天线分集概要

多天线发送分集性能比较引言在移动环境中，信道衰落是使系统性能恶化的主要因素之一，为克服衰落的影响所采用的主要方式是分集技术。

现有系统中常见的分集技术主要包括时间分集如时间交织器等，频率分集如RAKE 接收机，空间分集和天线分集。

其中发射分集技术由于其技术的优越性和先进性, 而被广泛关注，并被采纳作为第三代移动通信系统中的关键技术之一[1]。

采用发射分集技术可以在一定程度上改善系统的性能和增加系统的容量特别是在衰落环境中这种改善更为明显。

Alamouti 在文献[2]中提出了一种两发射天线和单接收天线(2Tx1Rx)的简单发射分集方案(称为Alamouti 编码方案,ACS)。

由于接收端对接收信号采用最大似然法(ML) 进行译码，其计算的复杂度低。

另外，该方案并不要求发射机知道信道状态信息(CSIT) ,只要接收端知道CSIT 即可。

由于它的简单和实用，能极大地提高系统的传输性能。

1 发送分集理论接收分集虽然可以获得较大的分集阶数，但对于蜂窝系统的下行通信来讲，如果要实现接收分集则需要在移动终端上布置多副接收天线，若再考虑到移动终端的体积大小、功率消耗和硬件成本等诸多因素的影响，实现起来非常困难。

因此为了改善移动台接收信号的质量，人们考虑在基站使用发送分集。

所谓发送分集就是在基站系统中采用多副发送天线，并进行相应的信号处理，而在接收端（移动台）只需采用1 副或2 副天线，即可获得较好的分集效果。

使用发送分集时基站系统中新增的天线成本可为小区中的众多用户分担，具有良好的应用前景。

Alamouti 近来的研究表明，在发送端未获得信道传输特性的情况下，在发送端使用2 副天线发送信号可以达到与接收端使用2 副天线接收信号相同的性能。

分集的基本思想是将接收到的多径信号分离成不相关的多路信号，然后把这些多路信号的能量按一定的准则合并起来，使接收到的有用信号能量最大，进而提高接收信号的信噪比。

由于理论和实践都证明，当信号在空间、频率和时间等方面分离时，都会呈现相互独立的衰落特性，因此按分离路径的方法不同，分集主要可分为空间分集、频率分集、时间分集、极化分集、角度分集和路径分集等几种方式。

无线通信中的分集技术——浅析极化分集在天线中的应用引言：在移动通信系统中，无线传播将遇到由于多径效应产生的多径衰落以及由于地形地物遮挡引起的阴影衰落，在某些特定的点，信号可能会相互抵消.在几米的范围内，信号可能会变化20~30dB.为了克服衰落，提高系统性能人们通常采用分集技术。

一、天线系统中的分集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，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。

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。

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。

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。

在实际的天线系统中，使用的分集方式主要有以下两种：（一）空间分集：一面天线接收信号最小可以通过另一面天线接收最大信号而得到补偿.用这种方法得到的平均接收电平的增加被称为分集增益.水平间距一般在3~5米之间，它与相关系数、方位角、基站高度有关。

