Makrodiverzita - Macrodiversity

V oblasti bezdrátové komunikace makrodiverzita^[1][2] je druh vesmírná rozmanitost schéma využívající několik antén přijímače a / nebo antén vysílače pro přenos stejného signálu. Vzdálenost mezi vysílači je mnohem delší než vlnová délka, naproti tomu mikrodiverzita kde je vzdálenost řádově nebo kratší než vlnová délka.

V mobilní síť nebo a Bezdrátové připojení k internetu „Makro-diverzita znamená, že antény jsou obvykle umístěny v různých základna weby nebo přístupový bod. Makro-rozmanitost přijímače je formou kombinování antény a vyžaduje infrastrukturu, která zprostředkovává signály z místních antén nebo přijímačů do centrálního přijímače nebo dekodéru. Makro-diverzita vysílače může být formou simulcasting, kde je stejný signál vysílán z několika uzlů. Pokud jsou signály vysílány přes stejný fyzický kanál (např. Kmitočet kanálu a šířící se posloupnost), vysílačům se říká, že tvoří jednofrekvenční síť - termín používaný zejména ve světě vysílání.

Cílem je bojovat blednutí a zvýšit sílu a kvalitu přijímaného signálu v exponovaných polohách mezi základnovými stanicemi nebo přístupovými body. Makro rozmanitost může také usnadnit efektivní vysílání a multicasting služby, kde lze použít stejný frekvenční kanál pro všechny vysílače vysílající stejné informace. Schéma diverzity může být založeno na makrodiverzitě vysílače (sestupné linky) a / nebo makrodiverzitě přijímače (vzestupné linky).

Příklady

• CDMA měkké předání:
  • UMTS měkčí předání.
• OFDM a vyrovnání ve frekvenční doméně (FDE) Jednofrekvenční sítě (SFN) jsou formou makrodiverzita vysílače používané ve vysílacích sítích, jako je DVB-T a DAB
  • Dynamické jednofrekvenční sítě (DSFN ), kde plánovací schéma dynamicky přizpůsobuje formace SFN podmínkám provozu a / nebo podmínkám přijímače
  • 802.16e předání makro diverzity (MDHO)
  • 3GPP dlouhodobý vývoj (LTE) multicast-broadcast single frequency network (MBSFN), což umožňuje efektivně odesílat stejná data do mnoha mobilních telefonů v sousedních buňkách.
  • Diverzita spolupráce, například 3GPP dlouhodobý vývoj (LTE) koordinovaný vícebodový přenos / příjem (CoMP), což umožňuje zvýšit datovou rychlost do mobilního zařízení umístěného v překrytí několika přenosových rozsahů základnové stanice.

formuláře

Základní forma makrodiverzity se nazývá makrodiverzita pro jednoho uživatele. V této formě komunikuje jeden uživatel, který může mít více antén, s několika základnovými stanicemi. Proto v závislosti na prostorovém stupni volnosti (DoF) systému může uživatel vysílat nebo přijímat více nezávislých datových toků do / ze základnových stanic ve stejném časovém a frekvenčním zdroji.

• Makrodiverzita pro jednoho uživatele
  • Makrodiverzita uplink
  • Downlinková makrodiverzita

V další pokročilejší formě makrodiverzity komunikuje více distribuovaných uživatelů s více distribuovanými základnovými stanicemi ve stejném časovém a frekvenčním zdroji. Ukázalo se, že tato forma konfigurace optimálně využívá dostupné prostorové DoF a tím značně zvyšuje kapacitu celulárního systému a kapacitu uživatele.

• Makrodiverzita pro více uživatelů
  • Macrodiversity více přístupový kanál (MAC)^[2]
  • Vysílací kanál Macrodiversity (BC)^[3][4]

Matematický popis

Typický scénář uplinkové komunikace pro více uživatelů s makrodiverzitou se třemi základnovými stanicemi (BS) a dvěma mobilními stanicemi (MS). Všechny BS jsou připojeny k jednotce zpracování back-haul (BPU).^[2]

