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1、发射分集技术的研究王丽君,李国民（西安科技大学通信与信息工程学院陕西西安710054）摘要:本文分析了利用频率、时间、空间、极化、角度、调制等各种发射分集方案，各类典型的发射分集技术的特点和性能，以及发射分集技术中用于抗信道衰落的空时分组码技术，对这种空时编码技术进行了性能分析。分析结果表明关键词：抗多径衰落发射分集空时分组码1发射分集技术发射分集技术其基本原理是通过多个信道（时间、频率或者空间等)承载相同信息的多个信号副本,由于各信道的传输特性不同,信号多个副本的衰落也不尽相同,然后接收机将接收到的多径信号分离成不相关的多路信号,并将
2、多路信号的能量按照一定的规则合并起来,使接收的有用信号能量最大。分集技术包括2个方面:一是分散传输,使接收机能够获得多个统计独立的、携带同一信息的衰落信号;二是集中处理,即把接收机收到的多个统计独立的衰落信号进行合并以降低衰落的影响。因此,要获得分集效果最重要的条件是各个信号之间应该是“不相关”的。传统的分集方法是在接收端采用多个天线,从每个接收天线上得到一个信号副本,再通过适当的合并方式提高接收信号的性能,即接收分集。但是在下行链路中使用多接收天线的最大问题是受移动终端的成本、规模和功率的限制。如果在移动终端内使用多天线接收,则必然会
3、使得移动台的体积增大,成本提高,这显然是与未来移动通信系统的要求相违背的。于是,考虑将接收端的分集等效地搬至发射端来实现,这就是所谓的发射分集。2发射分集技术的发展现状2.1分类发射分集技术的实质可以认为是涉及到空间、时间、频率、相位和编码多种资源相互组合的一种多天线技术。根据所涉及资源的不同,可分为如下几个大类:①空间分集技术:极化分集(PD)、选择发射分集(STD)、Pre2Rake发射(PRT)和发射自适应阵(TXAA);②时间与空间相结合的分集技术:延迟分集(DD)、循环延迟分集(CDD)、空时发射分集(STTD)和时间切换发射
4、分集(TSTD);③频率与空间相结合的分集技术:频率切换分集(FSTD)、空频发射分集(SFTD)和空时扩频(STS);④相位与空间相结合的分集技术:扫相发射分集(PSTD)、相位结合发射分集(PATD)和空间码偏分集(SCOD);作者简介：王丽君（198-），女，西安科技大学硕士生E-mail:wanglijun548@163.com⑤编码与空间相结合的分集技术:正交发射分集(OTD)。根据信道反馈信息利用的不同,发射分集可以粗略地分为开环和闭环两种方式。其中正交发射分集空时发射分集空间码偏分集空时扩展分集是属于开环发射分集，而选择发
5、射分集自适应阵列发射分集是属于闭环发射分集的。2.2发射分集方案（1)极化分集在移动环境下,两副在同一地点,极化方向相互正交的天线发出的信号呈现出不相关的衰落特性。利用这一特点,在收发端分别装上垂直极化天线和水平极化天线,就可以得到2路衰落特性不相关的信号。极化分集实际上是空间分集的特殊情况,其分集支路只有2路,该方法的优点是结构比较紧凑,节省空间。（2)选择发射分集选择发射分集的基本原理是选择最佳的发射天线来进行数据发送。(3)Pre2Rake发射分集Pre2Rake发射分集是将接收端的Rake合并过程放在发射端。。预先在发射端对信号
6、进行处理,以抵消传输时信道衰落带来的影响。该方案较适合于天线的分集数固定、信道衰落的可分辨数目变化不大的情况。(4)自适应阵列发射分集（TxAA）在自适应阵列发射分集方案中,2副天线上传送相同的比特,且采用相同的Walsh码。。阵列加权因子从移动台反馈信息得出,用以调整得到最大的接收功率。2副天线上的相位和幅度是不断进行调整的,其最佳的天线增益和相位是能够使接收端收到的信号功率最大的增益与相位。在平坦衰落条件下,最优的天线阵列调整加权因子是信道复增益的共轭。(5)延迟分集在延迟分集方案中,同一信号的副本的延迟从不同的天线发射出去,接收端
7、使用均衡器或维特比译码即可获得分集增益。延迟分集的实质是人工制造了一种色散信道,将一个窄带频率非选择性衰落信道变为频率选择性衰落信道,从而实现了发射分集。这种方法的优点是实现简单,但是对于延迟估计误差比较敏感,同时存在着一定的接收时延。(6)空时发射分集空时发射分集(STTD)主要是指将空间分集与空时编码相结合的方案,它是目前最为广泛关注的分集方案,并被列入3G的标准。空时发射分集方法对信道衰落的抑制能力使它能够使用高阶的调制方式减少复用因子,用来提高系统容量。总而言之,该方法分集增益很高,适用于解决因衰落信道影响而系统容量受限的问题。
8、(7)时间切换分集时间转换发射分集也称为天线跳变分集(AHD),主要被应用于WCDMA系统的同步信道中。该方案中不同时隙的数据使用不同天线发射,即奇时隙的数据在天线1上发射,偶时隙的数据在天线2上发射,天线
