分集接收定义
移动通信网中如何保证信号传输链路的可靠性，是一项重要指标。为了达到这一目的，可以通过多种技术来实现，从影响接收端信号功率的三个主要因素来分析：第一、自由空间的传播损耗和弥散，这可通过加大发射机功率来改善；第二、地形起伏、建筑物及障碍物的遮挡引起的阴影衰落，这可通过“宏分集”技术来改善；第三、在传输路径中各种物体产生的直射波、反射波和散射波的相互影响，即多径衰落，以及多普勒频移产生的损耗，这可通过“微分集”技术来改善。从以上的分析可以看出，分集技术对改善无线传输链路的性能可以起到很大的作用。
分集技术是指通过查找和利用自然界无线传播环境中独立的（至少是高度不相关的）多径信号来实现，简单的说，如果一条无线传播路径中经历了深度衰落，而另一条相对独立的路径中可能仍包含着较强的信号，因此可以在多个信号中选择两个或更多的信号进行合并，这样可以同时提高接收端的瞬时信噪比和平均信噪比，一般可提高20dB到30dB。分集技术是移动通信的一种抗衰落技术，是一种用相对较低廉的投资就可以大幅度的改进无线链路性能的强有力的接收技术。分集技术就是利用两个或更多的不相关信号进行处理，不相关信号的采集可以通过空域、时域和频域三种方式实现，具体的实现方法有以下几种：
第一、空间分集。也称天线分集，是移动通信中使用较多的分集形式，简单的说，就是采用多付接收天线来接收信号，然后进行合并。为保证接收信号的不相关性，这就要求天线之间的距离足够大，在理想情况下，接收天线之间的距离只要波长λ的一半就可以了。
第二、极化分集。在移动环境下，空中的水平路径和垂直路径是不相关的，因而信号也呈现不相关的衰落特性。这就可在发射和接收端各装两付天线，一个水平极化天线，一个垂直极化天线，这就可以得到两个不相关的信号。这一技术在蜂窝移动用户激增时，在改进链路的传输效率和提高容量方面有很明显的效果。第三、角度分集。信号在传输过程中受环境的影响，使得到达接收的信号不可能是同方向的，这样在接收端安装方向性天线就可得到不相关的信号进行合并。第四、频率分集。理论上，不相关信道产生同样衰落的概率是各自产生的衰落概率的乘积。频率分集是指在多于一个载频上传送信号，其原理是基于在信道相干带宽之外的频率上不会出现同样的衰落。这一技术比空间分集节省天线数目，缺点是不仅需要占用更多的频谱资源，而且需要有和频率分集中采用的频道数相等的若干个接收机，但对于特殊业务，这个费用也许是值得的。这一技术经常用在频分双工（FDM）方式的视距微波链路中，在实际应用中，有一种工作方式被称作1:N保护交换方式。
第五、时间分集。对于一个随机衰落的信号，若对其振幅进行顺序取样，对时间间隔大于相干时间的两个样点是互不相关的。这一技术是指以超过信道相干时间的时间间隔重复发送信号，以便让再次收到的信号有独立的衰落环境，从而产生分集效果。时间分集的性能基本由移动台的运动速度决定，也就是说决定于重复发送信号之间的衰落特性，若移动台是静止的，时间分集就失效了，因为相干时间是和移动台的运动速度成反比的。实践证明，当移动台的运动速度大于
40Km/h，时间分集能获得很好的效果。这一技术已经被大量应用于扩频CDMA的RAKE接收机中，以处理多径信号。
第三部分光接收机的结构及原理 在有线电视HFC网络中，光接收机通常位于光纤接点和有线电视的前端位置，它的主要功能是把光信号转变为RF信号，前面已经详细讲述了光探测器、光接收组件的原理及应用。光探测器是实现光/电转换的关键部件，其质量的优劣决定了光接收机的性能指标与档次，光接收组件是光探测器与前置放大器的组合，在光接收机中，无论是分离组件还是一体组件，该部分的成本比重都比较大，与光发射机的激光器一样，不仅决定了光接收机的性能指标，还将决定光接收机的价格。光接收的整机组成主要由光接收组件、功率放大模块及其附属功能电路组成，除光接收组件外，功率放大模块是光接收机的第二大核心元件。即使是采用相同的组件，由于采用不同档次、不同价位的放大模块组合，整机也会有显著不同。有线电视技术发展到今天，光接收机采用分离元件制作放大模块已不多见，基本上全采用集成一体化组件结构。该结构模块大多属于厚膜集成电路，它是用丝网印刷和烧结等工艺在同一陶瓷基片上制作无源网源，并在其上组装分立的半导体芯片或单片集成电路、放大三极管管芯等，另外再外加塑料密封，防止潮气、杂质的进入。 一、光接收机常用的放大模块介绍 能用于光接收机的模块有众多型号，排除品牌命名的差异，根据放大模块的增益划分有14dB、18dB、20dB、22dB、27dB等，用于单模块放大器的34dB的放大模块在光接收机中少有应用，当然也不排除低档光接收机应用的可能。根据放大模块具体放大电路结构的
不同划分：有推挽放大模块、功率倍增放大模块两种，而根据放大元件工艺的不同，放大模块又分为硅放大工艺、砷化镓工艺两种，在光接收机中采用的模块的命名，一般以推挽和功率倍增为主要区分，同时附加增益的差异与器件工艺，如果不说是砷化镓工艺模块则所说的放大模块一般都是指硅工艺。 1．推挽放大模块的原理及结构。在实用的放大电路中，三极管的集电极并非总有电流流过，根据集中极电流导通时间的长短，通常把放大器分成甲类、乙类、丙类等。在输入信号的整个周期中都有电流流过集电极的放大器称为甲类放大器；只有在输入信号的半个周期内有集中极电流的放大器称为乙类放大器；在小于输入信号半个周期内有集中极电流的放大器称为丙类放大器。在许多实用的放大电路中，为了提高放大效率通常都需要把工作点移到截止区，即采用半周导通的乙类工作状态，这时若仍采用一个晶体管，输出信号中将只出现一半波形，将发生严重的截止失真。为了解决这个问题，可采用两只特性完全相同的晶体管，使其中一只晶体管在正半周导通，另一晶体管在负半周导通，最后在负载上合成完整波形，这就是推挽放大电路。下图是推挽放大电路的结构示意图： 输入信号经过高频传输变压器B1，反相加在晶体管VT1和V T2上，被放大后各自在半个周期内产生半个波，在变压器B2上反相叠加，重新合成完整波形输出，由于输出信号反相叠加，其中的直流分量和非线性失真中的偶次谐波互相抵消。降低了直流工作点，使变压器中流过电流减少，从而体积可以做得较小，进一步提高了放大器
