分集接收原理全解47页PPT
现代通信理论第九讲分集接收
d与工作波长、地物及天线高度有关，
在移动信道中，通常取： 市区： 郊区： d=0.5λ d=0.8λ
在满足上式的条件下，两信号的衰落相关性已很弱； d 越大， 相关性就越弱。 如：在900MHz的频段工作时，两副天线的间隔也只需0.27m。 （d=0.8λ，车载电话是合适的）
地理位置上(如蜂窝小区的对角上)和在不同方向上，同时和小区内 的一个移动台进行通信(可以选用其中信号最好的一个基站进行通 信)。
显然，只要在各个方向上的信号传播不是同时受到阴影效应 或地形的影响而出现严重的慢衰落(基站天线的架设可以防止这 种情况发生)，这种办法就能保持通信不会中断。
“微分集”是一种减小快衰落影响的分集技术， 在各种无
信号。此外，时间分集也有利于克服移动信道中由多普勒效应 引起的信号衰落现象。由于它的衰落速率与移动台的运动速度 及工作波长有关，为了使重复传输的数字信号具有独立的特性， 必须保证数字信号的重发时间间隔满足以下关系： 相干时间
1 1 T 2 f m 2( / )
二、 分集信号 合并方式
有相同的消息，而反射机理是不同的。例如，一个散射体反 射E波和H波的驻波图形相位差90°，即当E波为最大时，H波 为最小。在移动信道中，多个E波和H波叠加，结果表明 EZ 、 HX和HY的分量是互不相关的，因此，通过接收三个场分量， 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， 因此适用于较低工作频段(例如低于100MHz)。当工 作频率较高时(800~900MHz)，空间分集在结构上容易实现。
(2) 频率分集。由于频率间隔大于相关带宽的两个信号所遭受 的衰落可以认为是不相关的，因此可以用两个以上不同的频率 传输同一信息，以实现频率分集。
分集接收技术介绍
• RAKE 接收机简化框图
手机分集接收技术
• 手机分集接收框图(Qualcom)
手机接收分集的优势
• • 1. 提高系统抗多径衰落的性能 2. 提高网络系统容量，同样信噪比下需要的信 号的能量变低，对于CDMA功率受限系统，单 个MS需求的能量降低后，网络容量自然变大。 以高通RFR6500为例，接收信号强度有望提高 1.5-3dB，传输信息速率提高50k-100kBit/s；对 于RTR6285来说，网络容量提高50%，HSDPA 的平均数据吞吐量提高100%。
单天线信号与采用最大比合并方式的分集接收后的信号比较
分集接收的基本概念
• 分集的基本思想是将接收到的多径信号分离成不相关的 （独立的）多路信号，然后把这些多路信号分离信号的能 量按一定的规则合并起来，使接收到的有用信号能量最大， 进而提高接收信号的信噪比。因此，分集接收包括两个方 面的内容：一是如何把接收的多径信号分离出来使其互不 相关，二是将分离出来的多径信号恰当合并，以获得最大 信噪比。 • 分集的方式：分集分为宏观分集和微观分集两大类。宏观 分集也称为多基站分集，其主要作用是抗慢衰落。例如， 在移动通信系统中，把多个基站设置在不同的物理位置上 （如蜂窝小区的对角线上），同时发射相同的信号，小区 内的移动台选择其中最好的基站与之通信，以减小地形、 地物及大气等对信号造成的慢衰落。
分集接收的目的
• 在移动通信、短波通信中存在着许多经干涉而产 生的快衰落，衰落深度可达40dB，偶尔可达 80dB。分集接收就是克服这种衰落的一种方法。 分集接收是利用信号和信道的性质，将接收到的 多径信号分离成互不相关（独立的）的多径信号， 然后将多径衰落信道分散的能量更有效地接收起 来处理之后进行判决，从而达到抗衰落的目的。
分集接收原理
分集接收原理
嘿，朋友们！今天咱就来唠唠这分集接收原理。
你说这分集接收原理啊，就好像是咱生活中的好多小智慧凑到了一块儿。
比如说吧，你想想看，咱平时出去买东西，是不是会多逛几家店，比比价格，看看质量，然后挑个最合适的呀？这分集接收原理就有点类似这个。
它呢，就是通过好几种不同的方式来接收信号，就像是给自己多开了几条路。
这样一来，信号就能更稳定、更清楚地传到咱这儿啦！你说神奇不神奇？
这就好比你走路，一条路走不通，咱还有别的路可以选呀，总不至于在一棵树上吊死吧！而且这不同的接收方式就像不同的朋友，各自有各自的本事。
有的擅长接收这个频率的信号，有的擅长那个，它们一起合作，那效果可真是杠杠的！
你再想想，要是只有一种接收方式，那不就跟只有一条腿走路似的，万一这条腿出点啥问题，那不就走不了啦？可要是有了分集接收，那就等于有了多条腿，就算其中一条有点小毛病，咱也照样能稳稳地往前走。
这在很多时候可太重要啦！比如说咱打电话的时候，要是信号不好，那得多烦人呐！但有了分集接收原理，就能大大减少这种情况的发生。
