通信算法02

分集

方式1：分集是在多条路径上传输相同的数据，接收端通过分集合并技术，抵抗信道衰落，提高传输可靠性，降低误码率。是指传输多个信号副本来提高接收信号正确判决率的方法。分散传输，集中接收。同一信号，不同通道。

常用的分集技术主要有：宏分集和微分集

宏分集：多基站分集，用于蜂窝系统的分集技术。宏分集中，将多个基站设置在不同的地理位置和不同的方向上，同时和小区内的一个移动台进行通信，只要在各个方向上不是同时受到阴影效应或地形的影响而出现严重的慢衰落，就可以保证通信不中断，是一种减少慢衰落的技术。

微分集：减少快衰落影响的分集技术，微分集采用的主要技术有：空间分集、极化分集、频率分集、场分量分集、角度分集、时间分集等分集技术。

空间分集：任意两个不同的位置上接收同一信号，当距离足够大时两处的信号衰落不相关，即快衰落具有空间独立性，空间分集也被称为天线分集；

频率分集：频率间隔大于信道相关带宽的两个信号的衰落不相关，因此可利用多个频率传送同一信息。

极化分集：两个不同极化的电磁波具有独立的衰落；

角度分集：接收端利用方向性天线接收不同方向来的信号分量，这些信号分量具有独立的衰落特性；

时间分集：不同时间区间重发信号，只要各次发送的时间间隔足够大，各发送信号所出现的衰落则是彼此独立的。

复用

复用是指在多条独立路径上传输不同的数据，充分利用系统资源，提高系统容量、即总数据率。不同的信号，同一个通道。在发送端，将多个独立信号合成为一个多路信号，叫做复用；在接收端，将多路信号分解成各个独立信号的过程，叫做解复用。

复用主要分为频分多路复用和时分多路复用，另外还有码分复用、空分复用等。

空分复用：同一频段在不同空间上得到重复利用，基本的技术就是采用自适应阵列天线实现空间分割，在不同的用户方向上形成不同的波束。

频分复用：载波带宽划分为多种不同频带的子信道，每个子信道可并行传输一路信号。

时分复用：在交互时间间隔内在同一信道上传送多路信号

码分复用：每个信道作为编码信道实现位传输。

波分复用：使用不同波长同时传输多路光波信号，WDM用于光纤信道。

多址

FDMA, TDMA, CDMA, SDMA, OFDMA

频分，时分，码分，空分，正交频分，

分集和复用：分集需要在接收端合并，复用需要在接收端分离检测，分集提高传输可靠性，复用提高有效性，两者相互矛盾；

复用和多址：存在多址一定就存在复用，复用针对资源，用以提高容量；多址针对用户，用于识别不同用户。

5G相关

应用场景

eMBB：增强型移动带宽

URLLC：超高可靠超低时延通信

mMTC：海量机器通信

性能指标

1ms 的时延，10Gbps的数据传输速率，100每平方公里连接数

关键技术

增强覆盖技术：使用高频段信号，但是损耗较大，提升覆盖可以增大功率以及上下行频谱共享。

提高效率技术：调制编码技术，massive MIMO，新多址技术，灵活双工和全双工

降低时延技术：优化无线覆盖，免去授权调度等

Massive MIMO

分集增益，复用增益，频谱效率，指向性的波束成形，高能量效率

TDD与FDD

时分双工(TDD):上下行使用不同的时隙进行传输；频分双工(FDD)：上下行数据同时传输，使用不同的频率资源。

TDD：使用时分双工技术时，只要基站和移动台之间的上行和下行时间间隔不大，小于信道相干时间，可以根据互易性估计信道特征。对于一般的FDD技术，一般上下行频率间隔远大于信道相干带宽，几乎无法利用上行信号去估计下行，也无法利用下行估计上行。大规模MIMO系统中，TDD模式下，导频序列长度只需要满足大于用户数，则下行信道可利用互易性从上行信道估计中得到，FDD模式需要进行上行和下行两次信道估计，导频序列长度需要分别满足大于用户数和大于基站天线数。

TDD可以灵活设置上下行转换时刻，实现不对称的上下行业务带宽；不需要昂贵的收发隔离器；TDD和FDD相比难以处理高速移动的场景，因为移动台速度越快，多普勒扩展导致信道相干时间变短，从而产生快衰落。TDD系统覆盖范围半径要小，由于上下行时间间隔缘故，基站覆盖半径明显小于FDD基站。