第5章 抗衰落技术
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移动通信抗衰落技术
OFDM在移动通信抗衰落中的应用摘要：针对移动通信信道的衰落，人们提出了许多解决方法。
OFDM是其中比较好的一种，文章简要论述了一下OFDM的基本原理，求出子载频正交的条件，并考察了OFDM在频域中的特点。
最后论述了OFDM在应用中的优缺点。
关键词：抗衰落OFDM原理优缺点移动通信信道是一个非常恶劣的通信环境，其中既有噪声、干扰也存在衰落，这三个方面的因素对移动通信系统的性能都会产生一定的负面影响，而其中衰落时我们最为关注的因素，因为衰落时移动信道的基本特性，信号在传输过程中会有信号的反射、折射、绕射、散射和吸收等现象，导致信号产生衰落，从而降低了信号的传输质量。
移动通信要得以实现也必须有相应的技术来克服这些因素的影响。
一般而言，提高移动通信系统性能的技术有：分集、均衡和信道编码。
分集是抗衰落的主要技术，均衡可以补偿时分信道中由于多径效应而产生的码间干扰，如果调制带宽超过了无线信道的相干带宽，将会产生码间干扰，并且调制信号将会展宽。
而接收机内的均衡器可以对信道中幅度和延迟进行补偿。
若信道不理想，在已调信号频带上很那保持理想传输特性时，会造成信号的严重失真和码间串扰。
为了解决这个问题，除了采用均衡器外，途径之一就是采用多个载波，将信道分成许多子信道。
将基带马援均匀分散地对每个子信道的载波调制。
假设有10个子信道，若每个载波的调制码元速率将降低至1/10，每个子信道的带宽也随之减小为1/10。
若子信道的带宽足够小，则可以认为信道特性接近理想信道特性，码间串扰可以得到有效的克服。
随着要求传输的码元速率不断提高，传输带宽也越来越宽，今日多媒体通信的信息传输速率已经到达若干Mb/s，并且移动通信的传输信道可能是在大城市中多径衰落严重的无线信道。
为了解决这个问题，并行调制的体制再次受到重视，正交频分复用（OFDM）就是在这种形势下得到发展的。
OFDM也是一类多载波并行调制的体制。
为了提高频率利用率和增大传输速率，各路子载波的已调信号频谱有部分重叠。
移动通信抗衰落技术
? 提高数据传输效率，降低误码率是信道编码 的任务，信道编码的本质是增加通信的可靠 性。误码的处理技术有纠错、交织、线性内 插等。
扩频技术的基本思想
? 在发射端使用传统的调制方式调制有效信号； 然后使用扩频编码调制载波，使其扩展到一 个非常大的带宽内，实现频谱展宽。在接收 端利用相反过程得到原始信号。
分集接收技术
分集方式主要有以下两种：
? 宏分集：主要用于蜂窝通信系统中，也称为“多基 站”分集。这是一种减小慢衰落影响的分集技术， 其作法是把多个基站设置在不同的地理位置上和不 同方向上，同时和小区内的一个移动台进行通信。
? 微分集：是一种减小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。可以分为时间分集、 空间分集、频率分集、极化分集、场分量分集和角 度分集六种，常用的只是前三种。
分集接收技术的适用范围
? ①在平坦性信道上接收衰落深度和衰落持续 时间大的信号
? ②来自地形地物造成的阴影衰落（宏观信号 衰落）
? ③在微波信号的传播过程中,由于受地面或 水面反射和大气折射的影响,会产生多个经 过不同路径到达接收机的信号,造成多径衰 落（微观衰落）
合并技术的适用范围
? 合并技术是对应分集技术而言的，在接收端 取得M条相互独立的支路信号以后，把经过 相位调整和试验后的各分集支路信号相加， 从而获得分集增益。，在所有的使用分集技 术的时候，对应的需要应用到合并技术。
