空间分集接收利用信号在空间上的不相关性提高通信系统的性能，一般采用双分集天线能得到3dB的增益 。目前，在CDMA系统中分集发射技术也日益得到重视 。
在3GPP的WCDMA协议中，涉及到六种分集发射方法：空时分集发射（STTD：Space Time Transmit Diversity）、时间切换分集发射（TSTD：Time Switched Transmit Diversity）、两种闭环分集发射模式、软切换中的宏分集、以及站点选择分集发射（SSDT：Site selection diversity transmit） 。分集发射利用了不同基站或同一基站中不同位置的天线发射信号到达移动台的不相关性，借助移动台的Rake分集接收功能，分别接收由不同天线或不同基站发出的信号再进行分集合并，提高系统性能 。信道编码、速率匹配和交织是在非分集模式下进行的 。时间切换分集发射只用于同步信道，根据奇数时隙和偶数时隙的信号用不同的天线发射 。这两种分集发射不需要移动台反馈信道质量信息，属于开环分集发射 。两种闭环分集发射模式需要移动台的反馈信息，信道编码、交织和扩频与非分集模式相同，扩频后的复数信号送到两个发射天线，并被天线的特定加权因子w1和w2加权 。通常情况下加权因子为复数 。加权因子(即对应的闭环模式1下的相位调整量和闭环模式2下的相位/幅度调整量)由移动台决定 。移动台利用上行专用物理控制信道把必要的信道信息传给基站 。
在软切换过程中，可以通过两个甚至三个基站同时向一个移动台发射同样的信号，这是一般的宏分集发射 。此外还可以进行站点选择分集发射 。站点选择分集发射是软切换下的另一种宏分集方法，其操作过程如下：移动台从激活集中选择一个小区作为主小区，其它小区为非主小区 。主要目的是只从主小区进行下行发射，从而降低在软切换模式下多发射带来的干扰 。第二个目的是在没有网络参与下获得快速位置选择，从而保证软切换的优势 。为了选择一个主小区，给每个小区都分配一个临时标识符(ID)，移动台周期性地通过上行信道为所连接的小区发送主小区ID，被移动台选择为非主小区的小区将停止发射 。
MIMO天线系统和空时编码在3GPP的高速下行分组接入方案中提出了MIMO（Multiple Input Multiple Output）天线系统，这种系统在发送和接收方都有多付天线，可以认为是双天线分集的进一步扩展，但MIMO还引入编码重用 (Code re-use)方法，用相同的信道化码和扰码调制多个不同的数据流，假如基站发射端采用M付天线和N个扩频码，则一个高速的数据流被分为M×N个子数据流，每个扩频码对M个子数据流进行扩频，相同扩频码扩频的M路数据分别送到相应的M付天线，在送往天线发射之前各路要加上相互正交的导频，最后用同一扰码加扰 。这样同时发射出去的各路数据所用的扩频码和所用的发射天线不会完全一致 。在接收端也用了多付天线 。对于扩频码不同的数据流，可以利用扩频码的正交性分离出来 。但对于采用相同扩频码的各个数据流，就要靠不同天线信号在无线信道中的不相关性来区分 。假如接收端有P付天线，而且采用了L个支路（finger）的Rake接收机，可以认为数据经过M×P×L个无线信道到达接收端，接收端利用M个导频对每付天线的数据进行L条支路的信道估计补偿，然后把对应同一天线的数据进行Rake合并 。这就是采用了空域信号处理的二维Rake接收技术 。为了保证相同扩频码的各个子数据流能有效分离，各天线的间隔距离要比较大，以保证信号的不相关性，甚至MIMO系统在没有直射径的瑞利衰落条件下工作得更好 。MIMO天线系统能提供14.4Mb/s甚至21.6Mb/s的数据传输速率，同时也能提高系统容量 。但MIMO天线系统会造成移动台和基站复杂性的增加，在2G频段下，UE上四个天线排列的线性距离需7.5厘米以获得非相关性，研究结果表明，带有四付天线的移动台的复杂度是单天线的2倍 。
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