Makrodiverzita pro více uživatelů MIMO uplinkový komunikační systém, který se zde považuje, se skládá z ${displaystyle scriptstyle N}$ distribuované jednotlivé uživatele antény a ${displaystyle scriptstyle n_ {R}}$ distribuované jednotlivé anténní stanice (BS). Po dobře zavedeném úzkopásmovém flatfadingu MIMO systémový model, vztah vstup-výstup lze uvést jako

${displaystyle mathbf {y} = mathbf {H} mathbf {x} + mathbf {n}}$

kde ${displaystyle scriptstyle mathbf {y}}$ a${displaystyle scriptstyle mathbf {x}}$ jsou přijímací a vysílací vektory a ${displaystyle scriptstyle mathbf {H}}$ a${displaystyle scriptstyle mathbf {n}}$ jsou macrodiversity channelmatrix a prostorově nesouvisející AWGN vektor šumu. Výkonová spektrální hustota AWGN hluk se předpokládá ${displaystyle scriptstyle N_ {0}}$. The ${displaystyle scriptstyle i, j}$th prvek ${displaystyle scriptstyle mathbf {H}}$, ${displaystyle h_ {ij}}$představuje koeficient vyblednutí (viz Blednutí ) z ${displaystyle scriptstyle i, j}$tou základní složkou, kterou v tomto konkrétním případě je vazba mezi${displaystyle scriptstyle j}$ten uživatel a ${displaystyle scriptstyle i}$th základnová stanice. Ve scénáři makrodiverzity

${displaystyle Eleft {left | h_ {ij} ight | ^ {2} ight} = g_ {ij} quad forall i, j}$,

kde ${displaystyle scriptstyle g_ {i, j}}$ se nazývá průměrný linkgain poskytující průměrný odkaz SNR z ${displaystyle scriptstyle {frac {g_ {ij}} {N_ {0}}}}$. Matice makrodiverzitního výkonového profilu^[2]lze tedy definovat jako

${displaystyle mathbf {G} = {egin {pmatrix} g_ {11} & dots & g_ {1N} g_ {21} & dots & g_ {2N} dots & dots & dots g_ {n_ {R} 1} & dots & g_ {n_ {R } N} end {pmatrix}}.}$

Původní vztah vstup-výstup lze přepsat z hlediska výkonového profilu makrodiverzity a tzv. Normalizované matice kanálu, ${displaystyle mathbf {H} _ {w}}$, tak jako

${displaystyle mathbf {y} = left (left (mathbf {G} ^ {circ {frac {1} {2}}} ight) circle mathbf {H} _ {w} ight) mathbf {x} + mathbf {n} }$.

kde ${displaystyle mathbf {G} ^ {circ {frac {1} {2}}}}$ je kořen element-wisesquare ${displaystyle mathbf {G}}$a provozovatel, ${displaystyle circ}$, představuje Hadamardovu multiplikaci (viz Produkt Hadamard ). The ${displaystyle scriptstyle i, j}$th prvek ${displaystyle mathbf {H} _ {w}}$, ${displaystyle h_ {w, ij}}$, splňuje podmínku danou

${displaystyle Eleft {left | h_ {w, ij} ight | ^ {2} ight} = 1 quad forall i, j}$.

Ukázalo se, že existuje funkční vazba mezi trvalý matice výkonového profilu makrodiverzity, ${displaystyle mathbf {G}}$ a výkon systémů víceuživatelských makrodiverzit při slábnutí.^[2] I když se zdá, že se makrodiverzita projevuje pouze ve výkonovém profilu, systémy, které se spoléhají na makrodiverzitu, budou mít obvykle jiné typy omezení vysílacího výkonu (např. Každý prvek ${displaystyle mathbf {x}}$ má omezený průměrný výkon) a různé sady koordinačních vysílačů / přijímačů při komunikaci s různými uživateli.^[4] Všimněte si, že výše uvedený vztah vstup-výstup lze snadno rozšířit na případ, kdy každý vysílač a / nebo přijímač mají více antén.

Viz také

• MIMO
  • Víceuživatelské MIMO
• Rozmanitost antény
• Programy rozmanitosti
• Kombinace rozmanitosti
  • Kombinace maximálního poměru
  • Selektivní kombinování
• Zisk rozmanitosti
• Mikrodiverzita
• Mnoho antén
• Distribuovaný anténní systém

Reference