支路,对选择式分集输出信噪比的贡献仅为总分集支路数的倒数倍。但是在实际应用中,由于难以测量信噪比,因而实际上是用(S+N)/N作为参考的。另外,实际所用的选择分集系统是无法以瞬时信噪比为基础进行工作的,但是它又必须被如此设计,以便择优电路的内部时间常数小于信号衰落速率的倒数。
(4)切换合并(Switching Combining)是选择式合并的简化版本!
接收机扫描所有的分集支路,并选择SNR 在特定的预设门限之上的特定分支。在该信号的SNR 降低到所设的门限值之下之前,选择该信号作为输出信号。当SNR 低于设定的门限时,接收机开始重新扫描并切换到另一个分支,该方案也称为扫描合并。由于切换合并并非连续选择最好的瞬间信号,因此他比选择合并可能要差一些。但是,由于切换合并并不需要同时连续不停的监视所有的分集支路,因此这种方法要简单得多,易于实现,只需要一个接收机。结构如下图:
2.2.2合并方式性能比较
最大比合并方案在收端只需对接收信号做线性处理,然后利用最大似然检测即可还原出发端的原始信息。其译码过程简单、易实现。合并增益与分集支路数N 成正比。
等增益合并,当N (分集重数)较大时,等增益合并与最大比值合并后相差不多,约仅差1dB(1.2589倍) 左右。等增益合并实现比较简单,其设备也简单。
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对选择合并和切换合并而言,两者的输出信号都是只等于所有分集支路中的一个信号。另外,它们也不需要知道信道状态信息。因此,这两种方案既可用于相干调制也可用于非相干调制。
考虑差分相移键控(DPSK)多重分集系统在恒参信道下误码率为:
1Pe(r)?e?r2?而在瑞利衰落信道下,平均误码率为:P e??0Pe(r)P(r)dr,其中r(g)为g的概率密度函数。
当无分集时(M=1),平均误码率为:
r?s111?rsro??P??P(r)P(r)dr??e??edr? e,10ess0s2ro2?2ro以选择式合并为例,当二重分集(M=2)时,平均误码率为:
rr?s?s121?rsroro?Pe,2???P(r)P(r)dr??e??(1?e)edr? 0ess0s2ro(1?ro)(2?ro)当平均信噪比时,r ?1则有:
o ?4(P)2Pe,2e,1当M=3时,则有:
Pe,3?24(Pe,1)3
同理可得出等增益合并与最大比值合并技术的平均误码率,如下表: 分集信号数 选择式合并 最大比值合并 等增益合并 M=2 Pe,2?4(Pe,1)2 Pe,2?2.5(Pe,1)2 Pe,2?2.5(Pe,1)2 M=3 Pe,3?24(Pe,1)3 Pe,3?4(Pe,1)3 Pe,3?6.4(Pe,1)3
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由表格对比可知,使用分集合并技术后误码率得到明显改善,而最大比值合并在三种合并技术中的平均误码率最小,性能最佳。
2.3分集改善效果简介
分集改善效果指采用分集技术与不采用分集技术两者相比,对减轻深衰落影响所得到的效果(好处)。为了定量的衡量分集的改善程度,常用标称改善效果,即用分集增益和分集改善度这两个指标来描述。
分集增益是指在某一累积时间百分比内,分集接收与单一接收时的收信电平差。这一电平差越大,分集增益越高,说明分集改善效果越好。
分集改善度是指在某一相对的收信电平时,单一接收与分集接收的衰落累积时间百分比之比。其比值越大,说明分集改善效果越好。在数字微波系统中,不管采用哪一种分集接收方式,都会使系统的有效衰落储备增加,即抗频率选择性衰落的能力增强。还能不同程度地改善带内失真,改善交叉极化鉴别度。
3.接收分集合并技术的性能仿真
3.1分别采用三种合并方式性能的比较
分别单独使用三种合并技术中的一种在二相相移键控(BPSK)瑞利衰落信道下二重分集的平均误码率进行仿真。
101010100-2-4-6BER1010101010-8-10-12-14-16simulation BPSK EGC L=2theory gngauss BPSKtheory reyleigh05Eb/N0 [dB]1015
图3.1 等增益合并(EGC)
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10101010BER0-2-4-61010101010-8-10-12-14-16simulation BPSK MRC L=2theory gngauss BPSKtheory reyleigh05Eb/N0 [dB]1015
图3.2 最大比值合并(MRC)
101010100-2-4-6BER1010101010-8-10-12-14-16simulation BPSK SEL L=2theory gngauss BPSKtheory reyleigh05Eb/N0 [dB]1015
图3.3 选择式合并(SC)
通过仿真对比我们可以发现,通过合并技术,随着信噪比的增加,对误码率的改善效果逐步增加,采用三种合并方式均能比不使用合并技术获得更好的传输效果,达到抗衰落功效。
3.2三种合并技术的性能仿真对比
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