空间分集技术在移动通信中的应用

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1、空间分集技术在移动通信中的应用 天线是移动通信中不可缺少的组成部分，具有十分重要的作用，它位于收发信机和电磁 波传播空间之间，并在这两者间实现有效的能量传递。通过设计天线的辐射特性，可以 控制电磁能的空间分布，提高资源利用率，优化网络质量。由于传播环境的恶劣，无线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，我们可 以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。分集天线有空 间分集、方向分集、极化分集和场成分分集等。空间分集是利用多副接收天线来实现的。 在发端采用一副天线发射，而在接收端采用多副天线接

2、收。接收端天线之间的距离 入/2（入为工作波长），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。 该技术在模拟频分移动通信系统（FDMA）、数字时分系统（TDMA）及码分系统 （CDMA）中都有应用。空间分集接收的优点是分集增益高三、结束语天线作为移动通信的重要组成部分，在提高网络性能、改善网络质量等方面起着巨大 的作用。天线技术发展迅速，天线的分集技术是

3、提高系统增益的一个重要手段，分集方 式有空间分集和极化分集等多种；为了工程和维护的方便，出现了可电调倾角的天线； 为了保证天线方向图不变形扭曲，发展了内置倾角天线。尤其近年的智能天线更是代表 了移动通信天线技术的发展方向，它已经在实际应用中表现出了极大的优势，但在加快 波束赋型响应速度及切换等方面还需进一步的研究和改进。多径衰落和阴影衰落产生原因是不相同的。随着移动台的移动，瑞利衰落 随信号瞬时值快速变动，而对数正态衰落随信号平均值（中值）变动。这两者是构成 移动通信接收信号不稳定的主要因素，使接收信号被大大地恶化，虽然通过增加发信功率、天线尺寸和高 度等方法能取得改善，但采用这些方法在移动通

4、信中比较昂贵，有时也显得不切实际。而采用分集方法即 在若干个支路上接收相互问相关性很小的载有同一消息的信号，然后通过合并技术再将各个支路信号合并 输出，那么便可在接收终端上大大降低深衰落的概率。分集的方法有空间分集、频率分集、极化分集、角度分集、时间分集和分量分集等多种。在移动通信 中，通常采用空间分集，因此这里也就此方法进行讨论。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，见图 319 所示。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d0. 6尢，并且最好选在尢/4的奇数倍附近。若减小天线间距，即使小到尢/4,也能起到相当好的分集效果。图 3-19 空间分集