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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。
基于分集技术的无线通信网络安全研究无线通信网络的快速发展与普及使得人们在生活和工作中对无线网络的依赖越来越深。
然而，随着无线网络的广泛应用，网络安全问题也日益突出。
为了保障通信的安全和可靠性，我们可以借助分集技术来增强无线通信网络的安全性。
本文将对基于分集技术的无线通信网络安全研究进行探讨。
一、引言随着物联网和5G技术的发展，无线通信网络已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。
然而，在这种便利之下，网络攻击的风险也在不断增加。
黑客可能通过窃听、破解密码和伪装等手段攻击无线网络。
为了解决这些安全隐患，无线通信网络需要引入更加高效可靠的安全机制。
二、分集技术的原理与特点分集技术是一种通过同时使用多个通信信道和天线来提高通信系统性能的技术。
它可以在无线通信过程中通过改变发送和接收的信道来减小干扰和抵御攻击。
分集技术有多种类型，包括时分复用、频分复用、码分复用等。
无论是哪种类型的分集技术，其核心目标都是提高通信质量和系统的可靠性。
三、基于分集技术的无线通信网络安全研究内容1. 分集技术在安全传输中的应用分集技术可以防止窃听和干扰攻击，提供更加安全的数据传输。
通过引入分集技术，可以将数据分割成多个部分进行传输，并采用不同的信道和天线进行发送和接收。
这种方法可以减小攻击者窃听和干扰的可能性，提高通信的安全性。
2. 分集技术在抗干扰中的应用无线通信网络往往受到各种干扰的影响，例如天气、电磁辐射等。
利用分集技术，无线通信系统可以在面临干扰时，选择不同频率或时隙进行通信，从而降低干扰的影响。
这种方法可以增强系统的抗干扰能力，提高通信的可靠性。
3. 分集技术在抵御DoS攻击中的应用分布式拒绝服务（DoS）攻击是一种常见的网络攻击方式，攻击者会通过占用网络资源或发送大量恶意请求来瘫痪网络服务。
利用分集技术，无线通信系统可以将用户的请求分散到不同的信道和天线上，从而降低DoS攻击对系统的影响。
这种方式可以提高系统的稳定性和抗攻击能力。
自适应分集技术在无线通信中的应用研究无线通信是当今社会中不可或缺的一项技术，它为人们提供了极大的便利和方便。
然而，无线通信也面临着一些挑战，如多径效应、信号衰减等问题，这些问题会导致信号质量下降和通信性能受损。
为了解决这些问题，自适应分集技术应运而生。
自适应分集技术是一种能够提高无线通信系统性能的关键技术，它通过在接收端采用多个天线来接收同一信号，然后将这些接收到的信号进行合并，从而提高接收信号的质量和抗干扰能力。
在无线通信中，自适应分集技术主要有两种实现方式：空间分集和时间分集。
首先，空间分集是一种利用多个天线接收同一信号的技术。
通过在接收端部署多个天线，可以利用信号之间的空间多样性来提高系统性能。
空间分集技术的核心思想是将多路传输信号进行合理的组合，从而抵消信号间的干扰和衰减。
通过空间分集技术，无线通信系统可以提高信道容量和数据传输速率，减少误码率和比特误差率。
其次，时间分集是一种利用时间多样性的技术，它通过在不同时间接收同一信号来提高系统性能。
时间分集技术利用信号在不同时间上的独立性，将多个时间上接收到的信号进行合并，从而提高接收信号的质量。
时间分集技术主要应用于移动通信系统中，它可以减少移动环境中的多径效应和信号衰减问题，提高系统的可靠性和稳定性。
自适应分集技术在无线通信中具有广泛的应用前景。
首先，在移动通信领域，自适应分集技术可以提高移动终端设备的接收性能，减少信号质量下降和通信中断的问题。
其次，在无线局域网和无线传感器网络中，自适应分集技术可以提高网络的覆盖范围和数据传输速率，增强网络的稳定性和可靠性。
最后，在卫星通信和无线广播等领域，自适应分集技术可以提高信号的传输距离和覆盖范围，提高信号的接收质量和抗干扰能力。
综上所述，自适应分集技术在无线通信中的应用研究具有重要的意义。
通过使用自适应分集技术，可以提高无线通信系统的性能，改善信号质量和抗干扰能力，从而满足人们对高速、稳定、可靠的无线通信的需求。
基于分集技术的无线通信系统中的信道分配优化方法研究随着无线通信技术的迅猛发展，人们对于无线通信系统的性能和效率要求越来越高。