分集技术 衰落效应是影响无线通信质量的主要因素之一。其中的快衰落深度可达30~40dB，如果想利用加大发射功率、增天线尺寸和高度等方法来克服这种深衰落是不现实的，而且会造成对其它电台的干扰。 如何提高频谱效率和数据传输速率成为下一代无线通信系统的关键问题之一。提高通信速率和可靠性的办法之一就是使用多个发送和多个接收天线，也就是多输入多输出(MIMO，multiple-input multiple-output)的通信系统。这一点已经得到理论和实践的证明。 这一节我们考虑在多个发送天线单个接收天线的系统中不同信号发送形式时多用户分集问题，首先来看看2个发送天线1个接收天线的情形。当发送端没有信道信息，而接收端具有完全的信道信息时，最佳的单用户发送信号结构是Alamouti提出的时空正交码（STOBC）。这个码字占用两个连续的时刻，并且假定信道保持不变。这种码字的构造形成了两个子信道 1 s ，2 s 。这两个子信道具有相同的信道容量，调度的时候将它们分配给同一个用户。现在采用另外一种发送信号形式，也就是两个子流 1 s ，2 s 轮流通过发送天线1 和发送天线2发送出去，也就是在连续的两个信道使用中，第一个时刻使用第一个发送天线，第二个时刻使用第二个发送天线，这样也形成了两个子信道。这种轮流发送方式导致两个子信道的容量不等，一个子信道容量大于STOBC的容量，另一个小于STOBC的信道容量，并且导致了容量损失。从另外一方面看，采用这种信号结构之后，导致了子信道信噪比分布的尾部（tail）更大，这对于多用户分集是有利的。如果两个子信道独立调度，两个子信道可以选择各自最强的用户，从而提高了整个系统的吞吐量。由于两个子信道具有对称性，可以只求第一个子信道调度后的吞吐量。当用户数为1的时候，由于没有调度增益，轮流发送的吞吐量小于STOBC，但是当用户数多于1个时，其吞吐量大于采用STOBC 信号结构的吞吐量。因此，采用STOBC对于多用户分集是有害的。可以预见，由于LD 码是单用户最优化的，因此，其信号结构形式对于多用户分集也是有害的。如果信道是各态历经的，则这种轮流发送的方式得到的平均吞吐量和单发单收相等。
移动通信报告 设计题目：分集技术 班级： 11通信 姓名： 学号： 指导教师： 2014 年 12 月 10 日 分集技术
Diversity Techniques 【摘要】无线移动通信因其信道的特殊性，使得多径现象及各种衰落极大地 影响通信质量，衰落效应是影响无线通信质量的主要因素之一。为了提高系统的抗多径性能，最有效的方法是对信号采用分集技术。分集技术因为他的良好的抗衰落性能而被视为一种有效的方法应用在移动通信系统中。分集基本思想是在相关性很小的若干个支路上载有同一消息的信号，然后通过合并技术再将各个支路信号合并输出，那么便可在接收终端上大大降低深衰落的概率。分集技术通常利用无线传播环境中同一信号的独立样本之间不相关的特点，使用一定的信号合并技术改善接收信号，来抵抗衰落引起的不良影响。在第三代和第四代移动通信系统中，分集技术都已得到了广泛应用。 Abstract: Multipath phenomenon and attenuation make great effects on the quality of wireless mobile communication because of its special channel. The attenuation effect is one of the main reasons that affect the quality of wireless communication.In order to improve the anti-multipath performance of the system, the most effective method is the use of diversity techniques to signals. Because of its good resistance to attenuation, diversity has been regarded as an effective method in a mobile communication system. Diversity techniques mean carrying the same messages on different branches which have little correlation between each other, and then it will output the signal from those branches by the combining techniques, so it can reduce the probability of deep attenuation greatly in receiving terminal. Diversity techniques usually make use of the uncorrelated characteristics of same signal’s independent samples in wireless propagating environment, and improve the received signals by signal combining techniques to resist attenuation effects. In the third and forth generation mobile communication system, diversity techniques have been widely used. 