分集技术的根源在抵抗多个入射波在天线端造成的破坏性干扰带来的衰落。这包括通过改变接收信号的相位、天线简单的移动，或者开关另一个天线来提升信号的质量。这里列出一些有创意的分集思想。但是，很长时间以来人们都认为最佳分集性能要求不同天线信号之间解相关。著名的Clarke方程认为水平面上全方向的情况，两个源天线表现出J₀（kd）给出的复杂的相关系数，其中J₀是0阶一类贝塞尔函数，d是天线间的水平距离。在小距离时，这个方程预测了相当强的相关信号，这是不利的。但是，通过适当的相位联合天线信号可以获得更好的解相关，来构建定向模式。Boyle（见参考文献［Boyl02b］）提出了一个简单的分析，表明两个源之间合适的移相可以带来正交模式，来达到全方位方案的最小相关性。实际中，对偶极子来说，考虑它们间的互动，逆向阻抗矩阵可以计算出适度复杂的电压来应用，目的是去相关。

Sibille和Fassetta使用了一种比较方法，尝试着用角度分集来优化天线性能。他们得出，虽然对一个给定的情况，入射波的角度谱很少时候是全方向的，但是对使用这个阵列的所有可能的情况进行平均时得到的角度谱是全方向的。从天线设计的角度来说，对全方向情况达到最好的不相关是最合乎逻辑的选择。因为缺乏方位角和仰角的相关性的模式可分析性，天线之间的相关系数取决于角度谱。另外它还表明切换波束阵列对一个额外的空间分集很敏感，当不同的波束的相位中心不重合时，将这个空间分集附加到角分集上。

一个5.2GHz下的室内测试的结果表明即使是角度相近的波束也可以获得小相关系数。从天线模式的知识得知，对方位角的拉普拉斯角度谱计算相关系数可以获得相当好的结果。

1.手机的分集

当分集天线用在手机上，由于天线技术和安置方法不同，不同的天线端口显示了不同的增益。事实上，小的终端增益确实很小，整个手机和周围实时的环境都能影响辐射。平均效率增益的概念，不只包括天线模式，也包括接收的角度功率谱，考虑到这两者对简单的品质的影响，在某一特定方面表现了天线的性能。Takada和Ogawa扩展了这个概念，手机中的多天线接口来实现多元化（见参考文献［OgTa00］）。假设其服从瑞利衰落，他们提出了分析方程，来计算输出SNR概率密度p（γ）和对MRC分级的平均BERpe:

式中，λ₁和λ₂是平均分支功率;γ是联合以后的瞬间输出SNR。

从这两个方程可以给出分集天线增益的两个概念，作为与各向同性天线相比需要的SNR表示，无论是在给定的中断概率（慢衰落）或是给定的平均BER（快衰落）。从一个简单的例子得出，根据所选择的定义，分集天线的增益可能差别显著，这要求对安置在手机上的分集天线的提升类型有清晰的认识。

Kotterman在2140MHz下进行试验，用类似手机的设备模仿室内到室外的过程，目的是评估两个位置相近的天线的相关性。在10MHz BW下仿真的每0.3λ测量脉冲响应，抽取数据可以得到短期内接收功率和快衰落功率的相关系数。这个系数一般在0.5以下，图5.14表示从分集性能来看，大多数情况下天线信号可以被认为相关性很好。正如预期的一样，一对距离稍远的天线的相关系数会小一点;但是，不只是空间方差，辐射图样的特点和它们之间的不同也可以解释这一点。用户手的影响也很重要，如两个分支天线间功率的差异。这种区别明显对分集性能不利，进一步的测试应该真实地比较网络的BER和分集增益，如参考文献［OgTa00］中建议的那样。

图5.14 具有两个天线的手机的相关系数的测量直方图（如参考文献［KPOE01］，BS1是BS的数量）

最近，回荡室技术正在哥德堡发展，由Per Simon Kildal的团队和Bluetest AB进行工作，目的是测试DECT手机在无线环境中的分集性能（见参考文献［OrBK04］）。因为室内和工作中的模型内的电磁波的高度散射特征，考虑时可以认为多径情况是各向同性的，可以作为分集性能测试的参考使用。测量在两个不同的手机上进行，都使用了内置天线。可以发现，实现的分集增益在1％的累计概率内与预期的6dB很相近，如图5.15所示。这个值低于11dB的理论增益，对于使用过的瑞利衰落和天线完全不相关下的分集技术来说，这个是使用测量天线信号所能达到的最大值。对使用了分集的手机可以观察到一个适度的损失，这是因为开关前后设置天线信号水平阈值的变化。另外，在短天线间隔可以看到一个明显的分集增益的降低，因为阻抗负载的损失带来了较差的天线辐射效率。

2.极化性和混合分集

除了空间、角度、模式分集外，极化分集也是一种有前景的且在小型手机上可实现的分集技术。一方面，不同极化性的天线表现出很低的相关性，另一方面，使用传统的合作极化阵列可能会获得尺寸的减小。然而，不相等的分支功率可能会严重降低分集的性能，这不仅取决于天线的特点，也受周围情况的影响。为了研究这个问题，Lozano等人在大学建筑中少数视距和非视距情况下使用两个正交极化的天线在1.8GHz和2.5GHz下进行信道的测量（见参考文献［LoMT02］）。结果证实极化性之间有很好的不相关性（所有情况下都小于0.5），同时认识到在这种特殊的情况下模式分集会叠加到极化分集上，这是因为天线的固有特点（偶极子）。用测量信号仿真等增益组合或者MRC表明联合后莱斯特性有点增强了，尤其是视距情况下的垂直极化。最后，仿真的分集增益确实非常明显，在7～14dB之间。

