移动通信实验报告 ——无线通信中分集接收及案例分析
08级通信二班 张晓宇200800120295
背景
随着社会经济的迅猛发展，人们对通信的需求也日益迫切迫切，对通信的qos要求也越来越高，移动通信的目标是实现任何时间，在任何地方、与任何人都能及时沟通联系和交流信息。随着移动通信技术经历了1G、2G，到3G的逐步商业化、4G的研发，距离移动通信的目标越来越近，但仍有一段距离，这其中衰落是影响通信质量的主要因素。
衰落是影响通信质量的主要因素之一，快衰落的深度可达30-40db，在这种情况之下通过加大发射功率不仅是难以克服衰落，而且会造成对其他电台的干扰，在这种背景之下，分集技术应运而生。
关键字：移动通信 抗衰落 分集技术
分集技术简介
1 .分集技术的基本概念
分集技术是指接收端对他收到的多个衰落特性相互独立（携带同一信息）的信号进行特定的处理过程，以降低信号电平起伏的方法。
分集有两重含义：一是分散传输，使接收端能得到多个统计独立、携带同一信息的衰落信号；而是集中处理，即使接收到的多个统计独立的衰落信号进行合并（包括选择和组合）以降低衰落的影响。
2.分集技术的基本原理
分集的基本原理是通过多个衰落独立的信道（时间、频率、空间、极化）接收到承载相同信息的多个副本信号，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，也就是说各信号相互不相关，因此，接收机使用多个衰落相互独立的信息能较为正确的恢复出原发送信号。
3.分集方式的分类
分集技术涉及到空间、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。根据获得不相关信号的方法的不同,可分为如下几个大类：空间分集、频率分集、时间分集、极化分集等。 1）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。当天线间的距离>10*波长时，各天线接收信号为完全不相关信号。
空间分集接收的优点是分集增益高，缺点是需另外单独的接收天线，增加成本。 2）频率分集
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。
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，缺点是占用更多的频带资源。 3）时间分集
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。 4）极化分集
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,就可以得到两路衰落特性不相关的信号，极化分集实际上是空间分集的特殊情况。极化分集又包括正交极化、45°极化等。
案例分析——空间分集
空间分集是利用场强随空间的随机变化实现的，当天线间的空间距离越大，多径传播的差异就越大，也就是说各路信号的衰落也就越相互独立，所以接收信号的相关性就越小。所谓相关性是表明信号间相似的程度，因此确定必要的空间距离是空间分集的重要内容。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至少大于0.6个波长，即d>0.6*波长，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。分集发放是指相同信号经过不同天线发送，而空间分集接收是指通过不同的天线接收相同的信号。如下图所示为空间分集接收。空间分集接收是在空间不同的相同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。
如图中所示，在垂直高度上有A、B、C、D、E五副天线，相邻天线间距离为d，根据CCIR建议，当d>0.6*波长时，各天线接收到信号衰落相互独立，即不相关，此时若接收信号中有一路信号相对较弱时，其他天线接收到的信号也不一定很弱（因为个新号衰落相互独立），若要求可天线接收信号完全不相关，则要求天线距离>10*波长，假设为改图GSM基站台，即频率f=900Mhz，则完全不相关是天线距离为3.3m。此时可以利用其他天线所接收到的信号进行合成，比如采用最大比或是等增益合成的方法对接收信号进行处理，以达到抗衰落的效果，从而可以提高通信质量。
