空間分集

空間分集：也稱天線分集，是通信中使用較多的分集形式，簡單的説，就是採用多付接收天線來接收信號，然後進行合併。為保證接收信號的不相關性，這就要求天線之間的距離足夠大，這樣做的目的是保證了接收到的多徑信號的衰落特性不同。在理想情況下，接收天線之間的距離只要波長λ的一半就可以了。

傳統無線蜂窩系統的發射機和接收機天線是由很高的基站天線和貼近於地面的移動台天線所組成的。在這個系統中，移動台周圍的物體的反射和散射會導致信號的衰落。鑑於以上情形，Jakes推斷：如果天線間的間隔距離等於或大於半個波長，那麼從不同的天線上收到的信號包絡基本是非相關的。

天線分集合並的概念也被用於基站設計中。在每個蜂窩小區的中心，為了進行分集接收，裝備了多個基站接受天線。空間分集合並即可用於移動台也可以用於基站，還可以同時用於兩者。圖2-9為空間分集的一個通用框圖。

空間分集合並可以按接受方法分為以下四類：選擇性分集合並，反饋分集合並，最大比率合併，等增益分集合並。 ^[1] 

天線是移動通信中不可缺少的組成部分，具有十分重要的作用，它位於收發信機和電磁波傳播空間之間，並在這兩者間實現有效的能量傳遞。通過設計天線的輻射特性，可以控制電磁能的空間分佈，提高資源利用率，優化網絡質量。由於傳播環境的惡劣，無線信號會產生深度衰落和多普勒頻移等，使接收電平下降到熱噪聲電平附近，相位亦隨時間產生隨機變化，從而導致通信質量下降。對此，我們可以採用分集接收技術減輕衰落的影響，獲得分集增益，提高接收靈敏度。分集天線有空間分集、方向分集、極化分集和場成分分集等。

空間分集是利用多副接收天線來實現的。在發端採用一副天線發射，而在接收端採用多副天線接收。接收端天線之間的距離d≥λ/2（λ為工作波長），以保證接收天線輸出信號的衰落特性是相互獨立的，也就是説，當某一副接收天線的輸出信號很低時，其他接收天線的輸出則不一定在這同一時刻也出現幅度低的現象，經相應的合併電路從中選出信號幅度較大、信噪比最佳的一路，得到一個總的接收天線輸出信號。這樣就降低了信道衰落的影響，改善了傳輸的可靠性。該技術在模擬頻分移動通信系統（FDMA）、數字時分系統（TDMA）及碼分系統（CDMA）中都有應用。

空間分集接收的優點是分集增益高。 ^[2] 

天線作為移動通信的重要組成部分，在提高網絡性能、改善網絡質量等方面起着巨大的作用。天線技術發展迅速，天線的分集技術是提高系統增益的一個重要手段，分集方式有空間分集和極化分集等多種；為了工程和維護的方便，出現了可電調傾角的天線；為了保證天線方向圖不變形扭曲，發展了內置傾角天線。尤其近年的智能天線更是代表了移動通信天線技術的發展方向，它已經在實際應用中表現出了極大的優勢，但在加快波束賦型響應速度及切換等方面還需進一步的研究和改進。

多徑衰落和陰影衰落產生原因是不相同的。隨着移動台的移動，瑞利衰落隨信號瞬時值快速變動，而對數正態衰落隨信號平均值（中值）變動。這兩者是構成移動通信接收信號不穩定的主要因素，使接收信號被大大地惡化，雖然通過增加發信功率、天線尺寸和高度等方法能取得改善，但採用這些方法在移動通信中比較昂貴，有時也顯得不切實際。而採用分集方法即在若干個支路上接收相互問相關性很小的載有同一消息的信號，然後通過合併技術再將各個支路信號合併輸出，那麼便可在接收終端上大大降低深衰落的概率。分集的方法有空間分集、頻率分集、極化分集、角度分集、時間分集和分量分集等多種。在移動通信中，通常採用空間分集，因此這裏也就此方法進行討論。我們知道在移動通信中，空間略有變動就可能出現較大的場強變化。當使用兩個接收信道時，它們受到的衰落影響是不相關的，且二者在同一時刻經受深衰落谷點影響的可能性也很小，因此這一設想引出了利用兩副接收天線的方案，獨立地接收同一信號，再合併輸出，衰落的程度能被大大地減小，這就是空間分集，見圖所示。空間分集是利用場強隨空間的隨機變化實現的，空間距離越大，多徑傳播的差異就越大，所接收場強的相關性就越小。這裏所提相關性是個統計術語，表明信號間相似的程度，因此必須確定必要的空間距離。經過測試和統計，CCIR建議為了獲得滿意的分集效果，移動單元兩天線間距大於0.6個波長，即d>0．6λ，並且最好選在λ/4的奇數倍附近。若減小天線間距，即使小到λ/4，也能起到相當好的分集效果。 ^[2]