还有啊，就像咱吃饭不能只吃一种菜，得各种菜都来点，营养才均衡嘛。
这分集接收也是一样，多种方式结合起来，才能让信号接收得更完美。
你说这分集接收原理是不是特别有意思？它就像是一个小小的魔法，让我们的通信变得更加顺畅、可靠。
反正我是觉得，这分集接收原理可真是个了不起的东西。
它让我们在享受科技带来的便利的同时，也感受到了智慧的力量。
所以啊，咱可得好好了解了解它，让它更好地为我们服务呀！。
分集接收的基本原理
分集接收的基本原理嘿，你知道啥是分集接收不？这分集接收啊，那可老厉害了。
就好比在一场激烈的寻宝游戏中，你不能只盯着一个地方找宝贝吧？得四面八方都瞅瞅，这样找到宝贝的机会才更大嘛。
分集接收也是这个理儿。
它的原理呢，其实并不复杂。
咱平时接收信号，就像在茫茫大海里捞针。
信号可能会受到各种干扰，一会儿强一会儿弱。
但有了分集接收，那就不一样啦。
它就像是有好多双眼睛在同时观察，从不同的角度去捕捉那个信号。
比如说，空间分集，就像是在不同的地方都安排了一个小侦探，这些小侦探同时工作，哪个地方的信号好，就用哪个地方传来的信号。
这样一来，即使某个地方的信号被干扰了，还有其他地方的信号可以用呢。
频率分集呢，也很有门道。
你可以把它想象成不同颜色的气球。
每个颜色的气球代表一个不同的频率。
如果一个颜色的气球被风吹跑了，还有其他颜色的气球在呢。
信号也是这样，通过在不同的频率上传输，就算某个频率的信号不好了，还有其他频率的信号可以保证接收的质量。
时间分集呢，就像是拍照片。
你不能只拍一张照片吧，得多拍几张。
万一哪张照片拍糊了，还有其他照片可以用。
信号也是这样，在不同的时间点发送相同的信息，这样即使某个时间点的信号不好，还有其他时间点的信号可以保证接收的效果。
分集接收的好处可多啦。
它可以大大提高信号的可靠性，让你的通信更加顺畅。
比如说，你在打电话的时候，不会突然断线；你在看视频的时候，不会卡顿。
这多爽啊！而且，它还可以提高信号的质量，让你的声音更清晰，图像更清晰。
这就像是给你的耳朵和眼睛做了一次按摩，让你享受更好的视听体验。
总之，分集接收是一种非常厉害的技术。
它就像一个超级英雄，时刻保护着我们的通信。
有了它，我们的生活变得更加便捷，更加美好。
所以啊，我们应该好好了解它，利用它，让它为我们的生活带来更多的惊喜。
4-1分集接收
2、RAKE接收
（1）什么是RAKE接收： 其基本原理是将无线通信系统中，幅度明显大于噪声背景的多径分量取 出，对其进行延时和相位校正，使之在某一时刻对齐，并按一定的规则 进行合并，变矢量合并为代数求和，有效地利用多径分量，提高多径分 集的效果。
（2） RAKE接收应用原因 在移动通信中信号传播的多径效应。在接收信号时有时延功率谱的扩散。 其中最典型的有两类： 连续型时延功率谱：它一般出现在繁华市区由密集建筑物反射而形成。 离散型时延功率谱：一般非繁华、非密集型建筑群区，时延功率谱是离 散型的。 如何把扩散时延功率给充分利用起来。
理论和实践都表明，在空间、频率、极化、场分量、角度及时间等方 面分离的无线信号，都呈现互相独立的衰落特性。
3、分集接收的分类：
三、分集接收基本原理
1、宏分集
目的：减小慢衰落的影响；
应用：蜂窝通信系统，也称为”多基站”分集。
方法：把多个基站设置在不同的地理位置上（如蜂窝小区的对角上）和 不同方向上，同时和小区的一个移动台进行通信（可选择其中信号最好 的一个基站通信）。只要在各个方向上的信号传播不是同时受到阴影效 应或地形的影响而出现严重的慢衰落（基站天线架设可以防止这种情发 生），这种方法就能保持通信不会中断。
1）在相同分集重数(即M相同)情况下： 最大比值合并方式:改善信噪比最多， 等增益合并方式：次之； 选择式合并方式：较差。
2）在分集重数M较小时： 等增益合并的信噪比改善接近最大比值合并。信噪比改善较好。 选择式合并所得到的信噪比改善量最少，其原因在于合并器输出只利用 了最强一路信号，而其它各支路都没有被利用。
快衰落：由于移动台是在不停的运动之中，所以，尽管各个反射波都 是从一个天线源辐射出来的，但由于传播路径不同，反射体的性质不同， 使得到达接收点各反射波的幅度和相位都是随机变化的。
分集接收
课程内容
基本概念 分集类型 分集接收技术
分集类型
空间分集
微分集
二个接收天线位于相同的地点，彼此间隔距离与信号
的波长有关。
宏分集
二个或二个以上的接收天线位于不同的地点 (软切换)
分集类型
极化分集
恶劣的多径环境
当接收信号的极化 方式与接收天线一 致时，传送的信号
极化间隔 自由空间环境
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
B A B A 垂直极化
水平极化
从天线A到天线B的功率传送
分集类型
