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分集方式

时间:2020-01-24 21:06 作者:admin 分享到:
            在移动通信系统中可能用到两类分集方式:一类称为宏分集;另一类称为微分集。
            宏分集主要用于蜂窝通信系统中,也称为多基站分集。这是-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(如蜂窝小区的对角上)和不同方向 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)。 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),这种办法就能保证通信不会中断。
            微分集是一种减小快衰落影响的分集技术,在各种无线通信系统中都经常使用。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。微分集可分为下列6种:
(1) 空间分集 空间分集的依据在于快衰落的空间独立性,即在任意两个不同的位置 上接收同一个信号,只要两个位置的距离大到-定程度,两处所收信号的衰落就不相关。空 间分集的接收机至少需要两副相隔距离为d的天线,间隔距离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d = 0. 5入郊区d = 0. 8A
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。由上式可知,在900MHz的频段工作时,两副天线的间隔也只需0.27m,在小汽车的顶 部安装这样两副天线并不困难,因此空间分集不仅适用于基站(取d为几个波长),也可用 于移动台。
(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。根据相关带宽的定义式中,△为延时扩展,例如市区中△= 3”,8。约为53kHz。这样频率分集需要用两部发射 机(频率相隔53kHz以上)同时发送同一信号,并用两部独立接收机来接收信号。它不仅 使设备复杂,而且在频谱利用方面也很不经济。
(3) 极化分集由于两个不同极化的电磁波具有独立的衰落特性,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,它也要用两副天线(二重分集情况), 但仅仅是利用不同极化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3dB。
(4) 场分量分集 由电磁场理论可知,电磁波的E场和H场载有相同的消息,而反 射机理是不同的。在移动信道中,多个E波和H波会加,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)o当工作频率较 高时(800 ~900MHz),空间分集在结构上容易实现,此时不需采用三副天线进行场分量 分集。
场分量分集和空间分集都优于极化分集,因为这两种方式不像极化分集那样要降低3dB 的辐射功率。
(5) 角度分集角度分集的做法是使电波通过几个不同路径,并以不同角度到达接收 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,由于这些分量具 有互相独立的衰落特性,因而可以实现角度分集并获得抗衰落的效果。
(6) 时间分集 快衰落具有时间独立性,即同•信号在不同的时间、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。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:
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            若移动台处于静止状态,即0=0,由式(4-18)可知,要求AT无穷大,表明时间 分集对静止状态的移动台无助于减小此种衰落。
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