空间分集技术_什么是分集接收_分集增益(2)

３．空时信道模型

经典的信道模型只考虑了接收信号的功率和多普勒频谱分布，并假设信号到达方向（ＤＯＡ）服从大于０，且小于或等于２π的均匀分布，这种信道模型并不能反映信号在无线信道中传输的角度扩展特性。

但是智能天线和空间分集接收技术的实现方式完全依赖于天线接收信号之间的相关性，所以要具体分析信号通过无线通信信道传输后的空间特性是如何影响天线阵系统的性能的，就必须建立空时信道模型。圆盘散射模型（ＣＤＳＭ）说明了不同空间点上接收信号包络的相关性与信号的空间特征有关。

４．不同环境的信道特性

信号在不同环境（乡村和郊区、城市、购物中心或室内环境等）中的时延扩展、频率扩展和角度扩展都不相同，而接收信号的空间相关性是由到达接收机天线阵的信号的角度扩展决定的，所以可针对不同环境设计基于智能天线和空间分集接收技术的空时处理接收机。

（１）乡村和郊区

基站天线通常位于非常高的塔或山顶，高于一般建筑物或其他结构，可以提供视距传输。发射信号主要经移动台附近的物体和远端散射体散射或反射之后到达基站。在这种环境中，有一定的时延扩展，并且基站处的多径分量限制在一个很小的角度区域内。

（２）城市

在密集的城市地区，无论是基站附近，还是移动台周围都会有很多建筑物或障碍物，通常不存在视距传输。发射信号通过多条路径到达接收机，时延扩展和角度扩展都很严重。

（３）购物中心或室内环境

基站天线一般设在建筑物内，由于室内有很多物体，所以基站接收的信号同时受到基站和移动台附近物体的散射作用，接收信号的角度扩展很严重，但是没有明显的时延扩展。

二、智能天线和空间分集接收技术

根据以上的分析，本文从７个方面对智能天线和空间分集接收技术进行了比较。

１．基本原理

智能天线利用到达天线阵的信号之间的完全相关性形成天线方向图。根据基站接收信号的ＤＯＡ密度，实时调整天线的方向图，使天线主波束对准用户信号的到达方向，旁瓣和零陷对准干扰信号的到达方向。由于多径结构以及移动用户所处的物理环境等因素的差别，理想信号和干扰信号的ＤＯＡ通常都是不同的，智能天线就是利用这种空间相位特性分离频率相近但ＤＯＡ不同的信号。

２．阵列结构

智能天线通过反馈控制方式连续调整天线的方向图，阵元间距一般取１?２波长，因为阵元间距过大会减小接收信号彼此的相关程度，太小则会在方向图上形成不必要的旁瓣。

在空间分集接收系统中，天线单元之间的间隔必须为多个波长，以确保到达天线阵各个单元的信号是互不相关的。

３．抑制干扰的方式

智能天线根据用户信号的不同空间传播方向，提供不同的空间信道。在有限的方向区域内接收信号，可以有效地减少接收到的ＭＡＩ以及理想用户和其他用户的多径信号数量，本质上增加了接收机的输入信干噪比（ＳＩＮＲ），从而提高了系统容量和接收质量。

分集接收技术并不能象智能天线一样明显地减少ＭＡＩ的数目，它只是在空间上合并多个不相关的信号副本，利用各种合并准则确定加权系数，使接收端的ＳＩＮＲ最大或均方误差最小，从总体上抑制ＭＡＩ和ＩＳＩ。

４．抑制干扰的数目

在智能天线系统中，Ｍ个天线能够形成（Ｍ－１）个零陷，最多可以消除（Ｍ－１）个干扰信号。并且当干扰数目远远超过天线数目时，天线阵无法有效形成波束对准有用信号。

天线接收分集则是通过分集合并技术从总体上抑制多径干扰和ＭＡＩ，使系统的输出ＳＩＮＲ最大。所以当干扰数目远大于天线数目时，也可以达到较好效果。

５．ＤＯＡ信息

在空间分集接收系统中，由于不需要形成方向图对准有用信号，所以不需要ＤＯＡ信息。但是，到达天线阵的信号的ＤＯＡ信息在智能天线技术中却非常重要。因此，ＤＯＡ估计是非常关键的技术问题。

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