2.4 天线分集

2.4.1 分集概述

无线电波在传播的过程中会经历慢衰落和快衰落，慢衰落是由于地形起伏或者建筑物阻挡等因素使信号出现变化相对缓慢的随机衰落，而快衰落是由于无线接收机相对于周围环境的运动以及多径传播，使信号的幅度和相位出现快速的波动并伴有深衰落。这些衰落给无线信号的可靠检测和正确解调带来了很大的困难。

为了抵消无线电波传输中衰落问题，出现了分集技术。分集技术利用无线传播环境中同一信号的不同传输路径样本之间不相关性的特点，使用信号合并技术改善接收到的信号质量，来抵抗衰落引起的不良影响。分集技术就是通过多个接收装置或多个信源同时解调传输信号的一种方法。

在移动通信系统中，由于基站的功率比移动台的功率大，反向链路预算比前向低，为了改善前、反向链路的不平衡情况，在反向链路基站接收侧采用了分集技术。分集技术的使用可以使接收信号的质量更好，通信更加可靠，从而提高系统的覆盖能力。分集技术通常用于接收端，因此不会给系统带来干扰。

2.4.2 空间分集和极化分集

分集技术可分为空间分集、频率分集、时间分集、极化分集，移动通信系统中常用的分集技术是空间分集和极化分集，如图2-15所示。极化分集方式使用双极化天线，空间分集方式使用单极化天线，这两种分集方式各有优劣，分别适用于不同的范围。

1．极化分集

利用同一天线位置不同时极化天线接收的信号之间存在的不相关性获得分集增益。这种分集方式成本低，但效果较差，适用于市区等覆盖范围小的场合。

2．空间分集

利用不同位置的天线接收同一信号时不同路径衰落的不相关性获得分集增益。空间分集可分为水平分集和垂直分集。该分集方式效果好但成本高，适合郊区及农村等覆盖范围大的场合。

2.4.3 分集合并技术

分集特性取决于分集分支的数量和分集接收信号之间的相关性。合并分集接收信号通常采用4种分集合并技术：选择性合并技术、转换合并技术、等增益合并技术和最大比合并技术。

1．选择性合并

选择性合并就是以分集天线中具有最大功率信号或最好载干比信号的分集作为基站接收机的输入信号。这种技术比较适合利用两副天线的系统。

2．等增益合并

这种方法被用在很难得到信道的精确估算的系统中（如快速跳频系统），在快变信道中，所有输入信号被相同地放大，然后进行相位匹配并求和，所需信号为相干求和而噪声为非相干求和，从而在合成器输出端得到具有较好信噪比的信号。

3．最大比合并

在这种技术中，每个天线的输出信号都被相位匹配并加权求和，这种加权得到的信号质量最好。

4．转化合并

它基于某一门限电平，若信号低于该门限电平，接收输出端便转换到另一天线分支。