发射分集技术

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1、现代移动通信中发射分集技术研究(2008-08-1413:58:03)引言无线传输坏境中影响信号质量的主要因素是信道的衰落，而采用多天线分集方法能够有效地对抗无线信道的衰落，为系统提供可靠的信息传输。在移动通信系统中，传统的天线分集是在接收端一一移动台采用多天线进行接收分集，典型的如Rake接收机采用多径合并技术来获得高的分集增益和良好的接收性能。目前已有大量的理论研究表明相同阶数的发射分集和接收分集具有相同的分集增益。因此，为了适应第3代移动通信系统的要求，在发射端一一基站采用发射分集方案将是一个更有效、更切实

2、可行的方法。综合近几年发射分集的研允现状，本文概扌舌介绍了多天线分集技术的原理和概念，从频率、时间、空间、极化、角度、调制等多个角度重点论述各类发射分集的典型方案，分析了多种发射分集技术的特点和性能，旨在推动发射分集技术在未来移动通信系统中的应用。1多天线分集技术的原理和分类多天线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，并将多路信号的能量按照一定的规则合并起来，使

3、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Z间应该是“不相关”的。BB1延迟分集的系统模型2发射分集技术的发展现状2.1分类发射分集作为抗衰落的主要方法，已成为近年来讨论的技术热点，并在一些移动通信中得到了很好的应用。此外，发射分集技术还易于与空时编码、0FDM、干扰抑制以及智能天线等技术相结合，最大程度地提高物理层信息传

4、输的可靠性，因此具有非常高的理论价值及深远的现实意义。在多天线技术的发展过程屮，学者们提出了多种多样发射分集的方案。不同发射分集的系统模型各不相同，性能也存在或多或少的差异。但总结起来，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，可分为如下儿个大类：①空间分集技术：极化分集(PD)、选择发射分集(STD)、Pre-Rake发射(PRT)和发射白适应阵(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

5、射分集(STTD)和时间切换发射分集(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I'可相结合的分集技术：扫相发射分集(PSTD)、相位结合发射分集(PATD)和空间码偏分集(SCOD):⑤编码与空间相结合的分集技术：正交发射分集(OTD)o2.2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

6、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。接收端对收到的不同发射天线上导频信号的强度进行测量，周期性地向发射端报告哪副天线当前传输信道质量最好，然后发射端根据这些反馈信息，将待发送数据从最好的天线发射出去。(3)Pre-Rake发射分集Pre-Rake发射分集是将接收端的Rake合并过程放住发射端。预先在发射端对信号进行处理，以抵消传输吋信道衰落带来的影响。这样每一径Ra

7、ke信号在发射端都可看作为一根天线发射的信号，接收端把每一径估计出的信道复增益反馈给发射端，发射端用该反馈值对每根天线上将要发送的信号进行加权调整，使得信号达到接收端时能够将信道衰落的影响抵消，从而得到信噪比较好的信号。该方案较适合丁•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在白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Waish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

8、是能够使接收端收到的信号功率最大的增益与相位。在平坦哀落条件下，最优的天线阵列调整加权因子是信道复增益的共辄。(1)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，接收端使用均衡器或维特比译码即可获得分集增益。延迟分集系统模型如图1所示，信源输出的信号首先进行信道编码，然后经串并转换变为M路相同的信息序列，最后经过不同长度的延迟后从M根天线发射出去。对