1、分集概念

在移動(dòng)無(wú)線電環(huán)境中信號(hào)衰落會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重問(wèn)題。

隨著移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)，瑞利衰落隨信號(hào)瞬時(shí)值快速變動(dòng)，而對(duì)數(shù)正態(tài)衰落隨信號(hào)平均值（中值）變動(dòng)。

這兩者是構(gòu)成移動(dòng)通信接收信號(hào)不穩(wěn)定的主要因素，它使接收信號(hào)大大地惡化了。

雖然通過(guò)增加發(fā)信功率、天線尺寸和高度等方法能取得改善，但采用這些方法在移動(dòng)通信中比較昂貴，有時(shí)也顯得不切實(shí)際;

而采用分集方法即在若干個(gè)支路上接收相互間相關(guān)性很小的載有同一消息的信號(hào)，然后通過(guò)合并技術(shù)再將各個(gè)支路信號(hào)合并輸出，那么便可在接收終端上大大降低深衰落的概率。

通常在接收站址使用分集技術(shù)，因?yàn)榻邮赵O(shè)備是無(wú)源設(shè)備，所以不會(huì)產(chǎn)生任何干擾。

分集的形式可分為兩類(lèi)，一是顯分集，二是隱分集。

下面僅討論顯分集，它又可以分為基站顯分集與一般顯分集兩類(lèi)。

基站顯分集是由空間分離的幾個(gè)基站以全覆蓋或部分覆蓋同一區(qū)域。

由于有多重信號(hào)可以利用，就大大減小了衰落的影響。

由于電波傳播路徑不同，地形地物的陰影效應(yīng)不同，所以經(jīng)過(guò)獨(dú)立衰落路徑傳播的多個(gè)慢衰落信號(hào)是互不相關(guān)的。

各信號(hào)同時(shí)發(fā)生深衰落的概率很小，若采用選擇分集合并，從各支路信號(hào)中選取信噪比最佳的支路，即選出最佳的基站和移動(dòng)臺(tái)建立通信，以消除陰影效應(yīng)和其他地理影響。所以基站顯分集又稱(chēng)為多基站分集。

一般顯分集用于抑制瑞利衰落，其方法有傳統(tǒng)的空間分集、頻率分集、極化分集、角度分集、時(shí)間分集和場(chǎng)分量分集等多種方法。

2、分集與合成

分集特性決定于分集分支的數(shù)量和接收分集之間的相關(guān)系數(shù)。

四種常用的合成技術(shù)：最大比合成技術(shù)（MRC），等增益合成技術(shù)（EGC），選擇合成技術(shù)（SEC），轉(zhuǎn)換合成技術(shù)（SWC）。

這些合成技術(shù)是天線技術(shù)中重要的組成部分，但由于超出本教材的范圍，此處就不再做具體介紹了。

在移動(dòng)通信中，通常采用空間分集和極化分集，分集增益可在5dB左右。

下面就對(duì)這兩種方法進(jìn)行討論。

3、空間分集

空間分集是利用場(chǎng)強(qiáng)隨空間的隨機(jī)變化實(shí)現(xiàn)的。

在移動(dòng)通信中，空間略有變動(dòng)就可能出現(xiàn)較大的場(chǎng)強(qiáng)變動(dòng)。

空間的間距越大，多徑傳播的差異就越大，所收?qǐng)鰪?qiáng)的相關(guān)性就越小，在這種情況下，由于深衰落難得同時(shí)發(fā)生，分集便能把衰落效應(yīng)降到最小。

為此必須確定必要的空間間隔。

垂直天線間隔大于水平天線間隔。目前工程中常見(jiàn)的空間分集天線由兩副（收/發(fā)，收）或者三副（收，發(fā)，收）組成。

4、極化分集

在前面已經(jīng)介紹了電磁波的極化現(xiàn)象。

目前在越來(lái)越多的工程中廣泛使用了極化天線。天線通過(guò)兩種極化——水平極化和垂直極化——而用一個(gè)頻率攜帶兩種信號(hào)。

理論上，由于媒質(zhì)不引入耦合影響，也就不會(huì)產(chǎn)生相互干擾。

但是在移動(dòng)通信環(huán)境中，會(huì)發(fā)生互耦效應(yīng)。這就意味著，信號(hào)通過(guò)移動(dòng)無(wú)線電媒質(zhì)傳播后，垂直極化波的能量會(huì)泄漏到水平極化波去，反之亦然。幸運(yùn)的是，和主能流相比，泄漏能量很小，通過(guò)極化分集依舊可以得到良好的分集增益。

極化分集天線的最大優(yōu)點(diǎn)在于只需安裝一副天線即可，節(jié)約了安裝成本。

5、空間分集和極化分集的比較

極化分集最大的好處是可以節(jié)省天線安裝空間，空間分集需要間隔一定距離的兩根接收天線，而極化分集只需一根，在這一根天線中含有兩種不同的極化陣子。

一般空間分集可以獲得3.5dB的鏈路增益。

由于水平極化天線的路徑損耗大于垂直極化天線（水平極化波的去極化機(jī)會(huì)大于垂直極化波），因此對(duì)于一個(gè)雙極化天線，其增益的改善度比空間分集要少1.5dB左右。

但雙極化分集相對(duì)空間分集在室內(nèi)或車(chē)內(nèi)能提供較低的相關(guān)性，因此又能獲得比空間分集多1.5dB的改善。

比較起來(lái)，雙極化接收天線的好處就是節(jié)省天線安裝空間。

作為發(fā)射天線，如果基站收發(fā)天線共用，且采用雙極化方式，則采用垂直和水平正交極化陣子的雙極化天線和采用正負(fù)45度正交極化陣子雙極化天線相比較（假設(shè)其它條件相同），在理想的自由空間中（假定手機(jī)接收天線是垂直極化），手機(jī)接收天線接收的信號(hào)前者好于后者3dB左右。

但在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，考慮到多徑傳播的存在，在接收點(diǎn)，各種多徑信號(hào)經(jīng)統(tǒng)計(jì)平均，上述差別基本消失，各種實(shí)驗(yàn)也證明了此結(jié)論的正確。

但在空曠平坦的平原，上述差異或許還存在，但具體是多少，還有待實(shí)驗(yàn)證明，可能會(huì)有1-2dB的差異。

綜上所述，在實(shí)際應(yīng)用中，兩種雙極化方式的差別不大，目前市場(chǎng)上正負(fù)45度正交極化天線比較常見(jiàn)。