
【電】 space diversity
airspace; interspace; space; vacuum; void
【化】 space
【醫】 keno-; space
【電】 diversity
空間分集(Spatial Diversity)是無線通信系統中用于對抗多徑衰落的核心技術之一。其英文術語由"spatial"(空間的)與"diversity"(分集)構成,國際音标标注為/ˈspeɪʃəl daɪˈvɜːsɪti/。該技術通過部署多個空間分離的天線,利用電磁波傳播路徑的獨立性,實現信號接收質量的提升。
在工程實現中,空間分集依據天線排布方式可分為水平分集與垂直分集。當相鄰天線間距達到電磁波波長的4倍以上時,不同天線接收到的信號經曆獨立衰落概率顯著增加。接收端采用最大比合并(MRC)或選擇合并(SC)算法處理多路信號,使系統誤碼率降低約10²量級。
該技術已廣泛應用于4G/5G基站部署(如3GPP TS 36.300标準)、衛星通信系統(ITU-R P.618建議書)及物聯網低功耗廣域網(LoRaWAN協議)。根據IEEE通信協會2023年度報告,采用空間分集的MIMO系統可使頻譜效率提升至傳統單天線系統的3-5倍。
典型應用場景包括:
參考文獻: IEEE Transactions on Wireless Communications, vol.22, no.5 3GPP Technical Specification 36.300 V15.9.0 ITU-R Recommendation P.618-14 (2023)
空間分集是無線通信中用于對抗信號衰落的一種技術,通過利用信號在空間上的獨立性來提升傳輸可靠性。以下是詳細解釋:
空間分集(Space Diversity),也稱天線分集,其核心是通過多根天線接收或發送同一信號。由于信號在不同空間位置的衰落特性不同,通過合并或選擇最優信號,可有效減少多徑效應和信號衰落的影響。
天線間距要求
為保證信號不相關性,接收天線間距需滿足一定條件。理想情況下,市區環境中天線間距應滿足:
$$
d = 0.5lambda
$$
郊區環境中為:
$$
d = 0.8lambda
$$
其中$lambda$為信號波長。
信號合并方式
空間分集接收
接收端使用多根天線接收信號,通過合并電路選擇最優信號輸出。例如在微波通信中,垂直高度不同的天線可接收同一信號并合成。
空間分集發送
發送端采用多根天線發射信號,接收端通過分集技術處理,常見于MIMO系統。
通過上述技術,空間分集成為現代無線通信系統(如4G/5G)中的關鍵技術之一,尤其在提升信道容量和可靠性方面發揮重要作用。
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