单天线模式下的分集接收

摘要：针对平衰信道下传统单天线散射系统的通信质量下降的问题，设计了一种频率分集与时间分集相结合的一种分集接收方案，给出了具体的实现思路与参数的取舍原则，并搭建了硬件测试平台，利用SR5500信道仿真器进行测试。结果表明，该分集接收方案对解决信道平衰带来的分集不充分现象有着明显的改善，且实现复杂度没有明显的增加，具有一定的应用价值。

关键词：分集接收 平衰 频率分集 时间分集

中图分类号：TN926.4 文献标识码： A 文章编号：1007-9416（2015）07-0000-00

在瑞利衰落条件下，最有效的抗衰落措施是分集接收，它能利用各分集支路接收信号的不相关性获取分集效果，使接收机检测信号的信噪比提高，从而降低误码率。常用的分集方式有空间分集、角分集、频率分集以及时间分集等[1]。

为降低系统成本、提升设备机动能力的轻型散射站基本采用三单形式（单发射机、单接收机、单天线），分集方式采用单纯的频率分集，如带内频率分集、自适应选频等构造方式，正常信道条件下也可获得四重分集效果。但是，信道特性变化会引起频点间相关性的波动，对于实际获取的分集效果有着很大的影响，特别是在二径平衰的条件下系统能力大幅下降。

为提高三单散射系统的抗衰落性能，解决抗深平衰的问题，拟采用频率分集与其它分集方式结合的方式来平滑信道衰落，达到提升其抗平衰能力的目的。考虑对站型及战术使用性不受影响，采用频率分集与时间分集结合是相对合理的方式[2，3]。

1 基本实现方案

采用频率分集与时间分集相结合的方案，如何构造信号形式，即保证发挥系统分集的性能，又能够兼容传统的散射处理技术是设计的重点。传统的带内四频体制的处理框图如图1所示。

时间分集即将同一信息分别在不同的时间段发送，在接收端将其进行对齐合并，当发送时间段间信道特性不相关时，即可获取分集效果。基于以上考虑，对传统分集接收方案仅作如下修改，调制部分时间分集信号的构造与接收部分的信号分离与合并，即可获取客观的分集性能。以四重带内频率分集结合两重时间分集的方式为例，介绍系统的修改。

1.1调制端的发射信号构造方式

为在接收端更简单的分离信号，发射端仍然采用不同的载波承载各分集支路信息，调制端构造遵循如下原则：信号分离采用频分；相邻载波承载不同时段的发送信息；不影响传统的纠错编码与调制成型。

若设计的时间分集距离为Td，调制端需将纠错后的码流及其延迟Td的数据同时送入成型模块，然后按照传统的成型即可，图2表示8支路分集信号在时域的分布情况，其中A、B分别代表时间间隔Td的数据。图3中描述了8支路分集信号的频域分布情况。

1.2接收端的构造

根据发送端的构造形式可以看出，接收端只需将信号在8个独立的频点进行分离，然后通过延迟对齐，即可得到类似带内频率分集的8路独立的分集信号。系统的定时恢复与系统的抗多径设计均可以采用采用传统的处理方案，基本不需要对其进行调整。接收端的信号处理修改部分如图4所示。

2 技术优势

相对传统的频率分集而言，本方案具有两大优势：

（1）占用带宽增长不明显，各支路独立性明显增强；新增时间分集的四支路与原四路信号采用插空分布，占用系统带宽仅增加1个频点，不影响原信号间的相关性；相邻支路间具有频率与时间双重的不相关影响，独立性可明显增强。即使在频率间存在一定相关性时，时间分集也会起到支撑作用。

（2）抗多径能力不受影响；由于时间分集支路采用频分方式，无论多径跨越几个符号，均为相邻信号可采用传统的分离多径方式。若在时间上分离，当出现跨符号的码间干扰时，将会造成难以解调的后果。

3 性能测试

为验证三单站方案改进的可行性，搭建了试验平台，采用SR5500信道模拟器进行变参信道仿真，（测试频率4700MHz，相邻频点间隔3.5MHz，信息速率256kbps，时间分集距离0.25s，信道衰落速率2Hz）测试结果证明，若分集时间足够2重时间分集+4重频率分集的抗快衰落能力与传统8重分集完全相同，在典型频率选择性衰落信道条件下分集重数为8重，在典型平坦衰落信道情况下分集重数为2重，在20MHz相关带宽情况下可保有四重的分集能力，因此这种站型的传输稳定性得到很大的提升，在传输时延允许且计算功率分散（空间分集的大站）的情况下链路中断概率几乎可与采用空间分集的大站相比拟。如图5所示。

4 结语

采用上述方案的频率分集与时间分集结合的方式，虽然会对系统的交调有一定的要求，占用较多的信道资源，但在实现复杂度、与传统处理算法的结合方面以及分集性能方面均有明显的优势。在兼容传统的散射处理技术上具有更强的适应能力，因此，本方案是在单天线模式下平滑信道衰落的可行方案，特别适合于轻型单天线散射站的波形设计。

参考文献

[1]张明高.对流层散射传播[M].北京：电子工业出版社，2003.

[2]李荣海，任香凝.数字对流层散射传输技术新动向综述[J].无线电通信技术，2007，33（3）：8-10.

[3]韩明钥，徐松毅.ldpc码在对流层散射通信中的性能分析[J].无线电通信技术，2008，34（4）：16-18.

[4]李志勇.对流层散射通信时间分集技术研究[J]. 无线电工程，2013.43（12）：17-20.

收稿日期：2015-06-19

作者简介：宋迎东（1982―），男，河北河间人，硕士学历，微波散射通信专业部，工程师，研究方向：无线通信。