（二）极化分集：极化分集是采用两个相互垂直的天线进行接收.可以采用水平/垂直极化或者±45°交叉极化。

采用极化分集（接收）技术，一个扇区需要一面双极化天线。

以下通过实例主要介绍极化分集在天线系统中的实际应用。

天线分集增益是无线通信领域中的一个重要概念，主要用于描述通过采取特定的信号处理技术，利用多根天线来改善接收信号的质量和可靠性的效果。

天线分集增益主要是通过发送和接收多个信号副本，增加信号的冗余性，提高信号质量。

其实现方式可以是空间分集、极化分集、角度分集、频率分集等。

这些方法可以在不同的维度上提供信号质量改善。

空间分集：这种方法通过在多个空间位置设置天线，以增加接收信号的多样性。

当发送端发送同一信号时，由于各天线接收到的信号在空间上存在差异，可以增加接收端正确接收信号的概率。

极化分集：极化分集利用了电磁波的极化特性。

当电磁波的电场矢量的方向发生变化时，电磁波会经历极化状态的变化。

极化分集天线通过在水平和垂直方向上极化电磁波，以增加接收信号的可靠性。

角度分集：角度分集通过在多个角度上接收信号，增加接收信号的冗余性。

这种方法在移动通信中特别有用，因为移动设备的移动性使得信号接收条件经常发生变化。

频率分集：频率分集是通过利用不同的频率来传输同一信号的不同版本，以增加信号的冗余性和可靠性。

总的来说，天线分集增益是一种有效的技术，可以提高无线通信系统的性能和可靠性。

然而，它也需要相应的硬件
和信号处理技术的支持才能实现。

天线分集技术的原理.（优选）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益更多。

装有定向天线的接收器接收位于由天线方向属性决定的视线方向范围之内的发射器发出的信号，而其他位于该方向范围之外的发射器发出的信号被屏蔽。

天线基础知识天线基础知识把高频电能变为电磁场能量或把电磁场能变为高频电能的装置称为天线。

天线有各种各样的形式，如直线导线、环形导线等构成的线天线和由金属板或金属网构成的面天线。

按用途，天线可分为发射和接收两大类。

天线的作用就是把发射机末级回路的高频电流变换成电磁波并向特定的方向发射出去。

接收天线则是把以自由空间为传媒的电磁波还原为高频电流经馈线送入接收机。

由此可见，天线的作用就是在高频电流和电磁波之间进行能量转换。

因此，从理论上讲，发射天线可以当作接收天线使用，接收天线也可以充当发射天线使用。

目前，用于接收卫星电视播）、抛物面天线（前馈型。

常用于接收C波段、Ku波段卫星电视广播的正馈、偏馈天线）、卡塞格伦天线（后馈）、平板天线等。

天线的主要特征参数有：1、方向图、主瓣宽度与副瓣电平；2、增益；3、极化；4、电压驻波比；5、频带宽度；6、噪声温度；7、效率等。

工程上常用这些参量来衡量天线的技术特征。

接收卫星电视广播要求接收天线具有高增益、高效率、低噪声、宽频带、天线指向调整范围宽等特性。

正确地选择卫星电视接收天线，确保在不同的环境和条件下顺利接收高质量的电视节目，是建立卫视接收系统的关键。

选用接收卫星电视广播节目的天线时，应根据实际需要进行选型。

主要考虑以下几个方面：首先确定欲接收哪一颗卫星的卫星电视节目、是C波段还是Ku波段，接收点卫星电视信号场强是多少，高频头的质量情况，大气对信号的衰减，大风和降雨对天线的影响，再根据卫星信号链路公式计算出链路损耗后，选用符合需要的天线。

这里要强调的是天线的增益必须满足需要，否则，是不可能有好的接收效果的。

分集天线和分级天线是两种不同的天线技术，它们在功能和应用上有所区别。

分集天线主要用于提高无线通信系统的可靠性，它通过合并多个天线接收或发送的信号来减少无线通信中的干扰和噪声。

分集天线通常包括多个接收天线或发送天线，每个天线都独立地发送或接收信号，然后通过信号合并技术（如最大比率合并、选择合并等）来提高系统的可靠性。

分集天线可以提高系统的鲁棒性，尤其是在恶劣的无线通信环境中。

分级天线是一种天线布局技术，它通过将天线分布在空间的不同层次和位置来增强无线信号的覆盖和增强通信质量。

分级天线通常包括主天线、中继天线和辅助天线等多个层次，主天线负责发送和接收主要信号，中继天线负责接收来自其他天线的弱信号，并进行放大和转发，辅助天线则负责接收和发送辅助信号，以提高通信质量和覆盖范围。

分级天线可以提供更好的覆盖性能和通信质量，尤其是在建筑物密集或地形复杂的区域。

总的来说，分集天线主要用于提高无线通信系统的可靠性，而分级天线主要用于增强无线信号的覆盖和通信质量。

在实际应用中，这两种技术可以结合使用，以获得更好的无线通信效果。

无线通信中的分集技术——浅析极化分集在天线中的应用通信一班王敏（200800120200）引言：在移动通信系统中，无线传播将遇到由于多径效应产生的多径衰落以及由于地形地物遮挡引起的阴影衰落，在某些特定的点，信号可能会相互抵消.在几米的范围内，信号可能会变化20~30dB.为了克服衰落，提高系统性能人们通常采用分集技术。

一、天线系统中的分集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，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。

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。

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。

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。

在实际的天线系统中，使用的分集方式主要有以下两种：（一）空间分集：一面天线接收信号最小可以通过另一面天线接收最大信号而得到补偿.用这种方法得到的平均接收电平的增加被称为分集增益.水平间距一般在3~5米之间，它与相关系数、方位角、基站高度有关。

（二）极化分集：极化分集是采用两个相互垂直的天线进行接收.可以采用水平/垂直极化或者±45°交叉极化。

采用极化分集（接收）技术，一个扇区需要一面双极化天线。