無(wú)線信道中信號(hào)功率的波動(dòng)非?？焖?。信號(hào)功率顯著下降時(shí)，信道處于衰落狀態(tài)。分集用于在無(wú)線信道中抵抗衰落。接收天線分集可在 SIMO 通道中使用。接收天線接收同一信號(hào)獨(dú)立的衰落狀態(tài)，并與這些信號(hào)相結(jié)合，使得合成信號(hào)的幅度變化小于任一天線的信號(hào)。通常使用獨(dú)立衰落信道數(shù)來(lái)描述分集的特征，這一數(shù)目也稱(chēng)為“分集階數(shù)”，并且如果同一發(fā)射天線針對(duì)所有接收天線的信道具有獨(dú)立的衰落特性，則分集與 SIMO 信道中接收天線的數(shù)量相等。發(fā)射分集適用于 MISO 信道并且已經(jīng)成為備受關(guān)注的研究領(lǐng)域。提取分集需要適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)發(fā)射信號(hào)。在接收機(jī)上使用合適的組合方案，以獲得分集增益。如果所有發(fā)射天線到同一接收天線的信道具有獨(dú)立的衰落特性，則該信道的分集與發(fā)射天線的數(shù)量相等。

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　　圖 2 給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的發(fā)射機(jī)分集方案實(shí)例，也稱(chēng)為 Alamouti 空時(shí)編碼。在指定的符碼周期，兩個(gè)天線同時(shí)發(fā)出兩個(gè)信號(hào)。在符碼周期 t1，分別從天線 0 和天線 1發(fā)送信號(hào)s0和s1，在下一個(gè)符碼周期 t2 內(nèi)， 天線 0發(fā)送信號(hào) -s1*，天線 1發(fā)送信號(hào) s0*，其中 ( )* 是復(fù)共軛運(yùn)算。這一序列如圖 2 所示。編碼是在空時(shí)編碼中完成的，也可在空頻編碼中完成。可使用兩個(gè)相鄰的載波(空頻編碼)來(lái)替代兩個(gè)相鄰的符碼周期。使用 MIMO 信道的分集需要將上述發(fā)射和接收分集相結(jié)合。如果每個(gè)發(fā)射接收天線對(duì)之間的信道獨(dú)立衰落，則分集順序與發(fā)射和接收天線的數(shù)量相等。

　　空間復(fù)用

　　空間復(fù)用可以為相同帶寬的信號(hào)提供線性增長(zhǎng)的傳輸速率，而且不會(huì)造成額外的功率損耗。

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　　圖 3 給出了含有兩個(gè)發(fā)射天線的簡(jiǎn)單的空間復(fù)用系統(tǒng)，這一概念可擴(kuò)展到更普遍的 MIMO 系統(tǒng)中。發(fā)射的比特流被去復(fù)用到兩個(gè)具有一半速率的子比特流中，由每個(gè)發(fā)射天線同時(shí)進(jìn)行調(diào)制和發(fā)射。例如在圖 3 中，在符碼周期 t1 內(nèi)，天線 0發(fā)射 符號(hào)s0，從天線 1 發(fā)射符號(hào)s1。在符碼周期 t2 內(nèi)， 天線 0 發(fā)射符號(hào)s2，天線 1 發(fā)射符號(hào)s3。因此，發(fā)射速率是 SISO 系統(tǒng)的兩倍。在最佳的信道條件下，接收機(jī)端接收到的信號(hào)的空間特性,可以被很好的分離。接收機(jī)根據(jù)信道信息可以對(duì)兩個(gè)同信道信號(hào)進(jìn)行區(qū)別和提取。進(jìn)行解調(diào)之后，子比特流能夠相互結(jié)合產(chǎn)生原始比特流。所以，空間復(fù)用所能提高的傳輸速率與發(fā)射接收天線對(duì)的數(shù)量成正比?？臻g復(fù)用還可用于多用戶(hù)格式，也就是空分多址或 SDMA。假設(shè)兩個(gè)用戶(hù)發(fā)射獨(dú)立的信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)均到達(dá)一個(gè)配有兩個(gè)天線的基站。該基站可以分離這兩個(gè)信號(hào)，以支持兩個(gè)用戶(hù)同時(shí)使用信道。這使容量能夠根據(jù)基站的天線數(shù)量和用戶(hù)數(shù)量成比例的增加。

　　波束賦形

　　在空間分集和空間復(fù)用中，通常認(rèn)為發(fā)射機(jī)不了解信道信息。當(dāng)發(fā)射機(jī)具備信道信息時(shí)，可改善系統(tǒng)性能。信道信息可以是完整的也可以是部分的。完整的信道信息意味著發(fā)射機(jī)已知信道矩陣。部分信息可能指的是瞬時(shí)信道的某些參數(shù)(例如矩陣信道的條件數(shù))或統(tǒng)計(jì)特性(例如發(fā)射或接收的相關(guān)特性)。圖 4 顯示了使用信道信息的預(yù)編碼框架。發(fā)射信號(hào)(S0，S1)與預(yù)編碼相乘，這可以解釋為波束賦形。經(jīng)過(guò)預(yù)編碼之后，兩個(gè)分離的數(shù)據(jù)流可從兩個(gè)發(fā)射天線同時(shí)發(fā)送，作為空間復(fù)用，但是矩陣編碼器將根據(jù)信道信息發(fā)生變化。假設(shè)發(fā)射機(jī)已經(jīng)知道發(fā)射相關(guān)矩陣，則可以使用相關(guān)矩陣的特征矩陣建立預(yù)編碼矩陣，以?xún)?yōu)化遍歷容量。將 2 X 2 預(yù)編碼矩陣表示為 W，則符碼周期 t1 內(nèi)的發(fā)射符碼為：

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　　同樣，可以使用預(yù)編碼矩陣表示發(fā)射符碼 x2 和 x3。在這個(gè)預(yù)編碼方案中，傳輸速率與發(fā)射接收天線對(duì)的數(shù)量成正比。

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