在无线通信系统中，信道分配是一项关键的任务，直接影响到系统的容量和用户的体验。
为了提高无线通信系统的性能，研究人员提出了基于分集技术的信道分配优化方法。
一、分集技术的介绍分集是指在通信过程中采用多个相互独立的通信路径，在接收端进行合并，从而提高信道的可靠性和性能。
分集技术常用的有时分复用（TDM）、频分复用（FDM）和码分复用（CDMA）。
通过合理地使用这些分集技术，可以减少信道传输中的干扰和误码率，提高通信质量。
二、无线通信系统中的信道分配问题在无线通信系统中，信道资源是有限的，如何合理地分配信道资源，以满足用户的通信需求，是一个重要的问题。
传统的信道分配方法通常采用静态分配，即预先分配一定的信道资源给每个用户。
然而，静态分配方法存在着资源利用率低、系统容量有限等问题。
因此，需要研究基于分集技术的信道分配优化方法。
三、基于分集技术的信道分配优化方法1. 自适应调整信道分配基于分集技术的信道分配优化方法可以根据实时的信道状态和用户需求进行自适应调整。
通过监测信道的质量和拥塞情况，系统可以动态地分配信道资源给不同的用户，提高系统的容量和性能。
2. 考虑干扰的信道分配算法在无线通信系统中，干扰是一个不可避免的问题。
为了克服干扰对信道传输的影响，可以采用基于分集技术的信道分配算法。
该算法可以选择不受干扰较大的信道，提高信道的可靠性和性能。
3. 多用户协作的信道分配多用户协作是指在信道分配过程中，多个用户之间进行密切的协作和互动。
通过共享信道资源和相互协调，可以进一步提高信道的利用率和传输效率。
4. 考虑移动性的信道分配策略在无线通信系统中，移动性是一个重要的因素。
信道分配优化方法应该考虑用户的位置变化和移动速度，合理地分配信道资源给移动用户，提高系统的覆盖范围和容量。
四、优化方法的应用和效果评估基于分集技术的信道分配优化方法在实际应用中可以大大提高无线通信系统的性能和效果。
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。
无线通信中的发射分集技术摘要：发射分集技术是无线通信中的一项关键技术，在第三代移动通信技术中已经普遍采用。
文章主要讨论发射分集技术的研究背景与意义，阐述各种发射分集技术的特点及比较不同发射分集技术的性能与应用，最后对于该技术的应用前景进行了阐述。
关键词：发射分集开环发射分集闭环发射分集一、发射分集技术的研究背景与意义无线通信技术面临的最主要问题是时变的信道衰落，这也是它和光纤、铜线通信等相比面临的一个重要挑战。
在衰落环境下降低误码率是相当困难的，需要发射端(基站)采用更高的功率进行发射或者采用额外的带宽，但这在下一代通信系统中都是不合适的。
理论上，抵抗信道衰落的最好方法是进行功控，也就是如果发射端预先知道信道条件，那么在发射的时侯预先将信号变形来抵消衰落带来的影响。
但是这种方法需要发射端有较大的动态范围，另外发射端也不知道信道的条件，因此在大多数散射环境中，是采用天线分集方法来抵抗信道衰落的。
传统的天线分集是在接收端(移动台)采用多根天线进行接收分集的，并采用合并技术来获得好的信号质量，例如“Rake接收机”。
但是由于移动台尺寸受限，采用接收天线分集技术较困难，而且在移动台端进行接收分集代价高昂，增加了用户的设备成本。
从理论与实际应用中都发现相同阶数的发射分集与接收分集具有相同的分集增益。
因此为了适应下一代移动通信的要求，只有增加基站的复杂度，在基站端采用发射分集技术才是比较合适的方法。
发射分集的概念实际上是由接收分集技术发展来的，是为减弱信号的衰落效应，在一副以上的天线上发射信号，并将发射信号设计成在不同的信道中保持独立的衰落，在接收端再对各路径信号进行合并，从而减少衰落的严重性。
由于基站的复杂度较移动台端限制少，且天线有足够空间，因此通常在基站端采用多副天线进行发射分集提高下行性能，在接收端采用一副天线进行接收。
发射分集的成本代价相对于接收分集来说，是移动通信业务运营商和用户所较能接受的；而且发射分集能够实现同一发射信号使多个移动台获得发射增益(支持点对多点发射)，而传统的接收分集的发射增益只是针对一个移动台。
