基本介紹
- 中文名：頻率分集
- 外文名：frequency diversity
介紹,實現原理,作用及特點,典型套用,
介紹
頻率分集是將調製在不同載波頻率上的同一路信號進行合併，從而帶來信號增益的一種接收技術。頻率分集又分為同頻率分集和異頻率分集。
頻率分集是在發信端將一個信號利用兩個間隔較大的發信頻率同時發射，在收信端同時接收這兩個射頻信號後合成，由於工作頻率不同，電磁波之間的相關性極小，各電磁波的衰落機率也不同。頻率分集抗頻率選擇性衰落特別有效，但付出的代價是成倍地增加了收發信機，且需成倍地多占用頻帶，降低了頻譜利用率。
實現原理
頻率分集的工作原理是基於在信道相干頻寬之外的頻率上不會出現同樣衰落的結論。在理論上不相關信道產生同樣衰落的機率是各自產生的衰落機率的乘積。
在以擴頻技術為基礎的CDMA系統中，由於信號的頻寬遠遠大於系統的相關頻寬，從而使得同一地點接收到的信號發生的衰落在系統頻寬內互不相關。也就是說，CDMA系統中不可能在同一地點發生所有頻率上的衰落，因此寬頻CDMA信號解擴後，某一頻率點上的衰落對整個信號的影響是很小的。所以，CDMA系統的寬頻傳輸特性本身就具有頻率分集效應，擴頻增益越大，系統得益也越大。
頻率分集是採用兩個或兩個以上具有一定頻率間隔的微波頻率同時傳送和接收同一信息，然後進行合成或選擇，利用位於不同頻段的信號經衰落信道後在統計上的不相關特性，即不同頻段衰落統計特性上的差異，來實現抗頻率選擇性衰落的功能。實現時可以將待傳送的信息分別調製在頻率不相關的載波上發射，所謂頻率不相關的載波是指當不同的載波之間的間隔大於頻率相干區間，即載波頻率的間隔應滿足:式中：率分集的分集改善係數
.
-------------------------------（1-1）
式中--------兩個載頻頻率之差（GHz）
F--------衰落因子
式（1-1）只有滿足≥5時有效，它的使用範圍為
2GHz ≤≤11GHz
30㎞≤≤70㎞
/≤0.05
當採用兩個微波頻率時，稱為二重頻率分集。同空間分集系統一樣，在頻率分集系統中要求兩個分集接收信號相關性較小(即頻率相關性較小)，只有這樣，才不會使兩個微波頻率在給定的路由上同時發生深衰落，並獲得較好的頻率分集改善效果。在一定的範圍內兩個微波頻率f1與f2相差，即頻率間隔△ f=f2-f1越大，兩個不同頻率信號之間衰落的相關性越小。
作用及特點
根據衰落的頻率選擇性，當兩個頻率間隔大於信道頻寬相干頻寬時，接收到的此兩種頻率的衰落信號不相關，市區的相關頻寬一般為50kHz左右，郊區的相關頻寬一般為250kHz左右。而CDMA的一個信道頻寬為1.23MKz，無論在市區還是郊區都遠遠大於相關頻寬的要求，所以CDMA的寬頻傳輸本身就是頻率分集。頻率分集是採用兩個或兩個以上具有一定頻率間隔的微波頻率同時傳送和接收同一信息，然後進行合成或選擇，利用位於不同頻段的信號經衰落信道後在統計上的不相關特性，即不同頻段衰落統計特性上的差異，來實現抗頻率選擇性衰落的功能。
頻率分集與空間分集相比較，其優點是在接收端可以減少接受天線及相應設備的數量，缺點是要占用更多的頻帶資源，所以，一般又稱它為帶內(頻帶內)分集，並且在傳送端可能需要採用多個發射機。
典型套用
頻率分集技術本質上是一個以不同載頻平行工作的系統。在具體實現時,頻率分集通過在一個重複周期內以不同載頻“ 同時”或“ 分時”發射若干子脈衝。在接收時，再把多個頻率的回波經不同的接收通道在信號處理器中進行對齊相加處理。頻率分集的雷達系統具有一些突出的優點。諸如， 可增加發射功率， 突破單個發射機的功率限制； 在接收通道中， 各個頻率的回波信號經非相參積累，可提高信噪比， 改善檢測性能； 頻率分集平滑回波信號的起伏， 改善因目標閃爍和多徑效應產生的距離和角跟蹤誤差；還能增強反乾優能力以及提高可靠性等。頻率分集的主要設計參數是，頻率分集去相關頻率間隔、 頻率分集的通道數、頻率分集在接收機中哪個部位實現等，這些參數與接收機中捷變頻等性能有著密切的關係。
