Kombinace rozmanitosti - Diversity combining
Kombinace diverzity je technika použitá ke kombinaci více přijatých signálů zařízení pro příjem diverzity do jediného vylepšeného signálu.
Různé techniky
Lze rozlišit různé techniky kombinování rozmanitosti:
- Kombinace stejného zisku: Všechny přijaté signály jsou součteny soudržně.
- Ve velkých systémech s fázovanými poli se často používá kombinace maximálního poměru : Přijaté signály jsou váženy s ohledem na jejich SNR a poté sečteny. Výsledná SNR poskytuje kde je SNR přijímaného signálu .
- Přepínaná kombinace: Přijímač přepne na jiný signál, když aktuálně vybraný signál klesne pod předem definovanou prahovou hodnotu. Toto se také často nazývá „Kombinování skenování“.
- Kombinace výběru : Z N přijatých signálů je vybrán nejsilnější signál. Když jsou N signály nezávislé a Rayleighovy distribuované , ukázalo se , že očekávaný zisk diverzity je , vyjádřený jako poměr výkonu. Proto jakýkoli další zisk rychle klesá s rostoucím počtem kanálů. Jedná se o efektivnější techniku než kombinované kombinování.
Někdy se používá více než jedna technika kombinování - například šťastné zobrazování používá kombinaci výběru k výběru (obvykle) nejlepších 10% obrázků, následovaných kombinací vybraných zisků se stejným ziskem.
Byly navrženy další techniky kombinace signálů pro redukci šumu a našly uplatnění v biofyzice jedné molekuly , chemometrii mimo jiné disciplíny.
Kombinace načasování
Když se zaměříme na bezdrátový přenos delších signálních sekvencí, jako jsou například ethernetové pakety, lze pozorovat specifické výkonové charakteristiky týkající se zisku diverzity na paralelním redundantním bezdrátovém přenosovém systému. Pro „kombinování časování“ jsou datové pakety redundantně a současně odesílány přes paralelní cesty. Na přijímací straně je z větví vybrán první přicházející paket a okamžitě zpracován směrem ke konečné aplikaci. Další kopie paketu - pokud dorazí - jsou zahozeny. Tento typ kombinátoru po detekci se nazývá „kombinátor časování“, protože okamžitého zpracování prvního příchozího paketu je dosaženo významného zlepšení výkonu.
Přepínaný kombinující příklad obousměrného rádia
V pozemním mobilním rádiu , kde komunikují namontovaná na vozidle a ruční rádia s rádiem základnové stanice na jedné frekvenci, je prostorové rozmanitosti dosaženo tím, že je na různých místech několik přijímačů. Kombinace diverzity nebo hlasování v obousměrných rádiových systémech je metoda pro zlepšení dosahu zpětné vazby od vysílaček a mobilních rádií.
Přijímače jsou připojeny k zařízení označovanému jako komparátor hlasování nebo volič.
Hlasovací komparátor provede vyhodnocení všech přijatých signálů a vybere nejpoužitelnější přijatý signál. V opakovacích systémech je volený signál znovu vysílán. V simplexních systémech jde do reproduktoru konzoly na základnové stanici. Zvuk z přijímače, který není hlasován, je ignorován. Hlasovací komparátory v analogových systémech FM mohou přepínat mezi přijímači v desetinách nebo setinách sekundy (rychleji než jedna slabika). Dokud se srozumitelný signál dostane do jediného přijímače v systému, opakovaný zvuk nebo zvuk odeslaný do reproduktoru konzoly bude srozumitelný.
V tomto uspořádání jsou přijímače na vzdálených místech připojeny k hlasovacímu komparátoru soukromými telefonními linkami, kanálem v bance kanálů D4 na DS1 nebo analogovým kanálem mikrovlnného základního pásma.
Jak se vyhodnocují signály
Nejstarší hlasovací komparátory se spoléhaly na tón kódovaný na samostatné zvukové cestě, což vyžadovalo, aby každé přijímací místo mělo 4vodičový obvod nebo dvě zvukové cesty. Výška tónu se změnila tak, aby představovala úroveň přijímaného signálu nebo napětí omezovače FM přijímače, na vzdáleném přijímači. To fungovalo špatně, protože nezohledňovalo hluk mikrovlnného základního pásma nebo hlučné obvody telefonních společností.
