是指当不同的载波之间的间隔大于频率相干区间，即载波频率的间隔应满足:
分集技术
式中：
△f为载波频率间隔，Bc为相关带宽，△Tm为最大多径时延差。
当采用两个微波频率时，称为二重频率分集。同空间分集系统一样，在频率分集系统中要求两个分集接收信号相关性较小(即频率相关性较小)，只有这样，才不会使两个微波频率在给定的路由上同时发生深衰落，并获得较好的频率分集改善效果。在一定的范围内两个微波频率f1与f2相差，即频率间隔△ f=f2-f1越大，两个不同频率信号之间衰落的相关性越小。
频率分集与空间分集相比较，其优点是在接收端可以减少接受天线及相应设备的数量，缺点是要占用更多的频带资源，所以，一般又称它为带内(频带内)分集，并且在发送端可能需要采用多个发射机。 时间分集是将同一信号在不同时间区间多次重发，只要各次发送时间间隔足够大，则各次发送降格出现的衰落将是相互独立统计的。时间分集正是利用这些衰落在统计上互不相关的特点，即时间上衰落统计特性上的差异来实现抗时间选择性衰落的功能。为了保证重复发送的数字信号具有独立的衰落特性，重复发送的时间间隔应该满足：
分集技术
fm为衰落频率，V为移动台运动速度，最后一个参数为工作波长。
若移动台是静止的，则移动速度v=0，此时要求重复发送的时间间隔才为无穷大。这表明时间分集对于静止状态的移动台是无效果的。时间分集与空间分集相比较，优点是减少了接收天线及相应设备的数目，缺点是占用时隙资源增大了开销，降低了传输效率。 在移动环境下，两副在同一地点，极化方向相互正交的天线发出的信号呈现出不相关的衰落特性。利用这一特点，在收发端分别装上垂直极化天线和水平极化天线，就可以得到2 路衰落特性不相关的信号。所谓定向双极化天线就是把垂直极化和水平极化两副接收天线集成到一个物理实体中，通过极化分集接收来达到空间分集接收的效果，所以极化分集实际上是空间分集的特殊情况，其分集支路只有2 路。
这种方法的优点是它只需一根天线，结构紧凑，节省空间，缺点是它的分集接收效果低于空间分集接收天线，并且由于发射功率要分配到两副天线上，将会造成3dB的信号功率损失。分集增益依赖于天线间不相关特性的好坏，通过在水平或垂直方向上天线位置间的分离来实现空间分集。
而且若采用交叉极化天线，同样需要满足这种隔离度要求。对于极化分集的双极化天线来说，天线中两个交叉极化辐射源的正交性是决定微波信号上行链路分集增益的主要因素。该分集增益依赖于双极化天线中两个交叉极化辐射源是否在相同的覆盖区域内提供了相同的信号场强。两个交叉极化辐射源要求具有很好的正交特性，并且在整个120“扇区及切换重叠区内保持很好的水平跟踪特性，代替空间分集天线所取得的覆盖效果。为了获得好的覆盖效果，要求天线在整个扇区范围内均具有高的交叉极化分辨率。双极化天线在整个扇区范围内的正交特性，即两个分集接收天线端口信号的不相关性，决定了双极化天线总的分集效果。为了在双极化天线的两个分集接收端口获得较好的信号不相关特性，两个端口之间的隔离度通常要求达到30dB以上。