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摘要：通信信道时变衰落是现阶段无线通信技术当中最需要解决的一大问题，由于误码率很难在衰落状态下被降低，因此基站需要发射更高功率或在现有基础上使用其他带宽。但由于种种原因导致上述方法皆无法具体落实在实际运用当中，发射分集技术的出现将彻底解决这一问题。本文将主要介绍无线通信中存在的几大发射分集技术，并且简要介绍其具体应用。
关键词：无线通信；发射分集技术；应用
引言：所谓的分集技术简单来说指的就是利用各种各样的方式接收同一信号，该技术的运行成本较低且能够大大优化无线通信性能，因此在无线通信当中得到了广泛使用。发射分集技术就是在分集技术的基础之上，通过多副天线发射信号且保证信号能够在不同信道中独立衰落，最后合并接收到的所有信号，进而解决通信信道的时变衰落。本文则通过介绍无线通信中不同种类的发射分集技术及其应用，帮助人们加深对发射分集技术的认知。
一、时空发射分集
现阶段在无线通信当中经常使用的发射分集技术之一就是时空发射分集技术，该技术主要由发射天线和接收天线构成，一般情况下，发射天线为两副，接收天线为一副。基站使用两副发射天线发射信号，而移动台则负责使用接收天线接收信号。在此过程中，经由两副发射天线发射的信号已经被时空编码，最终移动台只用一副接收天线便可以合并两种信号。由于时空发射分集技术能够有效抑制通信信道的衰落，而其使用的高级调制手段能够使得复用因子数大大降低，因此该技术可以实现高分急增益，对解决通信信道衰落导致压缩系统容量问题起到一定的辅助作用。当前在第三代移动通信系统物理信道当中常常会使用这种由时空和编码相结合的发射分集方法，但事实证明若想实现高增益必须处于多径衰落信道当中，这也使得该技术的应用范围受到极大限制[1]。
二、延迟分集
简单来说时间分集与空间分集相互叠加即为延迟分集，由此也可以看出延迟分集具有操作简便的巨大优势，但在延迟分集技术当中，始终保持延迟误差估计的高敏感度，也就是说延迟分集技术当中无可避免的会出现延迟估计误差。而误差的出现将直接导致通信性能下降，甚至对实现分集增益产生一定抑制作用。除此之外，接收端在使用延迟分集技术接收信号的过程当中会出现延迟传送的情况，使得信号无法出现实时合并最终影响分集增益。因而在实际无线网络通信当中，延迟分集技术一般被运用在能够准确估计延时的通信系统当中。
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图1 延迟分集技术
三、时间转换发射分集
时间转换发射分集技术是当前最常运用在无线通信系统当中的一种分集技术，简单、便捷、高效是时间转换发射分集技术最主要的特点。该技术借助轮询时间片选择天线，虽然过程简单快捷但是在某种程度上也会影响其控制功率。控制功率需要建立在测量信噪比和估计信道的基础之上，接收端在估计信道的过程当中其实也是在估计多个时隙当中的导频信号[2]。时间转换分集技术的运用使得各时隙中的信号经由多副天线发射，也就是说信号需要经过多个传输路径，这也导致接收端必须同时估计多个信道，进而影响接收端的性能。基于此种情况，时间转换发射分集技术多运用在很少出现信噪比误差的控制功率算法中。
四、相移发射分集
所谓的相移发射分集技术可以被看做是频率分集加上空间分集。与时空发射分集技术相似，在相移发射分集技术当中也有发射天线两副、接收天线一副，但在两副发射天线当中使用的频率却大相径庭，因此接收端往往需要根据接收到不同信号中的频率对其加以区分，之后才能进入合并环节最终实现分集增益。相移发射分集与人为生成多普勒频移于通信信道中有着异曲同工之妙，也就是说相移发射分集技术能够有效消除迅速移动的接收端致使通信信道衰落并产生多普勒频移，通常情况下相移发射分集技术被运用在高速运动的接收端当中。