浅谈无线通信网络中网络编码与协作分集技术李满平(中国电信股份有限公司中卫分公司，宁夏 中卫 755000)摘 要：网络编码技术被引入无线通信中，充分利用了无线通信网络的广播特性和数据信息业务的双向特性，在中继节点把不同信源节点发送的干扰用编码关系进行信息融合，提升了无线通信网络系统的吞吐量和通信效率。
无线通信传输环境有很多不确定的因素，为了保证传输的可靠性，引入了分集的概念，通过传送多个统计独立的信号以供译码。
无线通信环境中，分集技术是一种有效的抗衰落方法。
关键词：无线通信；网络编码；协作分集作者简介：李满平（1982- ），男，宁夏海原人，助理工程师，本科，研究方向：无线通信。
第4期2015年2月No.4February，2015无线互联科技Wireless Internet Technology 1 网络编码技术概述网络编码技术被引入无线通信中，充分利用了无线通信网络的广播特性和数据信息业务的双向特性，在中继节点把不同信源节点发送的干扰用编码关系进行信息融合，提升了无线通信网络系统的吞吐量和通信效率。
无线通信传输环境有很多不确定的因素，为了保证传输的可靠性，引入了分集的概念，通过传送多个统计独立的信号以供译码。
网络编码融合了路由和传统编码，用一定代价的编解码冗余度来获取更大的通信网络传输容量。
现在网络编码在无线通信网络中的应用主要有：1.1 网络编码在无线自组织（Ad.Hoc ）网络中的应用在无线自组织网络中，采用网络层和物理层平衡链路带宽供需的跨层优化策略，利用网络编码技术来优化路由算法，可以提升了无线自组织网络的多播吞吐量。
引入网络编码技术，增加了通信网络的复杂性和成本。
1.2 网络编码在无线传感网络中的应用传感器网络是以数据为中心的，在通信节点能收到多个信号，这样也利用采用网络编码技术。
通过随机网络编码技术，通信网络的中继节点独立地选择编码系数，对输入的信息比特流进行线性运算，然后将运算后的结果广播出去。
无线分集技术研究Wireless Diversity Technology ResearchAbstractOwing to the undulating terrain of various buildings, signal in the wireless transmission will be generated the Fading effect and occurs distortion and deformation. In order to overcome the impact in the signal channel, this paper presents the diversity of wireless technology which through the utilized of anti-fading signal distortion. The paper focuses on the diversity technology background, principles, send and receive classification methods, especially about the wireless sub-set of ways and the advantages and disadvantages of various ways (Chen Xuewei), and based on which, descript the interleaving. Interleaving use the time as the price to time-implicit diversity (Lu Wencheng); then introduced the spatial concentration of Cooperative Diversity - collaborative communications (Ni Lijia); after the traditional sub-set analysis, we introduce the multi-user diversity of opportunities for communication of ideas opportunities for communication using multi-user environment can increase the system capacity (Hu Guangyue);at