【关键词】空间分集；合并技术；MIMO技术 Keywords: Space Diversity; Combining Techniques; MIMO Techniques 【正文】 一、分集技术基本原理 “分集”背后的主要思想是提供发射到接收机信号的不同复制信号。如果不同复制信号独立的衰落，所有发射信号的复制信号同时深衰落的可能性就会降低[1]。因此分集的基本原理就是通过多个信道（时间、频率或者空间）接收到承载相同信息的多个复制信号，由于多个信道的传输特性不同，信号多个复制信号的衰落就不会相同。这样，接收机就可以可靠地用这些接收信号解码发射信号。 分集技术实现的必要条件是在接收端必须能够接收到承载相同信息且在统
天线分集技术的原理 最初，许多设计者可能会担心区域规范的复杂性问题，因为在全世界范围内，不同区域规范也各异。然而，只要多加研究便能了解并符合不同区域的法规，因为在每一个地区，通常都会有一个政府单位负责颁布相关文件，以说明“符合特定目的的发射端相关的规则。 无线电通信中更难于理解的部分在于无线电通信链路质量与多种外部因素相关，多种可变因素交织在一起产生了复杂的传输环境，而这种传输环境通常很难解释清楚。然而，掌握基本概念往往有助于理解多变的无线电通信链接品质，一旦理解了这些基本概念，其中许多问题可以通过一种低成本、易实现的被称作天线分集(antenna diversity)的技术来实现。 环境因素的考虑 影响无线电通信链路持续稳定的首要环境因素是被称为多径/衰落和天线极化/分集的现象。这些现象对于链路质量的影响要么是建设性的要么是破坏性的，这取决于不同的特定环境。可能发生的情况太多了，于是，当我们试着要了解特定的环境条件在某个时间点对无线电通信链接的作用，以及会造成何种链接质量时，这无疑是非常困难的。 天线极化/分集 这种被称为天线极化的现象是由给定天线的方向属性引起的，虽然有时候把天线极化解释为在某些无线电通信链路质量上的衰减，但是一些无线电通信设计者经常利用这一特性来调整天线，通过限制收发信号在限定的方向范围之内达其所需。这是可行的，因为天线在各个方向上的辐射不均衡，并且利用这一特性能够屏蔽其他（方向）来源的射频噪声。 简单的说，天线分为全向和定向两种。全向天线收发信号时，在各个方向的强度相同，而定向天线的收发信号被限定在一个方向范围之内。若要打造高度稳固的链接，首先就要从了解此应用开始。例如：如果一个链路上的信号仅来自于特定的方向，那么选择定向天线获
浅析发射分集与接收分集技术 1 概述 1.1 多天线信息论简介 近年来,多天线系统(也称为MIMO系统)引起了人们很大的研究兴趣,多天线系统原理如图1所示，它可以增加系统的容量,改进误比特率(BER).然而,获得这些增益的代价是硬件的复杂度提高,无线系统前端复杂度、体积和价格随着天线数目的增加而增加。使用天线选择技术，就可以在获得MIMO系统优势的同时降低成本。 图1 MIMO系统原理 有两种改进无线通信的方法：分集方法、复用方法。分集方法可以提高通信系统的鲁棒性，利用发送和接收天线之间的多条路径，改善系统的BER。在接收端，这种分集与RAKE接收提供的类似。分集也可以通过使用多根发射天线来得到，但是必须面对发送时带来的相互干扰。这一类主要是空时编码技术。 另外一类MIMO技术是空间复用，来自于这样一个事实：在一个具有丰富散射的环境中，接收机可以解析同时从多根天线发送的信号，因此，可以发送并行独立的数据流，使得总的系统容量随着min( , )线性增长，其中
和 是接收和发送天线的数目。 1.2 空时处理技术 空时处理始终是通信理论界的一个活跃领域。在早期研究中，学者们主要注重空间信号传播特性和信号处理，对空间处理的信息论本质探讨不多。上世纪九十年代中期，由于移动通信爆炸式发展，对于无线链路传输速率提出了越来越高的要求，传统的时频域信号设计很难满足这些需求。工业界的实际需求推动了理论界的深入探索。 在MIMO技术的发展，可以将空时编码的研究分为三大方向：空间复用、空间分集与空时预编码技术，如图2所示。 图2 MIMO技术的发展
1.3 空间分集研究 多天线分集接收是抗衰落的传统技术手段，但对于多天线发送分集，长久以来学术界并没有统一认识。1995年Telatarp[3]首先得到了高斯信道下多天线发送系统的信道容量和差错指数函数。他假定各个通道之间的衰落是相互独立的。几乎同时， Foschini和Gans在[4]得到了在准静态衰落信道条件下的截止信道容量(Outage Capacity)。此处的准静态是指信道衰落在一个长周期内保持不变，而周期之间的衰落相互独立，也称这种信道为块衰落信道(Block Fading)。 Foschini和Gans的工作，以及Telatar的工作是多天线信息论研究的开创 性文献。在这些著作中，他们指出，在一定条件下，采用多个天线发送、多个天线接收(MIMO)系统可以成倍提高系统容量，信道容量的增长与天线数目成线性关系 1.4 空时块编码 (STBC) 本文我们主要介绍一类高性能的空时编码方法——空时块编码( STBC: Space Time Block Code)。 STBC编码最先是由Alamouti[1]在1998年引入的，采用了简单的两天线发分集编码的方式。这种STBC编码最大的优势在于，采用简单的最大似然译码准则，可以获得完全的天线增益。 Tarokh[5]进一步将2天线STBC编码推广到多天线形式，提出了通用的正交设计准则。 2 MIMO原理及方案