Hale Waihona Puke 合并技术的基本思想? 合并技术是指在接收端取得M条相互独立的 支路信号以后，对各支路信号进行相位调整 和时延，然后根据一定的条件，运用一定的 方式、手段对信号进行选择、合并，从而获 得分集增益。
均衡技术的基本思想
? 在数字通信系统中插入一种可调滤波器可以校正 和补偿系统特性，减少码间干扰的影响，这种起补 偿作用的滤波器称为均衡器。均衡器通常是用滤波 器来实现的，使用滤波器来补偿失真的脉冲，判决 器得到的解调输出样本，是经过均衡器修正过的或 者清除了码间干扰之后的样本。
扩频技术的基本思想
? 在发射端使用传统的调制方式调制有效信号； 然后使用扩频编码调制载波，使其扩展到一 个非常大的带宽内，实现频谱展宽。在接收 端利用相反过程得到原始信号。
分集接收技术
分集方式主要有以下两种：
? 宏分集：主要用于蜂窝通信系统中，也称为“多基 站”分集。这是一种减小慢衰落影响的分集技术， 其作法是把多个基站设置在不同的地理位置上和不 同方向上，同时和小区内的一个移动台进行通信。
? 微分集：是一种减小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。可以分为时间分集、 空间分集、频率分集、极化分集、场分量分集和角 度分集六种，常用的只是前三种。
分集接收技术的适用范围
? ①在平坦性信道上接收衰落深度和衰落持续 时间大的信号
? ②来自地形地物造成的阴影衰落（宏观信号 衰落）
? ③在微波信号的传播过程中,由于受地面或 水面反射和大气折射的影响,会产生多个经 过不同路径到达接收机的信号,造成多径衰 落（微观衰落）
合并技术的适用范围
? 合并技术是对应分集技术而言的，在接收端 取得M条相互独立的支路信号以后，把经过 相位调整和试验后的各分集支路信号相加， 从而获得分集增益。，在所有的使用分集技 术的时候，对应的需要应用到合并技术。
Hale Waihona Puke 合并技术的基本思想? 合并技术是指在接收端取得M条相互独立的 支路信号以后，对各支路信号进行相位调整 和时延，然后根据一定的条件，运用一定的 方式、手段对信号进行选择、合并，从而获 得分集增益。
均衡技术的基本思想
? 在数字通信系统中插入一种可调滤波器可以校正 和补偿系统特性，减少码间干扰的影响，这种起补 偿作用的滤波器称为均衡器。均衡器通常是用滤波 器来实现的，使用滤波器来补偿失真的脉冲，判决 器得到的解调输出样本，是经过均衡器修正过的或 者清除了码间干扰之后的样本。
移动通信(第四版)第5章 抗衰落技术
– 盲均衡方式
• 根据信道特性与信息的统计特性不同，直接分离信号和信道。 根据信道特性与信息的统计特性不同，直接分离信号和信道。
• 当信道特性随时间变化时 – 自适应均衡
• 通过某种方法，根据接收信号自适应调整信道均衡的参数。 通过某种方法，根据接收信号自适应调整信道均衡的参数。
第5章 均衡和分集技术
第5章 均衡和分集技术
5.2 均衡基本概念
• 采用增加增加信号电平的方法来降低迟延扩展引 起的误码率是完全徒劳的， 起的误码率是完全徒劳的，只有采用自适应均衡 才是根本的解决办法。 才是根本的解决办法。
第5章 均衡和分集技术
均衡技术
在信道特性C(ω)确知条件下，人们可以精心设计接收和 确知条件下， 在信道特性 确.1 简介
• 均衡技术指各种用来处理码间干扰(ISI)的算法和实 均衡技术指各种用来处理码间干扰 指各种用来处理码间干扰 的算法和实 现方法。在移动环境中， 现方法。在移动环境中，由于信道的时变多径传播 特性，引起了严重的码间干扰，这就需要采用均衡 特性，引起了严重的码间干扰，这就需要采用均衡 技术来克服码间干扰。而且要求均衡器是自适应的。 技术来克服码间干扰。而且要求均衡器是自适应的。 • 分集接收是用来补偿衰落信道衰耗的，它通常要通 分集接收是用来补偿衰落信道衰耗的， 过两个或更多的接收天线来实现。 过两个或更多的接收天线来实现。CDMA系统通常 系统通常 使用RAKE接收机，它能通过时间分集来改善链路 接收机， 使用 接收机 性能。 性能。
