移动通信分集技术

移动通信报告设计主题：分集技术级别： 11通信名称：学位：指导教师：2014年12月10日分集市场Diversity Techniques图1是无线移动通信及其信道的特殊性使得多径现象和各种衰落(fading )严重影响通信质量，衰落(fading )效应是影响无线通信质量的主要因素之一。 对信号采用分集技术以提高系统的抗多径性能的最有效方式是： 分集技术作为他良好的衰落性能的一种有效的方法应用于移动通信系统。 分集的基本思想是在相关性较小的若干分支上传相同消息的信号，并且然后使用集成技术来集成每个分支中的信号并输出该信号，从而在接收终端处大大地降低深衰落概率。 分集技术通常利用无线传播环境中同一信号的独立采样之间无相关性的特征，来使用某种信号组合技术来改进所接收的信号以抵抗衰落的不利影响。 分集技术在第三代和第四代移动通信系统中得到广泛应用。abstract : multipath phenomenon和attentionmentonthequalityofwirelessmobilecommenticationfortheityofiles heetenterationectioneft yofwirelescommentityofwirecomperationtoi 22222222222222222222222222226 diverrsityhasbeenmregardedasaneffectivemethodinamobilecomment rrsitytechniquesmeancarryingthesamessagesondifferent brnanshehavelittlecorrelationbetweenothers和sotitcanredecuretheprobility ceivingterminal.diversitytechniquesuusitullymakeuseoftheuncorrelateddcharacte risticsofsamesignalsindependentsamplesinwireleses hethirdandforthgenerationmobilecommunication【关键词】合并空间分集技术的MIMO技术keywords :空间分辨率； Combining Techniques； MIMO Techniques【正文】一、分集技术的基本原理“分集”背后的主要思想是提供发射到接收机的信号的不同复制信号。 当不同的复制信号成为独立的衰落时，所有的发送信号的复制信号同时成为深衰落的可能性变低1。 因此，分集的基本原理是，通过多个信道(时间、频率或者空间)接收传送相同信息的多个复制信号，从而多个信道的传输特性不同，所以多个复制信号的衰落不同。 这样，接收机能够用这些接收信号正确地解码发送信号。实现分集技术的必要条件是其接收端携带相同信息，并且可以接收统计上彼此独立(或者接近独立)的若干不同复制信号。 不同的复制信号的捕获可以用空间、频率、时间等不同的方式来发生，这主要意味着使用不同的方法来有效地区分包括相同接收信息内容的统计上独立的信号。 所发射的复制信号可以以不同的方式来发送，例如，可以在不同的时间间隔，在不同的频率、不同的极化或者不同的天线上发送发射信号。 其目的是借助独立衰落传输多个复制信号。 如果采用适当的集成方法，除了所有的独立路径同时经历深衰落的可能性较低之外，误差概率还会降低。从总体上看，分集技术主要包括两个方面的内容。 一种是研究如何对传输信号进行分布、允许接收机获得具有相互不相关的相同信息的多个信号，二是适当地合成接收机接收到的多个相互不相关的衰落信号、获得最大信噪比以及降低衰落的影响的方法的集中处理二、分集技术的主要分类分集技术包括分布式发射技术和集成接收技术，其中，分布式发射技术主要包括空间分集技术、时间分集技术、频率分集技术合并接收技术主要是增益合并技术(EGC : equalgaincombie )，如选择性合并技术(sc : selectionconningtechniques )、最大比合并技术(MRC 3360 maximalrortionconningtechniques )(1)分散发射技术(1)空间分集使用多个天线获得分集的方法是一种空间分集，其是利用不同信道上的衰落统计特性的差异来对抗信道选择性衰落的能力。空间分集可分为空间分集发射和空间分集接收两个系统。 其中空间分集接收器在空间上不同的垂直高度处安装若干天线，其是利用多个接收天线来实现的。 接收侧的天线之间的距离条件要求为d/2(是工作波长) 2，其减小了信道衰落的影响，并且某种程度上改善了传输可靠性。图1-1空间分集结构空间分集接收的优点是分集增益的高，而缺点是它们需要分开的接收天线。 