GPS接收机的组成及工作原理 目录 第一节 GPS接收机的分类 第二节 GPS接收机组成及工作原理第三节 GPS接收机的构成 第四节注意事项 第五节常见问题及解决方法
第一节 GPS接收机的分类 根据GPS用户的不同要求，所需的接收设备各异。随着GPS定位技术的迅速发展和应用领域的日益扩大，许多国家都在积极研制、开发适用于不同要求的GPS接收机及相应的数据处理软件。 1、按用途分可分为： （1）导航型接收机：①车载型 ②航海型 ③航空型 ④星载型 （2）测地型接收机 (3) 授时型接收机 2、按接收机的载波频率分类（或者说按接受机的卫星信号频率分类） （1）单频接收机 （2）双频接收机 3、按接收机的通道数分类： （1）多通道接收机 （2）序贯通道接收机 （3）多路复用通道接收机 4、按工作原理分类： （1）码相关型接收机 （2）平方型接收机 （3）混合型接收机 （4）干涉型接收机 5、按接收卫星系统分类 （1）单星系统 （2）双星系统 （3）多星系统 6、按接收机的作业模式分类 （1）静态接收机 （2）动态接收机 7、按接收机的结构分类 （1）分体式接收机 （2）整体式接收机 （3）手持式接收机 目前生产GPS测量仪器的厂家有几十家，产品有几百种，但拥有较为成熟产品的不外乎几家，在我国测绘市场占有份额较大的有Trimble、Leica、Ashtech、Javad（Topcon）、Thales（DSNP）加拿大诺瓦太（NoVAteL）等。我国的南方测绘仪器公司和中海达测绘仪器公司也已经有了自己的GPS产品，北京、苏州光学仪器厂也已开始了GPS设备的研制与开发工作。
光接收机的结构和原理 2009-08-31 20:20:03| 分类：电子通信时代| 标签：|字号大中小订阅 在有线电视HFC网络中，光接收机通常位于光纤接点和有线电视的前端位置，它的主要功能是把光信号转变为RF信号，前面已经详细讲述了光探测器、光接收组件的原理及应用。光探测器是实现光/电转换的关键部件，其质量的优劣决定了光接收机的性能指标与档次，光接收组件是光探测器与前置放大器的组合，在光接收机中，无论是分离组件还是一体组件，该部分的成本比重都比较大，与光发射机的激光器一样，不仅决定了光接收机的性能指标，还将决定光接收机的价格。光接收的整机组成主要由光接收组件、功率放大模块及其附属功能电路组成，除光接收组件外，功率放大模块是光接收机的第二大核心元件。即使是采用相同的组件，由于采用不同档次、不同价位的放大模块组合，整机也会有显著不同。有线电视技术发展到今天，光接收机采用分离元件制作放大模块已不多见，基本上全采用集成一体化组件结构。该结构模块大多属于厚膜集成电路，它是用丝网印刷和烧结等工艺在同一陶瓷基片上制作无源网源，并在其上组装分立的半导体芯片或单片集成电路、放大三极管管芯等，另外再外加塑料密封，防止潮气、杂质的进入。 一、光接收机常用的放大模块介绍 能用于光接收机的模块有众多型号，排除品牌命名的差异，根据放大模块的增益划分有14dB、18dB、20dB、22dB、27dB等，用于单模块放大器的34dB的放大模块在光接收机中少有应用，当然也不排除低档光接收机应用的可能。根据放大模块具体放大电路结构的不同划分：有推挽放大模块、功率倍增放大模块两种，而根据放大元件工艺的不同，放大模块又分为硅放大工艺、砷化镓工艺两种，在光接收机中采用的模块的命名，一般以推挽和功率倍增为主要区分，同时附加增益的差异与器件工艺，如果不说是砷化镓工艺模块 则所说的放大模块一般都是指硅工艺。 1．推挽放大模块的原理及结构。在实用的放大电路中，三极管的集电极并非总有电流流过，根据集中极电流导通时间的长短，通常把放大器分成甲类、乙类、丙类等。在输入信号的整个周期中都有电流流过集电极的放大器称为甲类放大器；只有在输入信号的半个周期内有集中极电流的放大器称为乙类放大器；在小于输入信号半个周期内有集中极电流的放大器称为丙类放大器。在许多实用的放大电路中，为了提高放大效率通常都需要把工作点移到截止区，即采用半周导通的乙类工作状态，这时若仍采用一个晶体管，输出信号中将只出现一半波形，将发生严重的截止失真。为了解决这个问题，可采用两只特性完全相同的晶体管，使其中一只晶体管在正半周导通，另一晶体管在负半周导通，最后在负载上合成完整波形，这就是推 挽放大电路。下图是推挽放大电路的结构示意图： 输入信号经过高频传输变压器B1，反相加在晶体管VT1和VT2上，被放大后各自在半个周期内产生半个波，在变压器B2上反相叠加，重新合成完整波形输出，由于输出信号反相叠加，其中的直流分量和非线性失真中的偶次谐波互相抵消。降低了直流工作点，使变压器中流过电流减少，从而体积可以做得较小，进一步提高了放大器的输出功率和效率；更为重要的是，偶次谐波的抵消，减少了放大器的非线性失真，对提高有线电视系统的非线性失真指标具有重要意义。在实际应用中，通常采用两组推挽电路并接的方法，构成桥式结构，则每级推挽电路在负载上的直流电压可抵消，从而简化电路结构。在推挽电路中，两个极性相同晶体管的特性应尽可能一致，两个极性相反晶体管的特性应尽可能互补，才能最大限度的抵消输出信号中的偶次谐波失真，若在电电路中引入负反馈，非线性失真还可进一步减小。 下图是商用化模块常采用的电路结构。 该模块用了共射——共基极放大推挽输出，4个NPN型晶体管两两接成共射—共基极组合放大电路，它们再通过输入、输出变压器接成推挽电路。共射—共基电路的特点是：简单高效，在选定最佳e极电流的情况下，此电路能有效的减小集电极非线性及e—b结非线性。此电路采用低射极电阻和高并联电阻取得高增益，又由于采用了低噪声晶体管使模块的噪声系数降到了尽可能低的程度。总之该电路集中了共射—共基