第5章 均衡和分集技术
• 移动通信抗干扰背景
• 抗干扰历来是无线电通信的重点研究课题。在移动信道中， 抗干扰历来是无线电通信的重点研究课题。在移动信道中， 除存在大量的环境噪声和干扰外， 除存在大量的环境噪声和干扰外，还存在大量电台产生的干 扰，如邻道干扰、共道干扰和互调干扰等。 如邻道干扰、共道干扰和互调干扰等。 • 网络设计者在设计、开发和生产移动通信网络时，必须预计 网络设计者在设计、开发和生产移动通信网络时， 到网络运行环境中会出现的各种干扰(包括网络外部产生的 到网络运行环境中会出现的各种干扰 ( 包括网络外部产生的 干扰和网络自身产生的干扰)强度， 并采取有效措施， 干扰和网络自身产生的干扰 强度， 并采取有效措施， 保证 强度 网络在运行时， 网络在运行时，干扰电平和有用信号相比不超过预定的门限 通常用信噪比S／ 或载干比 或载干比C／ 来度量 来度量)， 值(通常用信噪比 ／N或载干比 ／I来度量 ， 或者保证传 通常用信噪比 输差错率不超过预定的数量级。 输差错率不超过预定的数量级。
10次课 第05章 抗衰落技术-2
BS：4个并行相关器+1个搜索相关器，非相关接收最大 比合并。
移动通信概论
四、RAKE接收机
3、IS-95系统中的RAKE接收
并行相关器 1 并行相关器 2 并行相关器 3 搜索相关器 合 并
搜索相关器用于搜索最强的多径信号，得到多路多径信 号的相位、到达时刻和强度等参数。
移动通信概论
四、RAKE接收机
• 远近效应
• 可以采用Rake接收机抑制多径传播问题
移动通信概论
思考题
• • • • 两个相近的概念：复用与多址 FDM、TDM、SDM FDMA、TDMA、SDMA 有什么区别与联系呢？
移动通信概论
二、多径信号分离与合并的概念
信号经过多径传播产生时延扩展
t t0
(a)
t1 t1
t 11
t1
t 12
信号中的各路信号，并把它们合并在一起
移动通信概论
四、RAKE接收机
移动通信概论
四、RAKE接收机
2、RAKE接收机是专为CDMA系统设计的分
集接收器
由于扩频码的自相关特性，当多径信号相互
间的时延超过一个码片周期时，那么它们将
被看作是互不相关的。
移动通信概论
四、RAKE接收机
2、RAKE接收机是专为CDMA系统设计的分
移动通信概论
二、多径信号分离与合并的概念
• 关键点： 多径信号要可分离
一般通信系统--------》符号级串 扰，不可分离 CDMA通信系统-----》码片级串扰
符号级不可分离，符号级扩频到码 片级后可不可以分离了呢？条件是什么？
移动通信概论
二、多径信号分离与合并的概念
• 分离的基础： 扩频码要求具有尖锐的自相关特性 保证多径时间对 准后解扩，具有有尖 锐的峰值特性，便于 多径信号的分离。
3.抗衰落技术
CDMA 移动通信技术
CDMA移抗动衰通落技技术术
精选完整ppt课件
清华大学
14
微波与数字通信技术国家重点实验室
对抗原理（续）
• 对抗频率选择性衰落的主要方法： －分集技术； －瑞克技术； －均衡技术； －纠错技术。
CDMA 移动通信技术
CDMA移抗动衰通落技技术术
精选完整ppt课件
清华大学
15
微波与数字通信技术国家重点实验室
• 对多径信号进行分离，根据信道估计的结果来进 行多径信号合并。
• 对于CDMA系统，当多径延时大于一个码片时， 多径信号可以看成是不相关的。
CDMA 移动通信技术
CDMA移抗动衰通落技技术术
精选完整ppt课件
清华大学