为了克服这一缺点，生产了定向双极化天线。 在相同的场所，利用表示极化方向相互正交的两根天线的信号表示相互不相关的衰落特性的特征，在发送侧的相同场所设置垂直极化波和水平极化波的两根发送天线，在接收侧的相同场所设置垂直极化波和水平极化波的两根接收天线时，双向衰落特性相互相同图1-2偏振分集结构此方法的优点在于只有一个天线，其结构紧凑且节省空间，以及与分集接收天线相比，分集接收效应较低。(2)时间分集在不同时间间隙中形成分集称为时间分集。 将同一信号在一定时间内多次重发，且如果每一发射的时间间隔足够大，则相互独立地统计由于每一发射的降级而引起的衰落。 时间分集是利用时间上的衰落统计特性的差异来对抗时间选择性衰落的功能。 应当满足以下要求，以确保重复的传输的数字信号具有独立的衰落特性式中，fm为衰落频率，v为移动台的运动速度。与空间分集相比，时间分集有利于减少接收天线和对应装置的数目，因此增加了时隙资源的开销且降低了发射效率。(3)频率分集频率分集使用不同载波频率来获取分集，从不同的载波频率复制信号，并且在接收侧合成或选择接收信号，以减轻衰落的影响。 频率分集是利用不同频带的衰落统计特性的差异来防止频率选择性衰落的功能。 频率不相关载波意味着不同载波之间的间隔大于频率干扰时段，即载波频率的间隔满足：度其中f是载波频率间隔，Bc是相关带宽，TM是最大直径时延差。与空间分集方案类似，在频率分集方案中要求较小的频率相关性，且可获得较好的频率分集改进效果。 在一定范围内，两个微波频率f1和f2不同，即频率间隔 f=f2-f1越大，两个不同的频率信号间的衰落的相关性越小。 与空间分集相比，频率分集的优点在于可以在接收侧减少接收天线的数目和对应设备的数目，其中一个缺点是占用更多的带宽资源。在任何分集方式中，使用不同的传播条件下多个微波信号同时引起深衰落的概率小于单一微波信号的相同衰落深度的概率，来得到分集改善效果。(二)、合并接收技术合并方法可归纳为以下公式由方程式可知，综合技术的关键在于确定加权值。 合并时采用的准则和方式主要分为4类：选择式合并(SC: Selection Combining )、最大比合并(MRC : maximalratiocombinating )、等增益合并(EGC: Equal Gain Combining )(1)选择式合并(选择优先采用) 3当选择集成系统采用选择集成技术时，将n个接收器的输出信号首先发送到选择逻辑，且选择逻辑从n个接收信号中选择具有最高基带信噪比的基带信号作为输出。 选择式集成的特点是实现简单。(2)最大比合并(区别处理)在接收端处，在多个分集分支电路中进行相位调整，接着以适当的增益系数执行同相相加，并将其发送给检测器，以进行检测。 在接收端处，每个不相关的分集分支电路经历相位校正，以适当的可变增益进行加权相加，并将其发送到检测器以进行相干检测。 其解密过程简单容易实现。(3)等增益合并(一视同仁)等增益组合原理等增益组合也被称为相位均衡，其仅校正信道的相位偏移且不校正振幅。 等增益合成在任何意义上都不是最佳的合成方式，如果假定各信号的信噪比相同，则在信噪比最大化的意义上它是最佳的。三、MIMO分集考虑到分集技术的抗衰落特性，它是MIMO技术的重要组成部分。 MIMO多输入多输出技术(MIMO )是指在发送侧和接收侧分别使用多根发送天线和接收天线，通过发送侧和接收侧的多根天线发送接收信号，改善通信质量4。 充分利用空间资源，在不增加多个天线的频谱资源的情况下实现高产，减少了常规天线发射功率的增加对其它接收站造成严重干扰的情形。 分集技术的使用被认为是下一代移动通信的核心技术，因为它们不仅增加了系统信道容量，而且显着降低了多径衰落对无线通信的影响，展现了明显的优势。四、总结总体来看，移动通信的传输效率受到多路径衰落的制约，较大地影响无线通信的质量。 从前面的多个发射分集技术的介绍和分析可以看出，在复杂的无线信道上的每个发射分集技术的目的对于信息传输的有效性起着重要的作用。 在对分集技术的大致了解之后，我认为抵制衰退的解决思想和方法很容易理解，但困难的是，我们如何将这些想法应用于科研领域，也许简单的想法在科技领域实施后已经成为很大的技术突破。 本次学习面临的难点主要在于对一些重要技术还缺乏对核心技术的理解和认识。了解分集技术后，由于工作特点和性能不同，各发射分集技术在不同环境条件下所扮演的角色也不同。 为了在不同条件下使用有效的分集技术，在传送有效信息之前，我们认为能给接收器传送简单的测试信息。 即，判定移动收发台所处的环境条件，分析反馈的测试信息，并且在当前环境中选择最佳的发射分集技术。 移动接收机的环境位置可通过其他相对先进的技术来测量。 大体思想是多种分