分集的基本思想分集可以看做两部分 一部分为分散发送，它可以使接收端能获得多个统计独立的、携带同一信息的衰落信号。 另一部分为集中处理，它把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。 分散发送的实现方法我们一般称为分集方法 集中处理的实现方法我们一般称为合并方式 今天我们来介绍分散发送的实现方法——分集方法 分集方法的核心要求就是接收端能够收到针对同一路信号的两路或两路以上的独立衰落信号，这样如果一条无线传播路径中的信号经历了深度衰落，而另一条相对独立的路径中可能仍包含着较强的信号。 大家请看这张图，接收端有一系列天线， 分别标识为1到m，这些天线之间在空间上有一定的距离，它们接收到的信号可以认为是相互独立的。 这种利用天线在空间上的分布不同实现的分集方法称为空间分集。为了获得满意的分集效果， 移动单元两天线间距大于0.6个波长，即d＞0．6λ， 并且最好选在l/4λ的奇数倍附近。若减小天线间距，即使小到l/4λ，也能起到相当好的分集效果 空间分集的依据在于快衰落的空间独立性。 空间分集的接收机至少需要两副相隔距离为d的天线，间隔距离d与工作波长、地物及天线高度有关 这是一组移动通信的天线，红色方框中白板就是一块板状天线 GSM的分集技术利用两付接收天线来接收信号，它们独立接收同一信号我们称为一发两收 在900MHZ频段，天线间距5米~6米，可得到6dB左右的增益。 在1800MHZ频段，由于波长较短，所以天线间距可以缩短。 频率分集方式是指用两个或两个以上的频率来传送相同的信息的方式。
假设有一路信号，我们可以用3个频点不同的发信机来同时发送 一片数据复制三份，分别发给三个发信机 每个发信机都按照自己的发射频率将这段信息发出去，信道中就有了三路来自于同一信号的独立衰落信号。频率分集的工作原理是基于在信道相干带宽之外的频率上不会出现同样的衰落。 极化分集的基本工作原理是空中的相互垂直的两路极化路径是非相关的。 这是一个采用极化分集的天线板内部图 这就是一对相互垂直的极化天线 角度分集是使电波通过几个不同路径，并以不同角度到达接收端；而接收端利用多个方向性尖锐的接收天线分离出不同方向来的信号分量 分量分集是利用电磁波的E场和H场载有相同的消息，因为两个场的反射机理不同，所以两个场中的信号是互不相关的 总之，能够制造出多条信道的元素有以下几种 利用空间方位不同的称作空间分集 利用频率不同的称为频率分集 利用相互垂直极化方式的称为极化分集 利用角度不同的称为角度分集 利用发送时间不同的称为角度分集 利用场分量反射机理不同的称为分量分集
GPS接收机工作原理与方法 组号：第组 成员：黄琨（组长）、孙明智、 李儒睿、彭柯均、张航辉班级：15级测绘工程一班 指导教师: 汤俊 华东交通大学土木建筑学院 2018年5月
GPS接收机主要是由GPS接收机天线单元，GPS接收机主机单元和电源单元三部分。GPS接收机作为用户测量系统，那么按gps接收机工作原理的性质和功能，可分为硬件部分和软件部分。 一、硬件部分 接收机主机由变频器、信号通道、微处理器、存储器及显示器组成，基本结构如下图 GPS接收机工作原理图一 1、变频器及中频放大器 经过GPS前置放大器的信号仍然很微弱，为了使接收机通道得到稳定的高增益，并且使L频段的射频信号变成低频信号，必须采用变频器。 2、信号通道 信号通道是GPS接收机的核心部分，GPS信号通道是硬软件结合的电路，不同类型的接收机其通道是不同的。GPS信号通道的作用有三，(1)搜索卫星，牵
引并跟踪卫星;(2)对广播电文数据信号实行解扩，解调出广播电文;(3)进行伪距测量、载波相位测量及多普勒频移测量。相关信号通道的电路原理图如下： GPS接收机工作原理图二 从卫星接收到的信号是扩频的调制信号，所以要经过解扩、解调才能得到导航电文，因此在相关通道电路中设有伪码相位跟踪环和载波相位跟踪环。 3、存储器 接收机内设有存储器或存储卡以存储卫星星历、卫星历书、接收机采集到的码相位伪距观测值、载波相位观测值及多普勒频移，目前GPS接收机都装有半导体存储器(简称内存)，接收机内存数据可以通过数据口传到微机上，以便进行数据处理和数据保存。
4、微处理 微处理是GPS接收机工作的灵魂，GPS接收机工作都是在微机指令统一协同下进行的，其主要工作步骤为： ①、接收机开机后，立即指令各个通道进行自检，适时地在视屏显示窗内展示各自的自检结果，并测定、校正和存储各个通道的时延值。 ②、接收机对卫星进行捕捉跟踪后，根据跟踪环路所输出的数据码，解译出GPS卫星星历。当同时锁定4颗卫星时，将C/A码伪距观测值连同星历一起计算出测站的三维位置，并按照预置的位置数据更新率，不断更新(计算)点的坐标。 ③、用已测得的点位坐标和GPS卫星历书，计算所有在轨卫星的升降时间、方位和高度角，并为作业人员提供在视卫星数量及其工作状况，以便选用“健康”的且分布适宜的定位卫星，达到提高点位精度的目的。 ④、接收用户输入的信号，如测站名、测站号、天线高和气象参数等。 5、电源 GPS接收机的电源有随机配备的内置电池，一般为锂电池，另一种为外界电源，一般采用汽车电瓶或者随机配备的专用电源适配器。综上所述，GPS信号接收机的任务是：接收GPS卫星发射的信号，能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，获得必要的导航和定位信息及观测量;对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。 6、接收机的天线 天线由接收机天线和前置放大器两部分所组成，天线的主要功能是将GPS 卫星信号极微弱的电磁波能转化为相应的电流，而前置放大器则是对这种信号电流进行放大和变频处理。而接收机单元的主要功能是对经过放大和变频处理的信号电源进行跟踪、处理和测量。
