数字集群通信系统的设计除遵从移动通信系统设计的原则外，还应重点考虑到数字信道传输的特殊问题。

    在移动环境中的数据传输除了受设备本身的静态性能影响外，还要受周围环境条件和电波传播特性不稳定而产生的误码影响。移动信道误码性能是设计的一个基本问题，可以说，移动信道的误码性能直接决定了一个数字移动通信系统的质量好坏。
    在进行一个数字集群移动通信系统的设计时，首先必须充分了解移动信道的误码性能，然后根据实际需要和实现可能性确定系统的三个基本设计参数：

    通信概率

    服务等级(比特误码率)

    相应的输入信号电平或载频功率与接收机噪声功率比(C／N)。

    根据这三个参数和系统所处环境进行电波传播特性的理论分析与场强计算，以便预测出数字移动通信系统的具体覆盖范围。
    数字集群移动通信系统的通信概率具体算法及覆盖范围具体确定方法与模拟制集群移动通信系统相同，可按模拟集群移动通信系统的公式进行推算。

    数字集群移动通信系统覆盖范围的计算过程主要为下述内容：
    根据要求的比特误码率确定所需最低平均输入信号电平Pmin或平均载噪比(C／N)；
    根据所要求的位置通信概率确定接收机所需要的输入信号电平的增加量；
    采用计算模拟信号传输方法，根据发信端的有效辐射功率及路径损耗来确定通信距离。

6.1.2  数字信道的误码特性
    对一个数字集群移动通信系统，达到准确、完善的设计是十分困难的，因为对数字集群移动通信传输系统的影响因素很多。我们在设计中，所考虑的移动信道误码性能，它是多径衰落、阴影效应、汽车火花干扰等影响因素的一个非常复杂的函数。同时，它也与设备的静态性能，即编码格式、调制方式、收发信设备特性、载频偏移及数字传输方式等因素密切相关。
(1)．产生的原因
    影响数字移动信道误码性能的主要原因：
    多径衰落和阴影效应引起被接收信号电乎下降到接收机前端噪声电平；
    人为噪声(汽车火花)干扰；
    多径传播的各个分量波的延迟时间与传输信号的脉冲宽度可以相比拟时而引起的被传输数字信号的失真，以致产生误码。
    了解上述产生的误码特性，对系统设计将有很大帮助。
(2)．误码特性
    在无线信道中，因为存在有多径传播效应而产生瑞利衰落，由此产生的误码是客观存在的。在数字信号传输中，除了瑞利衰落引起误码性能恶化外，火花干扰和阴影效应也是产生误码的重要因素。尤其是当信道同时存在瑞利衰落和阴影效应时，其误码性能恶化程度更大。因此，在验证和完善我们的数字集群移动通信系统设计时，先搜集下列资料进行理论分析和计算：
    城市汽车火花噪声与误码性能的原始资料。
    有关瑞利衰落和阴影效应对误码性能影响的原始资料。
    当无线信道因有多径传播效应而产生瑞利衰落时，接收机接收数字信号的误码特性可由下式表示：
    Pe(S)＝O.5exp(-qSR) 

    上式中：Pe(S)是信号包络为S时的误码率；
            S是以mV为单位的信号包络幅度；
            q  是待定常数；
            R是待定常数。
    如果以工作频率为165MHz的接收机为例，当接收灵敏度为0.5mV(12dB信纳比)，传输
速率为4800bit／s，直接调制频偏为2.4kHz时，利用拟合法不难求出9和R值分别为48.6和1.9。

    前面已提到在数字信号传输中，除了上述的瑞利衰落引起严重误码外，火花干扰和阴影效应也是导致误码的重要因素。图6.1表示了信道同时存在瑞利衰落和阴影效应时，误码性能恶化的预测情况：图中sL为慢衰落标准偏差，sL不同，误码性能的恶化程度亦不同。

