分集和合併技术

生活百科 2023-01-17 13:59生活百科www.aizhengw.cn

分集和合併技术

採用分集方法在接收端得到的N个独立支路信号,主要可採用三种不同形式的合併技术来获得分集增益,它们是最大比值合併、等增益合併和选择式合併。

基本介绍

  • 中文名分集和合併技术
  • 外文名Diversity and merging technologies

分集技术

分集的形式可分为两类,一是显分集,二是隐分集。显分集是明显地採用多套设备在不同空间、不同频率、不同极化方向、不间接收合併而成。而隐分集是将分集作用隐含在被传输的信号中。
移动通信无线传播环境恶劣的主要原因是存在多径衰落和阴影衰落。随着移动台的移动,瑞利分布的多径衰落随信号瞬时值快速变动,而对数常态分配的阴影衰落随信号平均值(中值)变动。分集就是在若干个支路上接收相互间相关性很小的载有同一讯息的信号。对这些不同支路的信号作适当处理后,就可在接收终端上大大降低深衰落的机率。
所以,分集技术所要研究的内容是如何将实际的衰落信道中的信号能量有效地收集起来的方法。分集的方法包括空间分集、频率分集、时间分集和极化分集。
(1)空间分集
空间分集具体实现的方法就是以N根处于不同空间的天线接收一副天线发射的信号。如图1所示。
图1 N=2时的空间分集
接收天线之间的距离d应满足
式中为波长;为天线扩散角,远处山丘和高大建筑物的反射会使信号在空间角度上产生扩散,在城市中,约为20°。
利用接收机天线进行分集,除了具有抗衰落和抗干扰功能外,还有利于均衡接收机噪声。比如,当基站接收机採用天线分集时,就可以通过提高上行链路的噪声受限範围来提高小区的覆盖範围。
(2)移动通信中的基站显分集
基站显分集是由空间分离的几个基站以全覆盖或部分覆盖同一区域来实现空间分集的。如图2所示。
图2 基站显分集
基站显分集又称多基站分集,各基站可以分别独立接收移动台的信号,经合併后衰落的影响将被大幅度减小。移动台也接收各基站的信号,并把收到的各基站的信号合併。由于有多重信号可以利用,就大大减小了衰落的影响。
电波传播路径不同,地形地物对电波传播产生的阴影效应也不同,所以经过独立衰落路径传播的多个慢衰落信号是互不相关的,各信号发生深衰落的机率很小。
(3)频率分集
频率分集是将同一调製信号用不同的载波进行传送,当载波间隔大于等于相干频宽时,接收端就能对两个不同载波的信号进行分集接收,从而提高接收信号质量。
(4)时间分集
如果将要传送的信号每隔一定时间间隔重複传送N次时,接收端就可得到相应的N个分集支路信号。这就是时间分集。传送的时间间隔应满足
Δt≥
式中B为都卜勒频率扩散,在城市中一般为120Hz。
(5)极化分集
对在同一地点两个极化方向相互正交的天线发出的具有不相关的衰落特性的信号进行分集接收,称为极化分集。

分集合併技术

採用分集方法在接收端得到的N个独立支路信号,主要可採用三种不同形式的合併技术来获得分集增益,它们是最大比值合併、等增益合併和选择式合併。
(1)最大比值合併
当分集数为N时,合併就是将N个支路的相位调整到一致,按照适当的增益同相相加后,再送入检测器进行检测。
合併增益与分集支路数N成正比。
(2)等增益合併
等增益合併就是将各支路信号相位调整为一致,且各支路增益是相等的,然后进行相加。当支路数N较大时,等增益合併与最大比值合併相差约1dB,但等增益合併的複杂性要小。
(3)选择式合併
选择式合併就是利用选择逻辑选择N个分集支路的接收机中具有最大基带信噪比的某一路基带作为输出。
移动台採用选择合併方法实现分集合併时,对基站显分集群内各基站来的信号进行分析,以判决哪一信号最佳,将此判决信息传送给各分集基站,仅使所选基站传送实际信息;也可採用天线输入合併法,即合併在天线的输入端进行,而且是对各种多径反射信号的合併。採用这种方法进行合併在传输速率较高时,需要对各基站信号实施时间校準,使各种信号到达移动台。
在基站显分集中,移动台要与远近不一的各基站通信,需要进行时间调节,或者在防护时间中安排额外余量。
基站显分集群中基站间的距离越大(如在较大的小区中),需要的额外保护时间也越大。当数据速率较高时,额外开销更大。
基站显分集在微小区的环境中能发挥它的优势。例如,当移动台转过街角时,信号电平会急速跌落,这时必须立即进行越区转接另一基站,或者必须提供基站显分集。也就是说,基站显分集在某些情况下可作为越区切换的一种替换。
基站显分集还能替代伞形区来提高服务区内覆盖机率(99%以上),使频谱效率提高。因为伞形区需要大量可用的频谱。前提是小区系统内的越区切换过程很快,而且网路中无需任何额外信令,就可以经常使用越区切换,以便使慢衰落和小区边界信号的迅速劣化最小。
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