分集接收技術(shù)介紹ppt課件

1、分集接收技術(shù)介紹分集接收技術(shù)介紹1；.1. 分集接收的目的2. 分集接收的基本概念3. 信號的合并方式4. RAKE接收機(jī)5.手機(jī)分集接收技術(shù)2；.分集接收的目的在移動(dòng)通信、短波通信中存在著許多經(jīng)干涉而產(chǎn)生的快衰落，衰落深度可達(dá)40dB，偶爾可達(dá)80dB。分集接收就是克服這種衰落的一種方法。分集接收是利用信號和信道的性質(zhì)，將接收到的多徑信號分離成互不相關(guān)（獨(dú)立的）的多徑信號，然后將多徑衰落信道分散的能量更有效地接收起來處理之后進(jìn)行判決，從而達(dá)到抗衰落的目的。3；.單天線信號與采用最大比合并方式的分集接收后的信號比較4；.分集接收的基本概念分集的基本思想是將接收到的多徑信號分離成不相關(guān)的（獨(dú)立的

2、）多路信號，然后把這些多路信號分離信號的能量按一定的規(guī)則合并起來，使接收到的有用信號能量最大，進(jìn)而提高接收信號的信噪比。因此，分集接收包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是如何把接收的多徑信號分離出來使其互不相關(guān)，二是將分離出來的多徑信號恰當(dāng)合并，以獲得最大信噪比。分集的方式：分集分為宏觀分集和微觀分集兩大類。宏觀分集也稱為多基站分集，其主要作用是抗慢衰落。例如，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，把多個(gè)基站設(shè)置在不同的物理位置上（如蜂窩小區(qū)的對角線上），同時(shí)發(fā)射相同的信號，小區(qū)內(nèi)的移動(dòng)臺選擇其中最好的基站與之通信，以減小地形、地物及大氣等對信號造成的慢衰落。5；.微觀分集的主要作用是抗快衰落。理論與實(shí)驗(yàn)都證明，當(dāng)信號在空間

3、、頻率及時(shí)間等方面分離時(shí)，都會(huì)呈現(xiàn)出互相獨(dú)立的衰落特性，由此按路徑分離的不同，微觀分集可分為以下幾種： (1)空間分集 (2)頻率分集 (3)時(shí)間分集 (4)極化分集 (5)角度分集 (6)場分量分集 (7)路徑分集 6；.(1)空間分集 空間分集的依據(jù)在于快衰落的空間獨(dú)立性，即在任意兩個(gè)不同的位置接收同一個(gè)信號，只要兩個(gè)位置的距離大到一定程度，則兩處所收到的衰落是不相關(guān)的?？臻g分集的基本結(jié)構(gòu)為發(fā)端使用一副天線發(fā)射，收端多部天線接收。 市區(qū) d0.5倍波長郊區(qū) d0.8倍波長7；.（2）頻率分集。由于頻率間隔大于相關(guān)帶寬的兩個(gè)信號所遭受的衰落是不相關(guān)的，因此，可以用兩個(gè)以上不同的頻率傳輸同一信

4、息，以實(shí)現(xiàn)頻率分集。頻率分集需要兩部以上的發(fā)射機(jī)同時(shí)發(fā)送同一信號，并用兩部以上的接收機(jī)來接收信號。8；.（3）時(shí)間分集快衰落除了具有空間和頻率的獨(dú)立性外，還具有時(shí)間的獨(dú)立性，即同一信號在不同的時(shí)間區(qū)間多次重發(fā)，只要兩次重發(fā)間隔足夠大，那么各次發(fā)送的信號通過信道后，出現(xiàn)的衰落將是彼此獨(dú)立的，接收機(jī)將重復(fù)收到同一信號進(jìn)行合并，就能減小衰落的影響。 9；.（4）極化分集由于兩個(gè)不同極化的電磁波具有獨(dú)立的衰落特性，所以發(fā)端和收端可以用兩個(gè)位置很近但為不同極化方向的天線發(fā)送和接收信號，以獲得分集效果。極化分集可以看作空間分集的一種特殊情況，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備的結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省空間，缺點(diǎn)是由于射頻功率要分配到兩副