22
微波与数字通信技术国家重点实验室
瑞克接收的基本原理-多径
• 传输环境时变： 频率、相位、时间的变化
清华大学
13
微波与数字通信技术国家重点实验室
对抗原理
• 频率选择性衰落主要是由于多径效应引起的。 • 多径效应最严重的后果之一是在信道传递函数中
引入一个非理想的Hc(f)，破坏奈奎斯特准则和匹 配滤波准则，从而产生码间串扰，使有效的Eb/No 恶化。 • 对抗频率选择性衰落就是要消除非理想Hc(f)的影 响。
精选完整ppt课件
清华大学
32
微波与数字通信技术国家重点实验室
均衡器算法性能
• 算法性能参数：
– 收敛速度：算法进入稳定的迭代次数，即收敛时间 ；
S2(t)
控制
CDMA 移动通信技术
CDMA移抗动衰通落技技术术
最大增益合并
最小色散合并
精选完整ppt课件
各种衰落和抗衰落技术
点对点视距传播通信的要求：
1、由于波长短绕射能力差,必须在无阻挡的视线内传播才能完成正常通信。
2、很小的发射功率一只有利用具有很强的方向性天线实现通信，要想实现较长距离通信，只有适当加大天线或加大功率。
3、工作波长短、克服障碍的能力差 在实际的工程勘察中，树高、无树山上的灌木都是不可忽略的影响通信质量的因数。
多径衰落
5、Flat fading(电平衰落) ：The loss is uniform across the frequency spectrum（损失一致在频谱）
Selective fading(频率选择性衰落)： The loss varies across the frequency spectrum（损失在有所不同的频率）
2、邻站干扰(Neighbouring Station Interference)
3、越站干扰
抗干扰的途径（方法）：
1、Transmitter attenuation(发射机衰减）
2、High performance antenna（高性能微波天线）
3、Polarization（ 极化方式）
一、各种衰落与抗衰落技术
K型衰落：
1、这是一种由多经传输引起的干涉型衰落，它是由于直射波与地面反射波（或在一定条件下的绕射波）到达接收点由于相位不同相互干涉造成的衰落。 其干涉的程度与行程差有关，而在对流层中行程差是随K值的变化的所以称为K型衰落。 这种衰落在线路经过水面、湖泊、或平滑地面时更为严重，所以在选择路由时要尽量避免，不可能回避时一定要采用高低天线技术使反射点靠近一端减少反射波的影响，或采用高低天线加空间分集技术或抗反射波天线等来克服多经反射的影响。
微波设计目标：
1、由于波长短绕射能力差,必须在无阻挡的视线内传播才能完成正常通信。
2、很小的发射功率一只有利用具有很强的方向性天线实现通信，要想实现较长距离通信，只有适当加大天线或加大功率。
3、工作波长短、克服障碍的能力差 在实际的工程勘察中，树高、无树山上的灌木都是不可忽略的影响通信质量的因数。
多径衰落
5、Flat fading(电平衰落) ：The loss is uniform across the frequency spectrum（损失一致在频谱）
Selective fading(频率选择性衰落)： The loss varies across the frequency spectrum（损失在有所不同的频率）
2、邻站干扰(Neighbouring Station Interference)
3、越站干扰
抗干扰的途径（方法）：
1、Transmitter attenuation(发射机衰减）
2、High performance antenna（高性能微波天线）
3、Polarization（ 极化方式）
一、各种衰落与抗衰落技术
K型衰落：
