Схема разнообразия

Методы повышения надежности связи

Наземная микроволновая радиосистема с двумя антенными решетками, настроенными на пространственное разнесение

В телекоммуникациях схема разнесения относится к методу повышения надежности сигнала сообщения за счет использования двух или более каналов связи с разными характеристиками. Разнесение в основном используется в радиосвязи и является распространенным методом борьбы с замиранием и внутриканальными помехами , а также для предотвращения всплесков ошибок . Он основан на том факте, что отдельные каналы испытывают замирания и помехи в разное случайное время, т. е. они, по крайней мере, частично независимы . Множественные версии одного и того же сигнала могут быть переданы и/или приняты и объединены в приемнике. Альтернативно, может быть добавлен избыточный код прямого исправления ошибок и разные части сообщения могут передаваться по разным каналам. Методы разнесения могут использовать многолучевое распространение , что приводит к выигрышу от разнесения , часто измеряемому в децибелах .

Техники разнообразия

Можно выделить следующие классы схем разнообразия:

• Временное разнесение : несколько версий одного и того же сигнала передаются в разные моменты времени. В качестве альтернативы добавляется избыточный код прямого исправления ошибок , и сообщение расширяется во времени посредством перемежения битов перед его передачей. Таким образом,избегаются пакеты ошибок , что упрощает коррекцию ошибок.
• Частотное разнесение : сигнал передается с использованием нескольких частотных каналов или распространяется по широкому спектру, на который влияет частотно-селективное замирание . Более поздние примеры включают:
  • Модуляция OFDM в сочетании с перемежением поднесущих и прямым исправлением ошибок
  • Расширение спектра , например, скачкообразная перестройка частоты или DS-CDMA .
• Пространственное разнесение : сигнал передается по нескольким различным путям распространения. В случае проводной передачи этого можно достичь за счет передачи по нескольким проводам. В случае беспроводной передачи это может быть достигнуто путем разнесения антенн с использованием нескольких передающих антенн ( разнесение при передаче ) и/или нескольких приемных антенн ( разнесение при приеме ). В последнем случаеперед дальнейшей обработкой сигнала применяется метод объединения разнесенных сигналов . Если антенны расположены далеко друг от друга, например, на разных базовых станциях сотовой связи или в точках доступа WLAN, это называется макроразнообразием или разнесением сайтов . Если антенны находятся на расстоянии порядка одной длины волны , это называется микроразнообразием. Особый случай — фазированные антенные решетки , которые также можно использовать для формирования диаграммы направленности , каналов MIMO и пространственно-временного кодирования (STC).
• Разнообразие поляризации : несколько версий сигнала передаются и принимаются через антенны с разной поляризацией.На стороне приемника применяется методобъединения разнесенных сигналов . ^[1]
• Многопользовательское разнесение : Многопользовательское разнесение достигается путем гибкого планирования пользователей либо на передатчике, либо на приемнике. ^[2] Оппортунистическое планирование пользователей осуществляется следующим образом: в любой момент времени передатчик выбирает лучшего пользователя среди кандидатов-приемников в соответствии с качеством каждого канала между передатчиком и каждым приемником. Приемник должен возвращать информацию о качестве канала передатчику, используя ограниченные уровни разрешения, чтобы передатчик мог реализовать многопользовательское разнесение.
• Кооперативное разнесение : обеспечивает выигрыш от разнесения антенн за счет взаимодействия распределенных антенн, принадлежащих каждому узлу.

Методы объединения

Важным элементом систем связи, применяющих схемы разнесения, является «Объединитель», обрабатывающий избыточно полученные сигналы. Комбайнерные технологии традиционно классифицируются по Бреннану: ^[3]

• Комбайнер с максимальным соотношением
• Сумматор с равным коэффициентом усиления
• Сканирующий/коммутирующий объединитель
• Объединение выбора

Для объединения параллельно избыточно передаваемых более длинных последовательностей сигналов, например сетевых пакетов , в ²⁰¹² году был определен принцип синхронного сумматора . более поздние избыточные пакеты будут немедленно отброшены после приема. При таком подходе всегда «побеждает» более быстрый из резервных каналов, что приводит к значительному повышению производительности, особенно в беспроводных приложениях. ^[4]

Смотрите также

• Пространственно-временное кодирование (STC)
• Синтез апертуры
• Кооперативное разнообразие
• Метод доступа к каналу
• зона Френеля
• Тропосферное рассеяние
• Разнообразие циклических задержек

Рекомендации

1. Сиамак Гадими (2 апреля 2019 г.), Дифференциальная кросс-поляризованная беспроводная связь , Научные исследования
2. Ф. Фукалас и Т. Хаттаб, «Многопользовательское разнесение с оптимальным распределением мощности при совместном использовании спектра при среднем ограничении мощности помех». 2014 г. 79-я конференция по автомобильным технологиям IEEE (весна VTC), май 2014 г.
3. Бреннан, генеральный директор (июнь 1959 г.). «Методы объединения линейного разнообразия». Труды ИРЭ . 47 (6): 1075–1102. дои : 10.1109/JRPROC.1959.287136. ISSN  0096-8390. S2CID  51655891.
4. Рентшлер, М.; Лаукеманн, П. (сентябрь 2012 г.). «Анализ производительности параллельной резервной WLAN». Материалы 17-й Международной конференции IEEE по новым технологиям и автоматизации производства (ETFA 2012), 2012 г. стр. 1–8. doi :10.1109/ETFA.2012.6489647. ISBN 978-1-4673-4737-2. S2CID  10130152.

Внешние ссылки

• Разнесенный прием. Справочная информация о разработке устройств разнесенного приема.