Novější komparátory hlasování porovnávají poměr signálu k šumu u komparátoru hlasování, přičemž zohledňují hluk typu end-to-end, špatné telefonní linky, špatnou úroveň disciplíny a nejlepší cestu přijímání rozmanitosti.
Dosah zpětného chodu vysílačky
Při komunikaci s ručními rádiovými vysílači vysílají základnové stanice obecně dále, než mohou přijímat. Hlasování mezi několika přijímači na různých místech zvyšuje pravděpodobnost, že jeden z přijímačů získá použitelný signál z obousměrných rádií v systému.
Snížení rušení
Kombinace rozmanitosti snižuje jedno možné selhání jednoho bodu: jakékoli selhání jednoho přijímače nebo lokální interference s jediným přijímačem nebude blokovat příjem v celém systému. Místa vybavení mohou hostit mnoho rádiových vysílačů a přijímačů. Jedno pracoviště podléhá místním, místně specifickým rušivým signálům. Tyto rušivé signály mohou přicházet a odcházet při zapnutí a vypnutí vysílačů.
Potenciálním problémem přijímačů umístěných na výškových přijímacích stanovištích je, že mohou přijímat signály ze vzdálených krajů, prefektur nebo jiných provincií. Tyto nežádoucí vzdálené signály mohou být silnější než požadované signály z místních vysílaček. Vzdálené signály mohou v některých případech blokovat místní slabé signály. Mít několik přijímacích míst zvyšuje pravděpodobnost, že jeden z míst přijme místní signál v přítomnosti vzdáleného, nežádoucího. Selektivní volání může eliminovat uživatele, kteří musí poslouchat zvuk vzdálených signálů, i když jsou vzdálené signály v dosahu příjmu jednoho nebo více přijímačů.
Dosah
V obousměrných rádiových systémech kritické nebo záchranné služby je v literatuře citováno minimálně 95% pokrytí. Jednou z definic pokrytí systému je standard TSB-88A Telecommunications Industry Association (TIA).
Možnost blokování hlasování nebo hlasování a podržení
Většina instalací využívajících zařízení kombinující rozmanitost nepřetržitě vyhodnocuje nejlepší přijímaný signál proti všem ostatním signálům. Po celé délce přijímaného přenosu může komparátor přepínat přijímače tak často, jak každých několik desetin sekundy. Protože uživatel vysílačky způsobí ztrátu signálu otočením hlavy nebo mu projíždějící souprava tahač-přívěs zablokuje signál na zvoleném přijímacím místě, kombinující jednotka se rychle změní na jiný přijímač.
V některých instalacích je zařízení kombinující rozmanitost nakonfigurováno tak, aby uzamklo přijímač. Například v některých venkovských regionálních systémech pokrytí každý z přijímačů pokrývá jedinečnou geografickou oblast. Není mnoho překrývání. Pokud by se systém skládal ze dvou míst, severního a jižního, vybral by si lepší z těchto dvou a zůstal by uzamčen na tomto přijímači, dokud přenos neskončil. U mobilních rádií to funguje lépe, protože jejich síla signálu má tendenci být stabilní.
V některých případech se toto hlasování a přidržení používá k řízení výběru vysílače. Zvažte případ regionálního systému se dvěma základnovými stanicemi: severní a jižní. Pokud zařízení kombinující rozmanitost hlasuje „na sever“, při příštím stisknutí vysílacího tlačítka dispečer zadá severní vysílač. Toto řízení , které se říká řízení vysílače , má automatizovat výběr vysílače v systémech, kde je k dispozici více než jedno místo vysílače. V některých případech to nefunguje dobře.
V mobilních datových systémech je upřednostňována volba zámku hlasování, protože neustálé přepínání mezi přijímači způsobuje ztracené datové pakety. Zařízení kombinující rozmanitost se přepíná dostatečně rychle, aby se neztratily slabiky, ale dostatečně rychle, aby se neztratily bity. Mobilní datové systémy obvykle pocházejí z modemů v mobilních rádiích. Mobilní rádia obvykle produkují pevné signály do více než jednoho přijímacího místa, takže síla signálu je dostatečně silná, aby uzamčení hlasování fungovalo dobře.