1、这是一种由多经传输引起的干涉型衰落，它是由于直射波与地面反射波（或在一定条件下的绕射波）到达接收点由于相位不同相互干涉造成的衰落。 其干涉的程度与行程差有关，而在对流层中行程差是随K值的变化的所以称为K型衰落。 这种衰落在线路经过水面、湖泊、或平滑地面时更为严重，所以在选择路由时要尽量避免，不可能回避时一定要采用高低天线技术使反射点靠近一端减少反射波的影响，或采用高低天线加空间分集技术或抗反射波天线等来克服多经反射的影响。
微波设计目标：
第5章 抗衰落技术
性能上有一定的差异。
分集接收性能可以用信噪比改善因子、分集增益、中断 率(Outage Rate)和误码率等指标描述。 之前已经针对信噪比改善因子给出了比较，下面通过图 5-3给出各种合并方式的分集增益特性曲线。
4. 合并方式的性能比较
12 最大值合并
合并增益（dB）
9 等增益合并 6 选择合并 3
提高程度由分集方式、支路个数、合并方式、支路相关
性等因素共同决定。
分集技术的代价：
占用了更多的资源； 移动通信网因为资源问题，用的最多的是多天线分集。
5.2.3 空间分集
空间分集是利用相距足够远的不同天线产生的电场相互独 立 这 一 特 性 而 构 成 的 分 集 技 术 ， 也 称 为 天 线 分 集 (Antenna Diversity) 。接收天线之间的距离 d 只要足够大，就可以认为各 天线输出信号间衰落特性是相互独立的。
偿。均衡可分为两类：线性均衡和非线性均衡。均衡器的结
构可采用横向或格型等结构。由于无线衰落信道是随机的、 时变的，故需要研究均衡器自适应地跟踪信道的时变特性。
自适应均衡也可分成三类：基于训练序列的均衡、盲均衡
(Blind Equalization，BE)与半盲均衡。
信道编码与正交频分复用技术
信道编码技术的出发点是通过增加信息的冗余度来纠正衰 落引起的误码。常用的信道编码技术有分组编码、卷积编码 和交织技术。另外，利用编码调制技术，不需增加带宽就可 获得巨大的编码增益。 正交频分复用技术(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing Techniques)的出发点是将高速数据通过串并变换，
《移动通信》
第5章 抗衰落技术
移动通信基础课件-第5章 抗衰落技术
据此，微分集又可分为下列6种。
（1）空间分集。 （2）极化分集。 （3）角度分集。 （4）频率分集。 （5）时间分集。
5.1.2 接收分集系统模型
接收分集将多个接收天线上的独立衰落 信号按一定规则合并为一路，再送给解调器 解调。
大多数合并方式都是线性合并，即合并 输出的是各个不同支路的加权和，图5-1所示 的是M支路分集合并原理。
E
1 N0M
M i1
ri
2
（5-22）
等增益合并的输出信噪比 E 的概率
密度函数和累积分布函数都不存在一个显 式的表达，且推导复杂，此处省略。
5.1.7 分集方式比较
不同分集方式的性能比较一般用平 均信噪比的改善因子表示。
平均信噪比的改善因子，是指分集
接收机合并器输出的平均信噪比与无分 集时接收机的输出平均信噪比相比改善 量，一般用分贝表示。
假设发端的信号为 x(t) ，则接收端的均衡器 接收到的信号为
y(t) x(t) h(t) n(t)
（5-62）
式中，n(t) 是等效噪声， 表示卷积运算，
等效的无线通信系统的结构如图5-18所示。
图5-18 等效的无线传输系统的结构
图5-19是采用数字均衡器时，系统端 到端的等效基带框图。Βιβλιοθήκη 各个支路同相相加，因此合并输出
的包络是
r
M
ai ri
。
假设每个i1 支路的噪声功率谱密度都
是
N0
/
2
，则合并输出的总噪声功率谱密 M
度是
Ntot / 2
a2 i
N0
/
2
，这样，可得MRC合
