АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыСпецпроектыСтать автором
Сменить язык
О РУВИКИ

Схема разнообразия

undefined

Схема разнообразия — это метод повышения надёжности передачи сообщений за счёт использования двух или более каналов связи с различными характеристиками. Разнообразие преимущественно применяется в радиосвязи и является одним из распространённых методов борьбы с замираниями, сопомехами и предотвращения серийных ошибок. Метод основан на том, что отдельные каналы подвергаются замираниям и помехам в разные, случайные моменты времени, то есть они по крайней мере частично независимы. Могут передаваться и/или приниматься несколько версий одного и того же сигнала, которые затем комбинируются на приёмнике. Альтернативно может быть добавлен избыточный код коррекции ошибок, а отдельные части сообщения передаются по разным каналам. Техники разнообразия часто используют многолучевое распространение сигнала, что позволяет получить прирост от разнообразия, величина которого часто выражается в децибелах[1].

Техники разнообразия

Выделяют следующие классы схем разнообразия:

  • Временное разнообразие: Несколько версий одного и того же сигнала передаются в различные моменты времени. Кроме того, может добавляться избыточный код коррекции ошибок с опережением, и сообщение распространяется во времени с помощью битового интерливинга перед передачей. Это позволяет избегать серийных ошибок и упрощает коррекцию ошибок.
  • Частотное разнообразие: Сигнал передаётся по нескольким частотным каналам или распределён по широкому спектру, подверженному частотно-селективным замираниям. Примеры:
    • OFDM-модуляция в сочетании с интерливингом по поднесущим и коррекцией ошибок с опережением
    • Многочастотная модуляция, например прыгающая частота или DS-CDMA
  • Пространственное разнообразие: Сигнал передаётся по нескольким различным траекториям распространения. Для проводных систем этого можно достичь передачей по нескольким независимым проводам. Для беспроводных систем применяется антенное разнообразие с использованием нескольких передающих антенн (передающее разнообразие) и/или нескольких приёмных антенн (приёмное разнообразие). В последнем случае до дальнейшей обработки сигнала применяется метод комбинирования сигналов. Если антенны расположены далеко друг от друга, например на разных сотовых базовых станциях или точках доступа WLAN, это называют макроразнообразие или разнообразие по площадке. Если расстояние между антеннами соизмеримо с длиной волны, такое разнообразие называется микроразнообразие. Специальный случай составляют фазированные антенные решётки, используемые также для направления луча, MIMO-каналов и пространственно-временного кодирования.
  • Поляризационное разнообразие: Передается и принимается несколько версий сигнала через антенны с различной поляризацией. На приёмнике применяется метод комбинирования сигналов[2].
  • Многоабонентское разнообразие: Этот эффект достигается за счёт оппортунистического распределения пользователей как на передающей, так и на приёмной стороне[3]. В каждый конкретный момент времени передатчик выбирает среди всех потенциальных приёмников пользователя, обладающего наилучшими характеристиками канала. Приёмник обязан передавать оценку качества канала передатчику, чтобы последний смог реализовать многоабонентское разнообразие.
  • Кооперативное разнообразие: Достигается приобретением выигрыша от антенн за счёт взаимодействия распределённых антенн разных узлов сети.

Техники объединения сигналов

Главный элемент в системах связи с применением схем разнообразия — комбайнер, который обрабатывает избыточно принятые сигналы. Классическая классификация технологий комбайнинга предложена Бреннаном[4]:

  • Максимальное объединение по отношению сигнал/шум
  • Объединение с равным выигрышем
  • Последовательное/переключающее объединение
  • Объединение по выбору

Для объединения параллельно передаваемых избыточных последовательностей сигналов, например сетевых пакетов, в 2012 году был определён принцип временного объединения[5]. Как и в случае объединения по выбору, первым полностью полученным и корректным принимаемым пакетом становится тот, который сразу поступает на дальнейшую обработку, а более поздние дубликаты сразу отбрасываются. Такой подход позволяет "выигрывать" наиболее быстрому из избыточных каналов, что приводит к значительному росту эффективности, особенно в беспроводных приложениях[5].

Примечания

Ссылки