分集技术的技术分类 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,可分为如下几个大类： 1、空间分集 我们知道在移动通信中，空间略有变动就可能出现较大的场强变化。当使用两个接收信道时，它们受到的衰落影响是不相关的，且二者在同一时刻经受深衰落谷点影响的可能性也很小，因此这一设想引出了利用两副接收天线的方案，独立地接收同一信号，再合并输出，衰落的程度能被大大地减小，这就是空间分集。空间分集是利用场强随空间的随机变化实现的，空间距离越大，多径传播的差异就越大，所接收场强的相关性就越小。这里所提相关性是个统计术语，表明信号间相似的程度，因此必须确定必要的空间距离。经过测试和统计，CCIR建议为了获得满意的分集效果，移动单元两天线间距大于0.6个波长，即d>0.61，并且最好选在l/4的奇数倍附近。若减小天线间距，即使小到1/4，也能起到相当好的分集效果。 空间分集 空间分集分为空间分集发送和空间分集接收两个系统。其中空间分集接收是在空间不同的垂直高度上设置几副天线，同时接收一个发射天线的微波信号，然后合成或选择其中一个强信号，这种方式称为空间分集接收。接收端天线之间的距离应大于波长的一半，以保证接收天线输出信号的衰落特性是相互独立的，也就是说，当某一副接收天线的输出信号很低时，其他接收天线的输出则不一定在这同一时刻也出现幅度低的现象，经相应的合并电路从中选出信号幅度较大、信噪比最佳的一路，得到一个总的接收天线输出信号。这样就降低了信道衰落的影响，改善了传输的可靠性。空间分集接收的优点是分集增益高，缺点是还需另外单独的接收天线。 2、频率分集 频率分集 频率分集是采用两个或两个以上具有一定频率间隔的微波频率同时发送和接收同一信息，然后进行合成或选择，利用位于不同频段的信号经衰落信道后在统计上的不相关特性，即不同频段衰落统计特性上的差异，来实现抗频率选择性衰落的功能。实现时可以将待发
题目：多径衰落信道下分集接收技术性能仿 真 学科门类（文、理、工、医）：工 院 系：信息工程学院 专 业：通信与信息系统 初 审： 评 审： 2014年郑州大学第九届研究生论文大赛
多径衰落信道下分集接收技术性能仿真 摘要:随着信息时代的到来，近几年来，在通信领域，很多的技术都得到了发展和应用，通信质量问题也得到越来越多的关注，当信号在实际的无线通信系统中传输时，多径传输的存在会而使信号产生衰落，衰落会影响通信的质量，多径效应是影响无线通信质量的一个重要因素，多径效应通常会影响信号的传输，然而分集技术可以有效的减弱多径效应带给无线信道的不良的影响。使用分集技术可以获得分集增益，通过获得分集增益来提高通信的质量。 本设计介绍了有关通信系统仿真的方法和概念，也对多径衰落信道做了详细的介绍，论文的最后一章用MATLAB仿真了多径衰落信道，通过仿真可以比较直观的看出此信道的特点，论文详细的介绍了几种分集合并技术，并对这几种技术做了简单的分析和比较，仿真了信号在不同的分集接收技术上的BER。 关键词：信号；多径效应；分集技术；通信仿真 The performance simulation of diversity reception technology on Rayleigh fading channel Abstract:With the information age coming, in recent years, in the field of communication, many techniques are making a big development, the communication quality issues have been more and more attention, when the signal transmit in a real communication system .In multipath transmission signal will be fading, fading affects the quality of the communication .multipath effect is an important factor affecting the quality of the radio communication, multipath effects usually affect the signal transmission, however, the diversity technique can be effectively reduced multipath effects bring the adverse effects of the radio channel. Diversity gain can be obtained by obtaining the diversity gain to improve the quality of the communication using the diversity technique. This topic provides information communication system simulation methods and concepts. In this paper, I make a detailed introduction about multipath fading channel .In final chapter, MATLAB is used to simulate the