并输出的信i噪1 比为
r2
1
（1）空间分集。 （2）极化分集。 （3）角度分集。 （4）频率分集。 （5）时间分集。
5.1.2 接收分集系统模型
接收分集将多个接收天线上的独立衰落 信号按一定规则合并为一路，再送给解调器 解调。
大多数合并方式都是线性合并，即合并 输出的是各个不同支路的加权和，图5-1所示 的是M支路分集合并原理。
E
1 N0M
M i1
ri
2
（5-22）
等增益合并的输出信噪比 E 的概率
密度函数和累积分布函数都不存在一个显 式的表达，且推导复杂，此处省略。
5.1.7 分集方式比较
不同分集方式的性能比较一般用平 均信噪比的改善因子表示。
平均信噪比的改善因子，是指分集
接收机合并器输出的平均信噪比与无分 集时接收机的输出平均信噪比相比改善 量，一般用分贝表示。
假设发端的信号为 x(t) ，则接收端的均衡器 接收到的信号为
y(t) x(t) h(t) n(t)
（5-62）
式中，n(t) 是等效噪声， 表示卷积运算，
等效的无线通信系统的结构如图5-18所示。
图5-18 等效的无线传输系统的结构
图5-19是采用数字均衡器时，系统端 到端的等效基带框图。Βιβλιοθήκη 各个支路同相相加，因此合并输出
的包络是
r
M
ai ri
。
假设每个i1 支路的噪声功率谱密度都
是
N0
/
2
，则合并输出的总噪声功率谱密 M
度是
Ntot / 2
a2 i
N0
/
2
，这样，可得MRC合
并输出的信i噪1 比为
r2
1
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分集技术是一项典型的抗衰落技术，它可以用相对低廉的
投资大大提高多径衰落信道下的传输可靠性。与均衡不同，
分集技术不需要训练序列，因而发送端不需要发送训练码， 从而节省开销。分集技术应用非常广泛。
5.2.1 分集的基本概念与分类
分集技术是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）多径信号来实现的。这些多径信号在 结构上和统计特性上具有不同的特点，对这些信号进行区分， 并按一定规律和原则进行集合与合并处理来实现抗衰落。在 许多实际应用中，分集各个方面的参数都是由接收机决定的， 而发射机并不知晓分集的情况。 分集的概念可以简单解释如下：如果一条无线传播路径中 的信号经历了深度衰落，而另一条相对独立的路径中可能仍 包含着较强的信号。因此可以在多径信号中选择两个或两个 以上的信号。这样做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，并且通常可以提高20~30dB。
小山
小山
路
顶点激励消除障碍物阴影
分集的分类
微分集：一种减小深度衰落的分集技术。为了达到信号之
间的不相关，可以从时间、频率、空间、极化、角度等方面
实现这种不相关性，因此微分集的主要方式有：时间分集、 频率分集、空间分集（天线分集）、极化分集、角度分集等， 其中以前三种方式比较常用。 这种分集主要克服小尺度衰落。
《移动通信》
第5章 抗衰落技术
第5章 抗衰落技术
在移动通信中，由于电波的反射、散射和绕射 等，使得发射机和接收机之间存在多条传播路径， 并且每条路径的传播时延和衰耗因子都是时变的，
这样就造成了接收信号的衰落。衰落可分为平坦衰
落和选择性衰落；快衰落和慢衰落。本章主要介绍
抗衰落技术的基本原理以及典型的抗衰落技术。
由图还可以得出以下结论：在相同分集重数情况下，最大 比值合并方式改善最多，等增益合并方式次之，选择式合并方 式最少。
分集合并技术
最大比合并
分集合并技术概述
如何工作
优点
缺点
需要同时解调M条 信道，需要信干噪 比估计算法
