由於無線傳播環境的惡劣，在蜂窩行動通訊中，基站的發射訊號往往是經過多次反射、散射和折射才到達移動臺的接收端的。這樣很容易就造成了訊號的多徑衰落。在衰落環境中，多天線分集技術可以有效地改善無線通訊系統的效能。在3G系統中，多天線的發射分集是一個非常重要的關鍵技術。訊號通過多個空間上分開足夠遠的天線發射出去，實現空間分集。天線之間的間隔足夠遠，可以保證每個天線發射出去的訊號經過通道後所遭受的衰落是不相關的。WCDMA系統使用了開環和閉環發射分集技術。

一、開環發射分集

在WCDMA系統使用了兩種開環發射分集方案，分別是空分發送分集（STTD）和時間切換髮射分集（TSTD）。

空分發送分集（STTD）是將在非分集模式下進行通道編碼、速率匹配和交織的資料流在4個連續的通道位元塊中使用STTD編碼。STTD編碼方式如下圖所示。空分發送分集（STTD）除了同步通道（SCH）以外均可使用。

圖1　STTD編碼方式

時間切換髮射分集（TSTD）是根據時隙號的奇、偶，在兩個天線上交替傳送基本同步碼和輔助同步碼。例如奇時隙時用第1個天線傳送，偶時隙則用第2個天線傳送。採用TSTD，在移動臺中可以很簡單地獲得與最大比值合併相當的效果，大大提高了使用者端正確同步的概率，並縮短了同步搜尋時間。時間切換髮射分集（TSTD）專用於同步通道SCH。

二、閉環發射分集

專用物理控制通道（DPCCH）和專用物理資料通道（DPDCH）共同組成的專用物理通道，經擴頻/擾碼後被天線的特定複數加權因子W1和W2加權處理（加權因子由UE決定），使用者裝置根據接受到的下行公共導頻通道（CPICH）的某個時隙來估計各發送天線的通道響應。閉環發射分集的結構如下圖所示。

圖2　閉環發射分集示意圖

閉環模式發射分集關鍵是加權因子的計算，按加權因子計算方法不同分為兩種模式：模式一採用相位調整量，兩個天線發射DPCCH的專用導頻符號不同（正交）；模式二採用相位/幅度調整量，兩個天線發射DPCCH的專用導頻符號相同。

（1）閉環發射分集模式一

在使用者端，若對應的時隙號為奇，則第二個天線的通道響應先旋轉90度再計算，若時隙號為偶則不旋轉。基站端則實際使用相鄰的且處於不同旋轉集的兩個時隙所對應的相位調整量，進行第二個天線的相位調整。當通道變化速率較低時，本模式實際可起到2 bit反饋控制的效果，而當通道變化速率較大時，也有一定的平滑作用。

（2）閉環發射分集模式二

使用者裝置在計算調整權前不進行預旋轉，基站也不做響應的處理。為獲得最佳效能，使用者端的每一個時隙都從剩餘組合中挑選最佳調整值，以確定當前時隙應該上傳的控制位元，而非4個時隙算一次。基站端採用的也是連續調整，即在每個傳送時隙調整而非4個時隙算一次，為此，基站實際使用的是4個與各個控制位元相對應的最新接收位元。

在發射分集模式一中所需的調整量只有相位可被量化為1bit；而在模式二中，既有相位又有幅度，用4bit表示，其中前3bit對應相位，有8種可能取值，幅度僅有1bit。

三、比較分析

在開環發射分集中，使用多根天線，引入了一種預定的分集形式。開環發射分集的優勢是可以不需要信令開銷，同時能夠將移動臺複雜度保持在一個較低的程度，但這種方式有明顯的缺點，就是沒有利用通道資訊。

當用戶處於多徑分量較少的低移動環境中時，發射分集的影響較大而在高速率運動中，效能的改善基本可以忽略，在這種環境中，多徑分量影響了下行鏈路的正交性，因此也就影響了發射分集的效能。閉環發射分集模式一在在車速低於50km/h的環境中Eb/No增益比開環分集高0.5dB，閉環發射分集模式效能在車速低於30km/h的環境中基本優於閉環模式一約1 dB，但隨著車速增加，模式二效能迅速惡化，與模式一趨同。

如果WCDMA基站下行鏈路發射總功率為20W，最大路徑損耗為157 dB，下行吞吐率為650kbit/s，才用2×10W的發射分集時，同樣的路徑損耗可以支援的資料吞吐率為1030 kbit/s，容量增益為2 dB，如果保持下行吞吐量不變，則允許的路徑損耗可以增加到162 dB，覆蓋增益為5 dB。如果上行鏈路是覆蓋受限時，我們不可能利用這個覆蓋增益去擴充套件小區的大小，但可以用它來減小基站的發射功率。

在基站的下行鏈路上，通過提供TSTD、STTD等多種分集方式，使UE的RAKE接收路徑的數目和質量得到提高，從而增加覆蓋範圍，提供系統容量，減少基站數目。

四、結束語

在WCDMA系統逐漸成熟的今天，下行發射分集技術在WCDMA網路中的實際運用的狀況有待我們共同探討與研究。