空間分集，也稱為天線分集，是無線通信中使用最多的分集形式之一。
技術(shù)簡介
傳統(tǒng)無線蜂窩系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)天線是由很高的基站天線和貼近于地面的移動臺天線所組成的。在這個系統(tǒng)中，移動臺周圍的物體的反射和散射會導(dǎo)致信號的衰落。鑒于以上情形，Jakes推斷：如果天線間的間隔距離等于或大于半個波長，那么從不同的天線上收到的信號包絡(luò)基本是非相關(guān)的。
天線分集合并的概念也被用于基站設(shè)計(jì)中。在每個蜂窩小區(qū)的中心，為了進(jìn)行分集接收，裝備了多個基站接受天線。空間分集合并即可用于移動臺也可以用于基站，還可以同時用于兩者。圖2-9為空間分集的一個通用框圖。
空間分集合并可以按接受方法分為以下四類：選擇性分集合并，反饋分集合并，最大比率合并，等增益分集合并。
空間分集技術(shù)在移動通信中的應(yīng)用
天線是移動通信中不可缺少的組成部分，具有十分重要的作用，它位于收發(fā)信機(jī)和電磁波傳播空間之間，并在這兩者間實(shí)現(xiàn)有效的能量傳遞。通過設(shè)計(jì)天線的輻射特性，可以控制電磁能的空間分布，提高資源利用率，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。由于傳播環(huán)境的惡劣，無線信號會產(chǎn)生深度衰落和多普勒頻移等，使接收電平下降到熱噪聲電平附近，相位亦隨時間產(chǎn)生隨機(jī)變化，從而導(dǎo)致通信質(zhì)量下降。對此，我們可以采用分集接收技術(shù)減輕衰落的影響，獲得分集增益，提高接收靈敏度。分集天線有空間分集、方向分集、極化分集和場成分分集等。
空間分集是利用多副接收天線來實(shí)現(xiàn)的。在發(fā)端采用一副天線發(fā)射，而在接收端采用多副天線接收。接收端天線之間的距離d≥λ/2（λ為工作波長），以保證接收天線輸出信號的衰落特性是相互獨(dú)立的，也就是說，當(dāng)某一副接收天線的輸出信號很低時，其他接收天線的輸出則不一定在這同一時刻也出現(xiàn)幅度低的現(xiàn)象，經(jīng)相應(yīng)的合并電路從中選出信號幅度較大、信噪比最佳的一路，得到一個總的接收天線輸出信號。這樣就降低了信道衰落的影響，改善了傳輸?shù)目煽啃浴Ｔ摷夹g(shù)在模擬頻分移動通信系統(tǒng)（FDMA）、數(shù)字時分系統(tǒng)（TDMA）及碼分系統(tǒng)（CDMA）中都有應(yīng)用。
空間分集接收的優(yōu)點(diǎn)是分集增益高。
結(jié)束語
天線作為移動通信的重要組成部分，在提高網(wǎng)絡(luò)性能、改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量等方面起著巨大的作用。天線技術(shù)發(fā)展迅速，天線的分集技術(shù)是提高系統(tǒng)增益的一個重要手段，分集方式有空間分集和極化分集等多種；為了工程和維護(hù)的方便，出現(xiàn)了可電調(diào)傾角的天線；為了保證天線方向圖不變形扭曲，發(fā)展了內(nèi)置傾角天線。尤其近年的智能天線更是代表了移動通信天線技術(shù)的發(fā)展方向，它已經(jīng)在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢，但在加快波束賦型響應(yīng)速度及切換等方面還需進(jìn)一步的研究和改進(jìn)。
多徑衰落和陰影衰落產(chǎn)生原因是不相同的。隨著移動臺的移動，瑞利衰落隨信號瞬時值快速變動，而對數(shù)正態(tài)衰落隨信號平均值（中值）變動。這兩者是構(gòu)成移動通信接收信號不穩(wěn)定的主要因素，使接收信號被大大地惡化，雖然通過增加發(fā)信功率、天線尺寸和高度等方法能取得改善，但采用這些方法在移動通信中比較昂貴，有時也顯得不切實(shí)際。而采用分集方法即在若干個支路上接收相互問相關(guān)性很小的載有同一消息的信號，然后通過合并技術(shù)再將各個支路信號合并輸出，那么便可在接收終端上大大降低深衰落的概率。分集的方法有空間分集、頻率分集、極化分集、角度分集、時間分集和分量分集等多種。在移動通信中，通常采用空間分集，因此這里也就此方法進(jìn)行討論。我們知道在移動通信中，空間略有變動就可能出現(xiàn)較大的場強(qiáng)變化。當(dāng)使用兩個接收信道時，它們受到的衰落影響是不相關(guān)的，且二者在同一時刻經(jīng)受深衰落谷點(diǎn)影響的可能性也很小，因此這一設(shè)想引出了利用兩副接收天線的方案，獨(dú)立地接收同一信號，再合并輸出，衰落的程度能被大大地減小，這就是空間分集，見圖所示。空間分集是利用場強(qiáng)隨空間的隨機(jī)變化實(shí)現(xiàn)的，空間距離越大，多徑傳播的差異就越大，所接收場強(qiáng)的相關(guān)性就越小。這里所提相關(guān)性是個統(tǒng)計(jì)術(shù)語，表明信號間相似的程度，因此必須確定必要的空間距離。經(jīng)過測試和統(tǒng)計(jì)，CCIR建議為了獲得滿意的分集效果，移動單元兩天線間距大于0.6個波長，即d>0．6λ，并且最好選在λ/4的奇數(shù)倍附近。若減小天線間距，即使小到λ/4，也能起到相當(dāng)好的分集效果。
參考資料 >