无线通信技术的发展是从19世纪30年代开始的,物理学家法拉第、麦克斯韦等对于电磁感应以及电磁场理论的研究发现为无线通信的发展带来了不可磨灭的贡献[2],正是如此才催生了贝尔、莫尔斯、马可尼等著名学者对于通信器材的发明与使用[3]。在这之后,无线通信技术的发展势如破竹,并在通信领域广泛使用,并随着时代的步伐不断向前发展。
1。1。1 无线通信传输中的多径效应
在无线协作通信系统中,因为通信时站台的天线阵会受到建筑、山脉、电离层等不同的影响,如图1-1所示,使得接收端的站台收到传输的信号时,会受到折射、反射、散射等的影响,这种现象,就称之为多径效应。并且这些通过不同路径所传输到达的信号的信号相位也是不尽相同而且具有时变性,会导致接收端收到的信号呈现衰落状态;而且由于电磁波所经路径不同会导致延时的不同,则会产生码间串扰,造成误码率的升高,使得通信质量大大下降。所产生的衰落就称为多径衰落。
多径衰落的定义如下:多径衰落是指在电磁信号从源节点到目标源的的传播过程中,由于受地面或电离层反射和建筑的阻挡或折射的影响,会产生多个经过不同路径到达接收端的信号,通过某种方法类似于正交信道调制,把多个路径传输来的信号通过不同的合并技术进行合并。一般来说,多径衰落包括平衰落和选择性衰落两种[2]。
图1-1多径效应
1。1。2分集技术的分类与简介
多径效应对于通信系统的不同影响可以分为包络衰落(平坦衰落或非选择性衰落)、时延散布(频率选择性衰落)和随机调频或调相(时间选择性衰落)[1]。上述的各种衰落对于通信系统的传输质量的影响都是不可忽略的,一般采用分集接收技术或自适应均衡及纠错码等技术来克服。分集技术主要是利用多径信道的独特的传输特性,将多条路径上的信号进行分批接收,在接收端通过分集技术整合,最大程度地还原发送信号的技术,为了在接收端获得互相独立的信息,本文需要互相不同、几乎独立的路径,所以一般来说可以从空间分集、时间分集和频率分集的不同方面和措施来实现[1]。
所以,由以上叙述可知现今热门的分集技术大致包括:空间分集、时间分集、多径分集和频率分集。
空间分集:空间分集通常又被称为天线分集,它是将发送端或者天线所构成的阵列在物理层面上进行重新排列,以达到实现信号的多路传输的目的;又或者是在接收端进行相同的操作,实现信号的多路接收。实际上,空间分集主要是设立不同的接收地点来接收发送的信号,将接收到的信号独立化,再通过分集合并,最大程度还原信号,以达到降低多径衰落所带来的影响[5]。
频率分集:频率分集是将相同的源信号与不同的载波进行调制,将原信号的频谱进行搬移,通过信道传输到目标源[6]。但是,频率分集技术需要要求发射频率之间的间隔足够大,是信道的相关信道的几倍甚至以上,这样才能保证各个衰落信号之间不会产生相互的干扰。论文网
时间分集:时间分集技术主要是利用:当随机信号的采样时间间隔足够大时,两个采样点之间衰落是互不相关的、独立的[7],以达到时间分集技术的实现。时间分集技术要求信号的发射间隔时间大于或者等于信道的相干时间。
多径分集:多径分集主要是将频谱扩展,以达到系统带宽的增大的目的并且能够提高信号的传输速率,最终达到将多径传输的信号分集接收的目的。但是,多径分集的使用也是要具备条件的,首先系统需要将带宽进行扩频;再然后,一般的研究方法是要保证在扩频处理之前,信号的码元宽度大于等于信道传输的最大延时,不然信号在经过相应的处理后,其信号的码元会产生拖尾影响其他码元,其前后的码元之间混合重叠,无法分离产生码间干扰;最后是扩频处理之后,子码的宽度不能太大,就是要保证信道的最低传输速率不能太低,否则会达到中断概率,使得信号的传输终止,也会使得多径分量无法分离与使用[1]。