无线通信中的信号衰落问题介绍(二)

接着上一部分《无线通信中的信号衰落问题介绍(一)》，这一部分我们主要介绍解决慢衰落的分集方法。

一、分集技术

1、时域分集技术

前向纠错（FEC）是一种用于在不可靠的通信信道上控制数据传输错误的技术。通过使用纠错码（ECC）以冗余的方式对消息进行编码，可以检测和纠正一定数量的比特错误。

系统编码（如左图所示）传递未修改的输入和冗余位。

非系统编码仅传递编码后的位。

前向纠错码（FEC）主要分为两大类：

分组码（Block codes）

卷积码（Convolutional codes）

缺点：它会占用传输容量。这种编码只能纠正有限数量的比特。这导致了一个可以工作的连接和一个无法工作的连接之间的差异非常细微。

由于编码只能用于纠正随机位置上的有限数量的错误，因此在许多比特错误以成块形式出现时，它并不是处理慢衰落的一个好方法。

2、频域分集

传播信道取决于所使用的频率。这意味着在两个不同的频率上，衰落低谷不会同时发生。

解决方案是将交织与跳频相结合，以便每个解码后的突发信号都能获得来自不同信道的数据。

如果所有基站都以随机方式改变频率，那么由于各信道上的干扰并不相同，这将对干扰产生良好的影响。

缺点：需要更多的带宽。

3、极化分集

两个天线之间的传播信道在垂直极化和水平极化下是不同的。这意味着垂直极化和水平极化下的衰落低谷不一定同时发生。

解决方案是使用两个天线和采用不同极化的接收器。

这通常用于双向分集。

缺点：需要更多的硬件……

4、空间分集

接收到的信号是同一信号在不同相位/延迟下的多个副本的组合。在一个位置上的衰落低谷并不意味着在另一个方向上短距离内信号也处于衰落低谷。

解决方案是使用多个天线和接收器。

这通常用于四向分集（与极化分集相结合）。

缺点：需要比极化分集更多的硬件……

5、分集增益

使用双向或四向分集带来两个好处：

在静态环境中，两个天线接收到相同的信号，但噪声是不相关的

在衰落（多径）环境中，改善程度取决于衰落的类型和环境。由于极化和距离的不同，两个天线不会接收到完全相同的信号。这意味着多个分支上的衰落低谷不会同时发生。增益范围在5到15分贝之间。

6、MIMO介绍

如果两股信息流具有不同的极化方式，那么它们就有可能通过空气进行传输。

当环境存在多径效应时，接收器会多次接收到相同信号，但每次的幅度和延迟都不同。

当感兴趣的信号在多个分支中多次接收到时，可以使用数字算法来分离多个数据流。

可以传输不止一个数据流，这被称为多输入多输出（MIMO）。

下一部分我们将介绍数据和语音是如何传播的。