将M重分集的支路按照 获得M支路通信系 总信干噪比最大化的原 统的最优性能 则合并
切换和检验
如果当前支路信号衰落 使用简单的单信道 到门限以下，则选取另 接收机 一支路 一旦切换，一直等待到 使用简单的单信道 当前支路信号强度由门 接收机 限以上衰落到门限以下 再切换到下一支路
切换和等待
新选择的支路信号 可能比前一支路更 差
5. 分集合并小结
分集技术的优点：
有效的提高了系统抗衰落性能；
0
1
2
3 分集支路数 M
4
5
图5-3 分集增益特性曲线
4. 合并方式的性能比较
由图5-3可以看出，三种分集合并方式较无分集对系统的性 能都有不同程度的改善，其中分集增益随分集支路数的增加呈 线性递增，但是当支路数大于 5以后，分集增益增长缓慢，趋 于门限值，这是因为随着支路数的增加，分集的复杂性也随之 增加，所以通常采用二重、三重或四重分集。
提高程度由分集方式、支路个数、合并方式、支路相关
性等因素共同决定。
分集技术的代价：
占用了更多的资源； 移动通信网因为资源问题，用的最多的是多天线分集。
5.2.3 空间分集
空间分集是利用相距足够远的不同天线产生的电场相互独 立 这 一 特 性 而 构 成 的 分 集 技 术 ， 也 称 为 天 线 分 集 (Antenna Diversity) 。接收天线之间的距离 d 只要足够大，就可以认为各 天线输出信号间衰落特性是相互独立的。
在理想的情况下，接收天线之间的距离应满足半波长条件， 即d>λ/2 (λ为波长)。
实际上，不同的天线接收的信号间总是存在一定的相关性， 而且d越大，各支路信号的相关性就越弱。
5.2.3 空间分集
对于天线分集，分集的支路数越多，即天线根数越多，分 集的效果越好，但分集的复杂性也随之增加。在天线分集中， 一般发射端使用一根发射天线，接收端采用多根接收天线。发 射分集是近年来才发展起来的一种新兴技术，在后面还要讲到。 天线分集在 FDMA 、 TDMA 以及 CDMA 通信系统中都有应 用。经验表明：天线分集效果的好坏不仅与天线间的距离有关， 而且和天线的排列、合并方式有关，特别是天线的布置尤为重 要。 对于二重分集来说，两幅天线的排列应与来波方向平行， 天线间的距离不应过大，否则效果增加不明显相反却增加了场 地占用面积和馈线损耗，另外所选的天线形式应尽可能一致， 应力求使其电性能相接近，否则会影响分集的效果。
分集的基本概念
分集的必要条件是在接收端必须能够收到承载同一信息内
容且在统计上相互独立的若干不同的样值信号，这若干个不 同样值信号的获得可以通过不同的方式，如空间、频率、时
间等。它主要是指如何有效地区分可接收的含同一信息内容
但统计独立的不同样值信号。 分集的充分条件是如何将可获得的含有同一信息内容但 统计上独立的不同样值加以有效且可靠的利用，它是指分集 中的集合与合并。
在某些情况下，对真实的最大比合并提供可变化的加权系 数是不方便的，所以将加权系数设为1，简化了设备，也保持 了从一组不可接受的输入产生一个可接受的输出信号的可能性。 等增益合并的性能比最大比合并稍差，但优于选择合并。对于 二重分集，其平均信噪比改善了2.52dB。
4. 合并方式的性能比较
以上三种合并方式按照不同的合并原则，在分集接收的
集。选择合并的实现最为简单，但在射频实现时高频开关的
切换会引起附加的噪声，对系统的性能会有一定的影响。 选择合并的性能与平均信噪比有关。对于二重分集，其平 均信噪比可以改善1.76dB。
2. 最大比值合并