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图5.15 DECT手机的分集性能（见参考文献［OrBK04］）

另一个混合空间分集的应用在数字电视接收（DVB-T标准）上进行了成功的实验。给TV广播移动接收信号提出了一些挑战，比如不可能达到使用Yagi屋顶天线得到的较大的天线增益，市区内建筑物造成的视距距离间的障碍，可快速移动带来的多普勒效应。在过去的项目里已经证明分集接收带来明显的附加增益，使得接收更加有利。论文［GZSP04］描述了在巴黎进行的一个实验，使用了全分集接收，每个子载波的MRC都独立，如图5.16所示，其中使用了两个天线的设定。第一个是由两个在汽车顶部相互垂直的对数周期的偶极子组成。然后是一对正交极化的宽带天线，置于相对的汽车窗户上。记录下信号的质量（BER或者PER）的图案，然后在巴黎市内几个地点进行比较，或者使用一个或者每一对的两个天线。结果表明在分集接收下可以使TV图片质量得到较大提高，尤其是使用窗户上的天线。这个观察结果会被顶端天线的较差辐射图样干扰，这是由金属顶端的反射结合水平极化造成的结果。

作者和其他人进行固定的室内DVB-T接收的测试，目的是利用分集评估提高室内天线的覆盖潜在性（见参考文献［FSCL05］）。用垂直和水平极化的全向天线，以及垂直和水平极化的定向天线进行系统的测量。这个测量同时研究了空间、极化和角度分集，希望能用两分支的天线获得一个明显的性能提升。结果证明在建筑物深处的情况下，渗透性的水平极化是明显的首选，一般情况下空间极化要优于角度极化。由于后处理分析只在总接收功率上进行而不是在每个子载波的复杂接收信号上，因此现在的结果还不完全，最后使用全分集接收的测量可以获得一个完整的结果。

先前描述的DVB-T接收机使用了分集接收，在所有为64QAM-OFDM调制的DVR-T新到的子载波上安置了MRC，这基于特别设计的芯片。Tanaka和同事在两篇合作的论文（见参考文献［TITT04］，［TITO04］）中研发了另一种技术，基于纯模拟电路，目的是在天线分支上实行自适应机制。这种方法的优点是在射频水平为分集处理提供了很简单的硬件电路，避免了基带处理带来的复杂度和损耗。建议的电路设计使用了变化容量的偶极子作为每个天线分支的基本调谐元素，随后两个输出信号用硬件固定的方式结合，发送到接收机，如图5.17所示。

图5.16 DIBCOM信号处理板的结构，如［GZSP04］

图5.17 自适应电阻负载结合电路的原理

很明显控制每个分支的电容值并不足以控制独立权重的幅度和相位，即是次优解。比较MRC、SC和建议的计划，得到的最好结果表明后者粗略地等于SC。但也表明，性能损失的主要原因是从接收机输入端看等效天线系统的配套不完善。针对此问题一种提升方法是当独立权重的相位旋转表现极大的敏感度等，即靠近天线实际的工作点，加一个匹配电路，用来获得最佳匹配效应。分集天线的增益结果近似等于MRC。

3.超宽带的分集

最后，直到最近，接收机在窄带衰落减轻的背景下进行的许多有关分集的研究实际应用，因为其中分集增益已知也很有利。但是，无线通信越来越趋向于宽带，目的是获得更高的传输速率。在这个背景下分集的优势需要重新审视。超宽带的情况特别引人注意，一方面是因为严格的发射功率限制鼓励了提高利用链路空闲的技术;另一方面，因为对于极端的带宽，很需要一种实际综合的分集原理的研究。实践中，作为窄带分集的对立面，没有唯一的方法来定性分集增益，因为带宽的大小和选择的波形进入到正在考虑的物理层方案。Sibille考虑了接收机原理的特点，定义了输出信号的空间变化的相关函数（见参考文献［Sibi04］）。根据事实，天线信号只会同步或者不同步，完全相等或者不相等，输出信号表现出强烈的空间相关或者快速的空间不相关，如图5.18所示。这些特点与在UWB信道的多径分集有直接关系。完全相关性和快速去相关都找到了各种可能性的直接例证，和相应的接收机结构来使用UWB分集。第一点是通过合适的同步接收信号来获得能量增益。第二点是使用几个发射天线获得信号的复用，以及正确的解复用或者空间去相关带来的接收数据流。

图5.18 UWB空间相关性（ρ_SS，ρ_SR，ρ_RC和ρ_MBO分别表示同步传感器、同步参考、rake联合和多频带OFDM，更多细节参考参考文献［Sibi04］）

Liu等人也考虑了多频带OFDM的特殊情况，从实验的空间变化信道测量表明，典型的办公室室内环境下，不同子载波充分的去相关可以通过一个距离小于3cm的内置传感器来获得。