5、天線上，因此有發(fā)射功率要損失3dB。10；.（5）角度分集角度分集的做法是使電波通過幾個(gè)不同路徑，并以不同角度到達(dá)接收端的，而接收端利用多個(gè)方向性尖銳的接收天線能分離出不同方向上來的信號，由于這些分量具有相互獨(dú)立的衰落特性，因而可以實(shí)現(xiàn)角度分集并獲得抗衰落的效果。11；.（6）場分量分集 由電磁場理論可知，電磁波的E場合H場分量載有相同的信息，而反射的機(jī)理不同，場分量分集的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)有3dB的功率損失。 12；.（7）路徑分集 路徑分集的依據(jù)是來自兩個(gè)不同路徑信號的時(shí)延大于某一值時(shí)，這兩個(gè)衰落信號可看作互不相關(guān)的特性。CDMA系統(tǒng)就是采用的這種技術(shù)，即RAKE接收機(jī)。 13；.3.信號的合并方

6、式1) 選擇式合并，選擇式合并是檢測所有分集之路的信號，以選擇其中信噪比最高的那個(gè)之路的信號作為合并器的輸出。14；.2)最大比值合并，分集的每一路都有一個(gè)加權(quán)，加權(quán)的權(quán)重依各支路信噪比來分配，信噪比大的支路權(quán)重大，信噪比小的支路權(quán)重小。15；.3) 等增益合并，等增益合并無需對信號加權(quán)，各支路的信號是等增益相加的，其性能接近于最大比值合并。4)三種合并方式的性能比較 三種合并方式平均信噪比的改善程度如下圖 16；.4RAKE接收機(jī)RAKE接收機(jī)，就是利用多個(gè)并相關(guān)器檢測多經(jīng)信號，按照一定的準(zhǔn)則合成一路信號供解調(diào)用的接收機(jī)。要求直擴(kuò)系統(tǒng)的時(shí)間（T）帶寬（W）積遠(yuǎn)大于1，即TW1。對于帶寬為W的

7、系統(tǒng)，所能分離的最小路徑時(shí)延差為1W。對于直擴(kuò)序列的碼片（chip）寬度為TC的系統(tǒng)，所能分離的最小路徑時(shí)延差為TC，并且要求所采用的直擴(kuò)序列信號的自相關(guān)性和互相關(guān)性要好。高通公司提出的CDMA系統(tǒng)中，基站接收機(jī)中并行相關(guān)器個(gè)數(shù)為4，移動(dòng)臺接收機(jī)為3。17；.RAKE 接收機(jī)簡化框圖18；.手機(jī)分集接收技術(shù)手機(jī)分集接收框圖(Qualcom)19；.手機(jī)接收分集的優(yōu)勢1. 提高系統(tǒng)抗多徑衰落的性能2. 提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容量，同樣信噪比下需要的信號的能量變低，對于CDMA功率受限系統(tǒng)，單個(gè)MS需求的能量降低后，網(wǎng)絡(luò)容量自然變大。以高通RFR6500為例，接收信號強(qiáng)度有望提高1.5-3dB，傳輸信息速率提高50k-100kBit/s；對于RTR6285來說，網(wǎng)絡(luò)容量提高50%，HSDPA的平均數(shù)據(jù)吞吐量提高100%。20；.手機(jī)接收分集的主要指標(biāo)要求1）天線效率(Free space) 主天線效率-4dB（40%） 副天線效率-10dB（10%），設(shè)計(jì)目標(biāo)：-7dB(20%)2) 包絡(luò)相關(guān)系數(shù) 它是表征主、副天線方向圖的互相關(guān)性，即主副天線方向圖在幅度和相位上的相似性的一個(gè)量。要求0.5。3) 天線隔離度S21-8dB4) VSWR：主副天線均要