极化分集 －双极化天线
V/H (垂直/水平)
倾斜角 (+/- 45°)
分集类型
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。
CBB_T06_C3 分集接收
中兴通讯学院 CDMA-BSS团队
学习目标
学习完此课程，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。
课程内容
基本概念 分集类型 分集接收技术
基本概念
分集接收
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。
选择性合并 (SC)
等增益合并 (EGC) 最大比合并 (MRC)
分集合Leabharlann 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
分集接收合并技术 －选择性合并
使用M个 接收机支路, 对各
分集接收技术
选择式合并、最大比合并、等增益合并
13
谢谢！
一、分集接收的原理 二、分集接收的分集技术 三、分集接收的合并方式
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4.2 分集接收技术
三、分集接收的合并方式
1.选择式合并
选择信噪比最高的那一个支路 信号作为合并器的输出。
相对电平/dB 10
信号A 信号B
信号C
0 -10 信号
1
2
M
t
-20
相对电平= 10log10 P测 P参
测试点相输对出于M参个考接收点信所号具中有质的量最增好益的。一个
三种合并方式的比较41分集接收技术三分集接收的合并方式13分集技术时间分集频率分集空间分集极化分集角度分集场分量分集合并方式选择式合并最大比合并等增益合并分集接收41分集接收技术
分集接收技术
地面物体与大气 的反射、折射
多径衰落
幅度急 剧变化
码间串扰 克服？
2
第四章 抗衰落技术
4.1 分集接收技术 4.2 均衡技术 4.3 信道编码
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4.1 分集接收技术
二、分集接收的分集技术
•时间分集 •频率分集 •空间分集 •极化分集 •角度分集 •场分量分集
相隔一定的时隙进行多次重发 （时隙：大于相干时间）
通过不同频率的载波进行传输 （载频间隔：大于相干带宽）
在接收端采用多副天线接收 （天线距离：大于10倍波长）
怎么合并呢？
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4.1 分集接收技术
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4.1 分集接收技术
一、分集接收的原理 二、分集接收的分集技术 三、分集接收的合并方式
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4.1 分集接收技术
一、分集接收的原理
？ ① 分散传输：使接收端获得统计独立、
分集接收基本原理
显分集
构成明显分 集信号的传输 方式
空间分集
时间分集 频率分集
分
微分集
以减小短期衰 落（快衰落） 为目的
极化分集
角度分集 场分量分集
集
隐分集
分集作用含在传输信号中，在接收端利用信号处理技术实现的 分集，交织编码技术，跳频技术等等
2.分集接收基本原理——宏分集
宏分集 目的：减小慢衰落的影响； 应用：蜂窝通信系统，也称为“多基站”分集 方法：把多个基站设置在不同的地理位置上（如蜂窝小区 的对角上）和不同方向上，同时和小区的一个移动台进行 通信（可选择其中信号最好的一个基站通信）。只要在各 个方向上的信号传播不是同时受到阴影效应或地形的影响 而出现严重的慢衰落（基站天线架设可以防止这种情况发 生），这种方法就能保持通信不会中断。
2.分集接收基本原理——微分集
微分集
目的：减小快衰落的影响 1. 2. 空间分集 频率分集
3.
4. 5. 6.
时间分集
极化分集 角度分集 场分量分集
2.分集接收基本原理——微分集
（1）空间分集
依据快衰落的空间独立性，即在任意不同的位置上接收同 一个信号，只要两个位置的距离大到一定程度 （ d≥0.6λ ），则两处所收到信号的衰落是不相关且相互 独立的。
2.分集接收基本原理——微分集
（2）频率分集
在发射端将要发射的信息以不同的载频发射出去。 载频之间的间隔大于相关带宽，接收端就可以得到衰落 特性相互独立的信号，减小信号的衰落，提高通信质量。 一般的窄带通信系统的带宽是不能满足相关带宽的要求 的，因而不能使用频率分集。可以说，频率分集是扩频 通信系统所特有的 。
难点：RAKE接收
1.分集接收基本概念