last, we introduce the diversity reception based on infrared technology- the new optical access network technologies (Zhang Lin).Keywords: Diversity technology development; fiber; intertwined; cooperative diversity; chance communications目录摘要....................................................................................................... 错误!未定义书签。
浅谈无线通信网络中的分集技术摘要: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,这越来越多地引起人们的关注,已经成为新一代无线传输系统的关键技术之一。
因此,如何更好地将分集的强大优势和具体实现结合起来,以提高通信的效率与效果具有十分重要的现实意义。
关键词:通信网络分集技术基本原理作用及增益
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,此时,利用加大发射功率、增加天线尺寸和高度等方法来克服这种深衰落是不现实的。
采用分集方法即在若干个支路上接收相互间相关性很小的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。
目前,这种技术已广泛应用于包括移动通信,短波通信等随参信道中。
1分集技术的基本原理
根据信号论原理,若有其他衰减程度的原发送信号副本提供给接收机,则有助于接收信号的正确判决。
这种通过提供传送信号多个副本来提高接收信号正确判决率的方法被称为分集。
分集技术是用来补偿衰落信道损耗的,它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。
空间分集手段可以克服空间选择性衰落,但是分集接收机之间的距离要满足大于三倍波长的基本条
件。
分集的基本原理是通过多个信道(时间、频率或者空间)接收到承载相同信息的多个副本,由于多个信道的传输特性不同,信号多
个副本的衰落就不会相同。
接收机使用多个副本包含的信息能比较正确的恢复出原发送信号。
如果不采用分集技术,在噪声受限的条件下,发射机必须要发送较高的功率,才能保证信道情况较差时链
路正常连接。
在移动无线环境中,由于手持终端的电池容量非常有限,所以反向链路中所能获得的功率也非常有限,而采用分集方法
可以降低发射功率,这在移动通信中非常重要。
分集技术包括两个方面:一是分散传输,使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;二是集中处理,即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。
因此,要获得分集效果最重要的条件是各个信号之间应该是“不相关”的。
2 协作分集技术对通信起到的作用和增益
2.1 提高信息传输速率研究证明,当两个用户到基站的信道统计特性相似,即有相同的均值,并且两用户间的信道质量较好时,协作方案提高信息传输速率的幅度就越大,系统性能的提升就越显著。
当两个用户到基站信道统计特性不同时,协作依然能提高信息传输速率,且本身通信质量较差的用户受益较大,而相对通信质量
较好的用户并没有受到不良的影响,可达速率区域仍然是有所增加的。
2.2 减少系统中断概率实际系统中,时延要求常使我们不能够
有一定长度的码序列,由此传信率就成为随衰落程度变化而变化的随机变量。
有些无线系统对信息传输速率有最低要求,如果低于这个值即认为系统不可靠,无法继续运行。
这时,如果得到的随机变化的传信率低于一定的水平,即业务可靠速率,则发生“中断”。
因而,中断概率也成为系统性能的一个评判标准。
研究表明,如果两用户传信率相等时,对所有业务的可靠速率,协作系统的中断概率都要小于非协作系统的中断概率。
即便是传信率的提高并不多,但系统的健壮性却能提高很多。
2.3 扩大覆盖范围协作通信属于中继通信的一种,它也具有提高覆盖范围的特点。