    当慢衰落标准偏差sL6L很小时，误码率与仅有瑞利衰落存在时情况相同；

    当sL为6dB，Pe＜l0-2时，其误码性能与仅存在瑞利衰落时恶化了4dB左右；

    当sL为12dB，Pe＜10-2时，误码性能与只有瑞利衰落时恶化约13dB。

    从总趋势来看，误码率以10倍／10dB的斜率下降，这与仅存在瑞利衰落时的情况基本相同。

图6.1  瑞利衰落与阴影效应同时存在时的误码预测性能

    图6.2(a)、(b)表示了由汽车点火系统所产生的火花干扰噪声对误码性能的影响。由图可见，误码率随传输速率变化比较剧烈，在相同的信号电乎下，当传输速率提高一
8倍，误码率上升1-2个数量级。如果在4800bit／s速率下，VHF频段的火花干扰引起的误码率与瑞利衰落引起的误码串特性基本相一致。如果把传输速率继续提高，那么误码率迅速增大。但是在UHF频段，从图6.2的(a)、(b)中当传输速率为1200bit／s时，在相同信号电乎下，UHF频段的火花干扰噪声产生的误码率要比VHF频段产生的误码率小，这是由于UHF频段火花噪声电乎比VHF频段火花噪声电乎低24dB的结果。但是，随着传输速率的提高，误码率上升速度非常快，当传输速率为4800bit／s时，UHF频段和VHF频段内的火花干扰噪声引起的误码率非常接近。

图6.2  火花干扰引起的误码性能与传输速率关系图

    在瑞利衰落、阴影效应和火花干扰同时存在时，数字传输信道的误码特性，可采用类似上述统计分析方法预测。如图6.3所示。在工程设计中，为了保证在任何条件下均能满足给定的通信质量要求，必须预测出上述几种主要影响误码性能的因素。

图6.3  火花干扰引起的误码性能与传输速率关系图

(3)．降低误码率的方法
    由前所述，由于受瑞利衰落、阴影效应和火花干扰因素的影响，移动数字传输的误码性能受到严重恶化，故在进行工程设计中，必须采用相应的有效措施加以解决和改善。
a.  采用分集接收技术
    众所周知，一个受到衰落的信道所接收到的信号通常都是由几个具有不同时延、不同相位的多径平面波叠加而成的合成波。采用分集接收方法的原理是基于产生瑞利衰落的多径传输效应本身的各个路径信号同时出现衰落的概率极小的特点。若在接收端设法同时获得2组或2组以上的这种合成波，并且彼此互不相关，则根据上述原理可知，由于几组合成波的和产生相互补偿作用，使得这个和的衰落概率远小于一组合成波单独衰落的概率。采用适当的合成方法将几种合成波叠加起来，即可达到提高通信质量的目的。
    分集接收方法主要有：空间分集、频率分集、极化分集、角度分集、时间分集等。
    双重空间分集

    接收端两接收天线之间保持有足够间距，就可减少两接收信号问的相关性，利用这一原理，架设两副彼此保持一定距离的天线，并接上各自的接收机，再将各接收机的信号合成起来。由于这种方法的简便、经济等特点，而得到了广泛的应用。
    双重频率分集

    在发信端，利用不处于同一相关带宽内的两个载频频率，发信机同时发射同一信息；在接收端，利用两个对应不同频率接收机接收这两个载有同一信息的信号，解调后合成。由于采用两个载频使频谱利用率降低。
    双重极化分集

    基站分设两个不同极化天线同时发射同一信息，由移动台对应的两个不同极化天线同时接收包含同一信息的两种极化分量Ex和Ey，利用Ex和Ey之间的互不相关性，将其合成起来。由于发信机功率分给了两个天线，因而这种方法发信功率被减半。
    双重角度分集

    在接收端采用两个定向天线以指向不同方位，使其在不同角度接收彼此独立但包含同一信息的信号。将接收信号合成。这种方法用于移动台比用于基站台更加有效，但这种方法只适用于10GHz或更高频率上。
    双重时间分集

    在不同时问间隔内多次发射同一信息，而使其在接收端得到两个非相关的衰落信号。时间分集方法有利于减少瑞利衰落地区的交调干扰，其缺点对处于信号平均值很低或深衰落很大地区的移动台，时间分集的作用不明显。
    在上述改善移动数据传输质量的诸多方法中，由于双重空间分集接收可以使接收信号提高后，即可有效地改善快衰落和平滑信道衰落，从而大大降低数字信号的误码率；另外；该技术年可显著改善由于时延散布特性产生的不可减少误码串特性。因而双重空间分集接收系统被广泛应用。
b.  采用误码控制技术
    在改善移动数字传输误码特性的手段中，还有一种行之有效的技术，即误码控制技术，它是通过采用误差检测、纠错编码及自动要求重发等技术措施来降低误码的方法。
c. 其它方法
    利用多台发信机进行同时发射的技术，即同一信息通过几个发信支路，经适当处理后同时发射出去，在接收端经简单信号合成。这种方法由于各支路信号彼此互不相关，大大减小合成信号的衰落程度，从而大大提高了通信质量。
    数字集群移动通信系统的设计，除前述几个关键特性应予以特别注意外，其它设计程序、方法、标准等均与模拟集群移动系统设计相类似。