五、相位结合发射分集
相位分集加上空间分集即构成了相位结合发射分集技术，发送方配置天线的发射对应位置，使得接收端能够尽可能接受到最大能量的信号。相位结合发射分集技术将估计上下行链路中的信道进行统一处理，由于上下行链路在时分双工系统中传输频率相同，且基本呈对称状态，因此在时分双工系统当中最适宜使用此种发射分集技术[3]。
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图2 相位结合发射分集
六、正交发射分集
所谓的正交发射分集技术就是由码字分集加上空间分集，发送方为帮助接收方扩大分集增益，会为不同的天线配置码字，码字之间可能相同也可能不同。正交发射分集类似于时空发射分集，但在该技术当中需要在两副天线上进行时空正交编码，两副天线上的Walsh扩频码处于正交状态。通常情况下在郊外等空旷的通信环境中更适宜使用正交发射分集技术。
七、极化分集
级化分集具有实现简单、结构紧凑、节省空间等巨大优势。但极化分集当中需要通过两副以上的天线完成功率发射，因此信号功率必将会产生一定量的损失。由于受天线极化影响，极化分集技术中只有两种级化方式，分别为水平和垂直，也就是说在极化分集当中只能有两副天线，这对实现高分集增益产生了一定的限制。因此在对分集增益没有较高要求的通信系统当中更适合使用极化分集。
八、选择发射分集
选择发射分集技术比较容易实现，在选择发送天线时主要建立在反馈信息的基础之上，在接收到两副天线发送的导频信号之后，接收端将分别测量二者的强度并进行对比，以此为基础为基站周期性的推荐天线种类，帮助基站挑选出最适宜发送信号数据的天线[4]。由于通信信道衰落速度较缓的情况下，选择发射分集技术能够更加精准地估计信噪比，因此该技术也常常被用于运动速度较缓的接收端或通信信道衰落较慢的情况下。
九、Pre-Rake发射分集
在Pre-Rake发射分集技术当中接收端使用的算法将直接影响到无线通信系统的性能，因此在该技术当中主要采用最大合并比与Pre-Rake相结合的算法，同时在Pre-Rake发射分集技术当中天线数受限，导致其分集增益无法大幅度提升。所以一般情况下，在拥有固定分集数天线以及信道衰落多径数变化不大的情况下常常使用Pre-Rake发射分集技术。
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图3 Pre-Rake发射分集
结论：总而言之，由于无线通信当中移动终端设备的体积有限、成本有限，因此很难完成接受分集基站发射的全部信号，而发射分集技术的使用则突破这一困境。尤其是经过时间分集向空间分集的转变，大大提升了分集增益和分集的自由度，本文通过介绍当前运用在无线通信中的几大常见发射分集技术，以期帮助世人和相关研究者能够正确认识和了解发射分集技术及其重要作用，从而不断推动我国无线通信行业实现持久平稳发展。
参考文献：
[1]程健，陈明，程时昕. 无线通信中的发射分集技术的应用研究[J]. 电路与系统学报，2015，01:66-71+95.
[2]卓建荣，刘力军，宫兵. 现代无线移动通信中发射分集技术的应用研究[J]. 无线电通信技术，2015，06:13-15.
[3]池新生，郑宝玉，姚刚，陈建白. 试论发射分集技术在无线通信中的应用[J]. 电子与信息学报，2016，10:2314-2319.
[4]汤一彬，范乐昊，侯晓赟. 发射分集技术应用在无线通信中的分析[J]. 重庆邮电学院学报(自然科学版)，2016，S1:25-28.
论文作者:占志喜
论文发表刊物:《基层建设》2016年18期
论文发表时间:2016/11/22
标签：分集论文; 技术论文; 天线论文; 信道论文; 信号论文; 无线通信论文; 增益论文; 《基层建设》2016年18期论文;