最大比合并(Maximal Ratio Combinig ，MRC)是最佳的分集 合并方式，因为它能得到最大的输出信噪比。最大比合并是通 过各分集分支采用相应的衰落增益求权然后再合并的。 最大比合并是由 Kanhn最早提出的，它的实现要比其他两 种合并方式困难，因为此时每一支路的信号都要利用，而且要 给予不同的加权，使合并输出的信噪比最大。每一支路的加权 系数与信号功率成正比，而与噪声功率成反比；信噪比越高的 支路在合并中的贡献越大，加权系数也越大。
分割成若干低速数据传输，以增大信息码元周期来达到减少
多径时延扩展影响的目的。
5.1 概述
上述各种技术都被用于改进无线链路的性能，提高系统 数据传输的可靠性。 但是在实际的无线通信系统中，每种技术在实现方法、 所需费用和实现效率等方面具有很大的不同，在不同的场合
需要采用不同的技术或技术组合。
5.1
5.2 分集技术
现在的DSP技术和数字接收技术正逐步采用这种最佳合并 方式。最大比合并可以在中频合并，也可以在基带合并，合并 时需要保证各支路信号的相位保持一致。
3. 等增益合并
等增益合并(Equal Gain Combining，EGC)就是使各支路信 号同相后等增益相加作为合并后的信号，它与 MRC 类似，只 是加权系数设置为 1。等增益合并是目前使用比较广泛的一种 合并方式，因为其抗衰落性能接近最大比合并，而实现由比较 简单。
5.2.3 空间分集
『实例』对于第三代移动通信系统而言，其载波频率为
2GHz，依据空间分集的要求，如果使用两根接收天线，天线
之间至少需要相隔多远？ 对应的波长为0.15m； 天线之间至少应相距7.5cm。
使用RAKE接收机，它能够通过时间分集来改善链路性能。
均衡技术(Equalization Techniques)
均衡是信道的逆滤波，用于消除由多径效应引起的码间干 扰，即符号间干扰(Inter Symbol Interference，ISI)。如前所述， 如果调制信号带宽超过了无线信道的相干带宽，将会产生码 间干扰，并且调制信号会展宽。 而接收机内的均衡器可以对信道中的幅度和延迟进行补
性能上有一定的差异。
分集接收性能可以用信噪比改善因子、分集增益、中断 率(Outage Rate)和误码率等指标描述。 之前已经针对信噪比改善因子给出了比较，下面通过图 5-3给出各种合并方式的分集增益特性曲线。
4. 合并方式的性能比较
12 最大值合并
合并增益（dB）
9 等增益合并 6 选择合并 3
5.2.2 分集信号的合并
分集信号的合并是指接收端收 到多个独立衰落的信号后如何 合并的问题。 问题的描述：合并信号的表达 式如下 Tx
r1(t)
Rx
r2(t)
a1 r (t)
Rx
a2
r (t ) a1 r1 (t ) a2 r2 (t ) ...... aM rM (t ) ak rk (t )
M重分集的支路按等权 重相加 选取M条可用信道中最 好的一个
等增益合并
获得M支路通信系 统接近最优的性能， 需要同时解调M条 不需要信干噪比估 信道 计算法 在开关式合并接收 机中有最好的性能 需要同时监视M条 支路上的信号 各支路的同时衰落 会导致突发的无效 快速切换，大多数 应用取M=2
纯选择性合并
分集的分类
从分集的区域划分，又可以分为两类： 宏分集和微分集。 宏分集：主要用于蜂窝移动通信系统中， 也称为多基站分集，这是一种减少慢衰落影 响的分集技术，其做法是将多个基站设置在 不同的地理位置上和不同的方向上，同时与 小区内的一个移动台进行通信。显然，只要 各个方向上的传播信号不是同时受到阴影效 应或是地形的影响而出现严重的慢衰落，就 能保证通信不会中断。 这种分集主要是克服由周围环境地形和 地物差别而导致的阴收信号样值的结构与统
计特性，可分为空间分集、频率分集、时间分集、极化分集；
若按“分”的位置，可分为发射分集、接收分集、收发联合 分集。 从“集”的角度划分，即按集合、合并方式，可分为选 择式合并、等增益合并、最大比值合并；按“集”的位置划