接著上一部分《無線通信中的信號衰落問題介紹(一)》,這一部分我們主要介紹解決慢衰落的分集方法。
一、分集技術(shù)
1、時域分集技術(shù)
前向糾錯(FEC)是一種用于在不可靠的通信信道上控制數(shù)據(jù)傳輸錯誤的技術(shù)。通過使用糾錯碼(ECC)以冗余的方式對消息進(jìn)行編碼,可以檢測和糾正一定數(shù)量的比特錯誤。
系統(tǒng)編碼(如左圖所示)傳遞未修改的輸入和冗余位。
非系統(tǒng)編碼僅傳遞編碼后的位。
前向糾錯碼(FEC)主要分為兩大類:
分組碼(Block codes)
卷積碼(Convolutional codes)
缺點:它會占用傳輸容量。這種編碼只能糾正有限數(shù)量的比特。這導(dǎo)致了一個可以工作的連接和一個無法工作的連接之間的差異非常細(xì)微。
由于編碼只能用于糾正隨機(jī)位置上的有限數(shù)量的錯誤,因此在許多比特錯誤以成塊形式出現(xiàn)時,它并不是處理慢衰落的一個好方法。
2、頻域分集
傳播信道取決于所使用的頻率。這意味著在兩個不同的頻率上,衰落低谷不會同時發(fā)生。
解決方案是將交織與跳頻相結(jié)合,以便每個解碼后的突發(fā)信號都能獲得來自不同信道的數(shù)據(jù)。
如果所有基站都以隨機(jī)方式改變頻率,那么由于各信道上的干擾并不相同,這將對干擾產(chǎn)生良好的影響。
缺點:需要更多的帶寬。
3、極化分集
兩個天線之間的傳播信道在垂直極化和水平極化下是不同的。這意味著垂直極化和水平極化下的衰落低谷不一定同時發(fā)生。
解決方案是使用兩個天線和采用不同極化的接收器。
這通常用于雙向分集。
缺點:需要更多的硬件……
4、空間分集
接收到的信號是同一信號在不同相位/延遲下的多個副本的組合。在一個位置上的衰落低谷并不意味著在另一個方向上短距離內(nèi)信號也處于衰落低谷。
解決方案是使用多個天線和接收器。
這通常用于四向分集(與極化分集相結(jié)合)。
缺點:需要比極化分集更多的硬件……
5、分集增益
使用雙向或四向分集帶來兩個好處:
在靜態(tài)環(huán)境中,兩個天線接收到相同的信號,但噪聲是不相關(guān)的
在衰落(多徑)環(huán)境中,改善程度取決于衰落的類型和環(huán)境。由于極化和距離的不同,兩個天線不會接收到完全相同的信號。這意味著多個分支上的衰落低谷不會同時發(fā)生。增益范圍在5到15分貝之間。
6、MIMO介紹
如果兩股信息流具有不同的極化方式,那么它們就有可能通過空氣進(jìn)行傳輸。
當(dāng)環(huán)境存在多徑效應(yīng)時,接收器會多次接收到相同信號,但每次的幅度和延遲都不同。
當(dāng)感興趣的信號在多個分支中多次接收到時,可以使用數(shù)字算法來分離多個數(shù)據(jù)流。
可以傳輸不止一個數(shù)據(jù)流,這被稱為多輸入多輸出(MIMO)。
下一部分我們將介紹數(shù)據(jù)和語音是如何傳播的。