multipath fading channel, Through the simulation we can see this channel characteristics more intuitive, the paper describes in detail several diversity combining techniques, and these types of technology to do a simple analysis and comparison of simulated signals in different diversity reception technology BER. Keywords: signal Multi-path effects diversity reception technology 1 绪论 1.1 引言 达接收端的信号路径不只有一条。即存在多径传输。多径传输会给信号带来多径衰落。多径衰落会使到达接收机的信号在实际的无线通信中，信号在传输过程中存在反射、折射、绕射等现象使到与原来的发射信号相差较大，造成错码，因此，怎样提高信号的输出信噪比，提高信道特性是现在通信领域的重要研究课题。 分集技术的关键是“分”，“分”的含义就是要使信号通过多个信道，这里所说的信道可以是空间的，可以是时间的，也可以是频率的。通过多个信道传送同一信号，然后在接收端会接收到多个信道信息，因为每个信道的特性不可能完全相同，在不同信道上传输的多路信号的衰落就不尽相同。多径信号叠加后在每个时间点上的信号就会减少衰落，多条信号叠加后所包含的的信息比较接近原来的信号，这样接收机就能比较准确的恢复原来的信号。因此分集技术可以降低衰落，如果不用分集技术，在这种情况下要想获得比较高的输出信号信噪比，发射机必须要有较高的信号发射功率，信号的发射功率较小会使到达接收端的衰落信号
GPS接收机的结构和工作原理 GPS接收机组成及工作原理第三节 GPS接收机的构成第四节注意事项第五节常见问题及解决方法第一节 GPS接收机的分类根据GPS用户的不同要求，所需的接收设备各异。随着GPS定位技术的迅速发展和应用领域的日益扩大，许多国家都在积极研制、开发适用于不同要求的GPS接收机及相应的数据处理软件。 1、按用途分可分为：（1）导航型接收机： ①车载型②航海型③航空型④星载型（2）测地型接收机 (3) 授时型接收机 2、按接收机的载波频率分类（或者说按接受机的卫星信号频率分类）（1）单频接收机（2）双频接收机 3、按接收机的通道数分类： （1）多通道接收机（2）序贯通道接收机（3）多路复用通道接收机 4、按工作原理分类： （1）码相关型接收机（2）平方型接收机（3）混合型接收机（4）干涉型接收机 5、按接收卫星系统分类（1）单星系统（2）双星系统（3）多星系统
6、按接收机的作业模式分类（1）静态接收机（2）动态接收机 7、按接收机的结构分类（1）分体式接收机（2）整体式接收机（3）手持式接收机目前生产GPS测量仪器的厂家有几家，产品有几百种，但拥有较为成熟产品的不外乎几家，在我国测绘市场占有份额较大的有Trimble、Leica、Ashtech、Javad （Topcon）、Thales（DSNP）加拿大诺瓦太（NoVAteL）等。我国的南方测绘仪器公司和中海达测绘仪器公司也已经有了自己的GPS 产品，北京、苏州光学仪器厂也已开始了GPS设备的研制与开发工作。Trimble公司是比较正统的美国GPS仪器制造厂家，整套系统从主机到数据链、从硬件到软件全部自行开发研制，较为典型的仪器为Trimble4700、5700、R 7、R7GNSS，5800、R 8、R8GNSS等型号。Trimble5700定位系统 TrimbleR7GNSS与R8GNSS徕卡(Leica)公司是全世界比较著名的测量仪器制造企业，较为典型的仪器为Leica SR-500系列，其产品以高品质、高稳定性著称。SR-500系列接收机基于徕卡革命性的信息净化技术(clear trak)上，它确保了最好的信号接收、卫星跟踪，防信号堵塞，缓解多路径效应。SR-500系列富有人性化的终端设计，以其超大显示屏幕保证了数据获取及接收机配置。L eica SR-530定位系统徕卡GS10与GS15Ashtech公司是Javad从Trimble公司退出以后创建的，曾号称是“站在巨人的肩上”，最新产品“轨
摘要 随着信息技术和无线通信技术的飞速发展，人们对无线传输的数据速率和服务质量提出了更高的要求。分集技术作为无线和移动通信中对抗衰落的一种有效手段，可有效提升数据传输速率，对其进行相关研究具有非常重要的意义。 关键词： 引言 随着信息技术和无线通信技术的飞速发展，人们对无线传输的数据速率和质量提出了更高的要求。由于无线传输信道存在多径效应与时变性等待性，从而使得无线衰落信道中的信号由于受到这些因素的影响造成严重的衰减，进而使得接收端不可能正确地判断发送信号，严重阻碍了信道容量增加和服务质量的改善。为了克服各种衰落和提高无线传输系统性能，分集技术应运而生。 1.分集技术的研究意义 在散射传播中存在快衰落，其起因于随机的多径传输。信号的幅度不仅随时间起伏，也随频率和空间起伏，他们分别称为时间选择性衰落、频率选择性衰落和空间选择性衰落。时间选择性衰落是指当信号波形时间宽度较大时，信号前后部分受到不同步、无确定关系的衰落，它起因于传输媒质的时变性。频率选择性衰落是指当信号带宽较宽，信号频谱中频率间隔较大的分量有不同的并随时间而随机变化的衰减和相移，它起因于多径效应。空间选择性衰落是指在空间不同的位置上的不同地点，信号的衰落几乎是不相关的，它起因于空间的扩散效应。 由于对流层散射存在严重的快衰落现象，使得信号噪声比大幅度地变化，通信质量变坏，为了克服快衰落，一般采用分集接收技术。 2分集技术的原理 分集的基本原理是根据多个新的信道（频率、时间或者空间）接收到承载相同信息的多个副本，由于多个信道的传输特性不相同，因此信号多个副本的衰落信号就不会相同，接收机使用包含多个副本的信息来恢复出原发送信号。分集技术主要包括分散传输和集中处理两个方面内容。分散传输是指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；而集中处理是指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。