对于处于小区边缘外侧的用户,通过采用小区内的中继(移动或固定)使用协作通信方式提高上下行速度,从而达到小区的接入要求。
从这个意义上说,在引入了协作通信之后,小区的覆盖范围可以较原有的通信蜂窝网络有所提高。
同时,对于处于阴影效应下等通信盲区的用户,利用中继带来的分集效果,同样可以提高上下行速度。
因而,协作通信还可以提高小区内的用户覆盖率。
2.4 减少传输的误码率由于中继重传了源节点发送的信号,在接收端获得了空间分集增益,信道质量得到提升,接受信噪比上升,传输的可靠性可以得到明显提升。
因而,在协作通信下,系统的误码率可以得到提升阎。
2.5 减少功率消耗对于一些功率受限的很明显的网络,例如传感器网络,在满足传输需求的前提下降低节点的功率消耗,延长系
统的生存时间非常重要。
第2点中提到由于中继重传了源节点发送的信号,在接收端获得了空间分集增益,信道质量得到提升,接收信噪比上升,误码率下降。
因此,当网络中存在最高信噪比要求时,功率的消耗可以通过协作通信得到降低,获得能量效应。
另一方面,传统的直传通信,功率的消耗集中在源节点;而在协作通信中,功率消耗重新分配到了源节点和中继节点两个节点上。
这使单个节点的传输压力减小,能量消耗分散,使传感器网络的生命时间得到延长。
事实上,一个实际中的网络中,通常并不是所有节点都总是处在繁忙状态,总是存在空闲节点。
因而,协作通信合理利用了这些空余节点,使网络性能得到更充分的发挥。
3 协作分集的基本模式
根据中继节点所进行的不同处理方式,协作分集可以分为以下几种模式:放大中继,检测中继和编码协作。
3.1 放大中继模式放大中继是最简单的协作方式,每个移动终端接收其伙伴传来的被噪声污染了的信号,并且直接将该信号进行放大后发送出去,基站接收来自发送端和中继节点的信号并对其进行合并。
虽然放大信号将噪声一起放大,但是由于基站接收到了两路经历独立衰落的信号,所以可以更好的对信号进行判决。
在中继节点,根据自动增益控制对接收到的信号进行功率调整,调整系数为:
其中,ar,s为源端与中继端之间的衰落系数,ps为信号功率,n0为两用户之间信道的噪声功率。
laneman证明了这一方法在两个用
户的情况下,可以获得2阶的分集增益。
放大中继方法假定基站可以获得用户间信道信息从而可以对接收信号做出最佳判决。
另一个值得关注的问题是信号的采样,放大以及模拟信号的再发送。
然而放大中继方法实现简单且易于分析,对于我们深入理解协作分集也有很大的帮助。
3.2 检测中继模式检测中继是最接近传统中继方法的,其设计初衷是在中继处消除噪声干扰,避免放大中继模式中对噪声的放大。
在这种模式下,移动终端总是试图对接收到的其合作伙伴的信号先进行解码,然后再进行编码转发给基站,这样就去除了中继端产生的噪声影响。
这种中继模式的优点是比较简单,且对各种信道都有较好的适应性。
但问题是当用户间的信道条件比较差时,作为中继的移动终端有可能无法正确解码,从而危害到基站的最终解码。
为了避免上述错误传播,laneman等人提出了一种选择检测中继模式,当移动终端间的瞬时信噪比比较高时,中继节点检测并转发其合作伙伴的信息,反之,不进行协作。
可以证明,在信噪比较高时,两个移动终端的系统采用检测中继模式不仅可和放大中继一样获得二阶的分集增益,而且可获得更低的误码率。
另一种对检测中继的改进方法是有校验的检测中继(df with crc)。
在这种方式下,中继节点接收到源节点信号并进行解码后,先对其进行crc校验,如果正确则重新发送,否则就抛弃该帧。
这样就避免了错误信息的重传。
3.3 编码协作这是将协作技术和信道编码技术结合起来的一种技术。
它通过两条不同的衰落路径发送每个用户码字的不同部分。
首先对接收到的协作伙伴的信息进行正确解码,再按照原编码方式进行编码并发送冗余信息。
这时系统性能的改善是通过在不同空间发送冗余获得的。
各移动终端通过重新编码发送了不同的冗余信息,把分集和编码结合起来,从而达到提升系统性能的目的。
4 结语
协作分集技术可以对抗无线通信环境下的多径衰落,是改善移动终端上行信道性能的有效方法,在各种无线网络中有着广阔的应用前景,值得我们进行深入的研究与探讨。
参考文献:
[1]薛世华《空时协同分集通信及其最新进展》[j].电讯技术.2004(6);
[2]陈俊晟,王建新.《一种基于增量中继与机会中继的协同通信方案》[j].移动通信.2009(18).。