分集接收的基本原理及故障排除 在移动通信的无线环境中，信号衰落将会产生严重问题，分集接收技术通过在若干支路上接收相关性很小的载有同一消息的信号，从而可在接收端大大降低信号衰弱的影响。频率分集是一种典型的分集技术，当一个基站的某个扇区使用2个或2个以上的频率工作时，就能得到较好的分集效果，但这时分发现有三阶交调干扰问题，这需要在网络规划中仔细地分配频率资源。另一种是使用(无源)接收分集技术，因为是无源的，所以不会产生任何干扰，同时设备也较为简单，所以被广泛地应用。最常用的分集接收技术有空间分集和极化分集两种。当然在使用分集接收时，还必须考虑如何合成分集接收到的两个信号，合适的合成技术会产生较好的结果。 1 空间分集接收技术 采用空间分集接收的基站，在每一个扇需放置二面单极化(垂直极化)天线。如果一个基站是分成三个扇区，则一个基站需6面天线。需要据天线的架设高度来确定两面天线的最佳水平间距，以使两天线接收到的信号相关性最小。 2 极化分集接收技术（常用） 如果用两个极化方向相互垂直的天线来实现分集接收，就称为极化分集技术。通常是将这两付天线制作在一起，从外表上看像一面天线，故称为双极化天线。最常用的双极化天线有垂直／水平双极化或±45°双极化两种。 极化分集的原理是：由于手机至基站传播路径上，受阻于建筑物、高
山等，因而会出现复杂的多路径，而不同的路径来的信号有着不同的极化方向，显然极化相互垂直的信号相关性是最小的，从而分集增益最大。与空间分集不一样，在基站的一个扇区，极化分集技术只需一面双极化天线，一个基站仅需三面双极化天线，这样就较大地节省了设备成本和安装费用；另一方面极化分集对天线的安装也没有任何特殊要求，不像空间分集那样，要求每个扇区的两面天线在水平方向有一个最佳距离，这将极大地方便安装和节省附属设备的费用。 3 信号合成方式 采用分集技术，必须考虑如何合成分集接收的两个信号。合适的合成技术会产生较好的性能。现时通常有四种合成方式：最大比合成（MRC）技术、选择合成（SEC）技术、等增益合成（EGC）技术、转换合成（SWC）技术。分集接收是在若干支路上接收相关性很小的载有同一消息的信号，从而可在接收端大大降低深衰弱的概率。对于900MHZ可以得到3db的增益。移动公司采用的分集接收技术有空间分集（单极化天线）、极化分集（双极化天线）。 2 分集接收丢失的故障分析与处理 在GSM基站维护中，分集接收丢失是一种出现较为频繁的故障，是影响网络指标的一个重要因素。而许多维护人员并不是很认真的去思考这一问题，只是简单的将TRU复位，有的甚至去更换天线做一些无用功。 产生分集接收丢失时，一个或多个TRU在50分钟内至少有12db的
分集接收技术
1 分集技术的分类 1.1 分集接收作用 分集接收技术是一项主要的抗衰落技术，它可以大大提高多径衰落信道下的传输可靠性，其本质就是采用两种或两种以上的不同方法接收同一信号以克服衰落，其作用是在不增加发射机功率或信道带宽的情况下充分利用传输中的多径信号能量，以提高系统的接收性能。 1.2 基本思路 将接收到的多径信号分离成不相关的（独立的）多路信号，即选取了一个信号的两个或多个独立的采样，这些样本的衰落是互不相关的，这意味着所有样本同时低于一个给定电平的概率比任何一个样本低于该值的概率要小得多；然后将这些信号的能量按一定规则合并起来，使接收的有用信号能量最大。对数字系统而言，使接收端的误码率最小，对模拟系统而言，提高接收端的信噪比。 1.3 分集技术的分类 分类图如图1所示： 图1 分集技术分类
从信号传输的方式来看，分集技术分为显分集和隐分集两大类。 其中显分集指利用多副天线接收信号的分集，构成明显的分集信号的传输方式； 隐分集只需一副天线来接收信号的分集，分集隐含在传输信号之中，在接收端利用信号处理技术来实现分集接收。 在显分集技术中又分为宏分集与微分集两种形式。宏分集（也称为“多基站”分集）以减少由于阴影效应而引起的大范围慢衰落为目的，它的作法是把多个基站设置在不同的地理位置和不同方向上，同时和小区内的一个移动台进行通信（可以选用其中信号最好的一个基站进行通信） 微分集是以抗快衰落为目的，同一天线场地使用两个或多个天线的分集方式。理论和实践都表明，在空间、频率、极化、场分量、角度及时间等方面分离的无线信号，都呈现互相独立的衰落特性，因此可采用空间分集、时间分集、频率分集、极化分集、角度分集和多径分集等多种分集技术。 1.4 几种常见的隐分集技术 1．交织编码技术 交织编码技术举例如下： 假设原始为11101101100101010110D101011，共计28位，按4╳7矩阵排列，依次按行写入发送矩阵。 如图2（a）所示。 图2 交织原理示意图 假设由于某种干扰出现突发错误，即使7个码元中连续错两个或两个以上时，接收端如果不采用交织编码技术就不能正确恢复，出现码字错误。为了提高纠错能力，在发端改变一下传输顺序，即将图2（a）中的数据用“横写竖读”法写 入块交织器，这时交织器的输出就是按图2（b）中的左面第一列1010，然后第二列1101…。这样，当所传输的码序列连续错4个码元时，对应的每个码字只