Transmit Diversity in LTE (Long-Term Evolution) is een techniek die wordt gebruikt in draadloze communicatiesystemen om de betrouwbaarheid van de signaaloverdracht te verbeteren door gebruik te maken van meerdere antennes aan de zendende kant. Deze methode heeft tot doel de effecten van fading te verzachten, de robuustheid van de communicatieverbinding te verbeteren en een betrouwbaardere ontvangst aan de ontvangende kant te garanderen, meestal bij de gebruikersapparatuur (UE). Transmit Diversity is een van de fundamentele benaderingen om kanaalbeperkingen te bestrijden en de prestaties van LTE-netwerken te optimaliseren. Laten we ons verdiepen in een gedetailleerde uitleg van de principes, voordelen en implementatie van Transmit Diversity in LTE.
Principes van het overbrengen van diversiteit:
1. Enkele invoer, enkele uitvoer (SISO):
- Transmit Diversity begint met het concept van Single-Input Single-Output (SISO), waarbij één enkele antenne wordt gebruikt voor zowel verzending als ontvangst. In SISO is de communicatieverbinding gevoelig voor vervaging en variaties in het radiokanaal.
2. Meerdere antennes:
- Transmit Diversity introduceert het gebruik van meerdere antennes aan de zendende kant, waardoor de gelijktijdige verzending van dezelfde gegevens op verschillende ruimtelijke kanalen mogelijk is. Deze ruimtelijke redundantie wordt benut om de effecten van vervaging tegen te gaan en de algehele betrouwbaarheid te verbeteren.
3. Tijd- of frequentiediversiteit:
- Transmit Diversity kan worden geïmplementeerd door middel van tijd- of frequentiediversiteit. Bij tijdsdiversiteit worden meerdere kopieën van hetzelfde signaal op verschillende tijdstippen verzonden. Bij frequentiediversiteit wordt het signaal verzonden op verschillende frequentiekanalen.
Voordelen van transmissiediversiteit in LTE:
1. Vermindering van vervaging:
- Een van de belangrijkste voordelen van Transmit Diversity is het vermogen om de impact van vervaging te verzachten. Fading treedt op wanneer het signaal fluctuaties in amplitude en fase ervaart als gevolg van factoren zoals multipath-voortplanting. Het verzenden van redundante kopieën van het signaal via meerdere antennes zorgt ervoor dat ten minste één kopie een betrouwbare verbinding onderhoudt.
2. Verbeterde linkbetrouwbaarheid:
- Transmit Diversity verbetert de betrouwbaarheid van de communicatieverbinding, vooral in scenario’s waarin het radiokanaal gevoelig is voor variaties. Door diversiteit in het ruimtelijke domein te bieden, wordt de kans dat het volledige signaal verloren gaat als gevolg van fading aanzienlijk verminderd.
3. Verhoogde signaalsterkte:
- Door het gebruik van meerdere antennes kan Transmit Diversity de algehele signaalsterkte aan de ontvangende kant verbeteren. Zelfs als één kopie van het signaal vervaging of verzwakking ervaart, kunnen de andere kopieën dit compenseren, wat leidt tot een robuuster ontvangen signaal.
4. Verbeterde dekking:
- Transmit Diversity draagt bij aan een betere dekking door de verbindingskwaliteit in uitdagende radio-omgevingen te verbeteren. Dit is vooral gunstig in gebieden met obstakels of hoge signaalverzwakking.
5. Adaptieve technieken:
- Transmit Diversity kan adaptief zijn en de werking ervan aanpassen op basis van realtime kanaalomstandigheden. Technieken zoals selectiediversiteit en switch-and-stay-diversiteit selecteren dynamisch de beste combinatie van antennes om de prestaties te optimaliseren.
Implementatie van transmissiediversiteit:
1. Alamouti-codering:
- Alamouti-codering is een veelgebruikte techniek voor het implementeren van Transmit Diversity in LTE. Het gaat om het verzenden van twee kopieën van dezelfde gegevens over twee opeenvolgende tijdsintervallen met specifieke faserelaties. Aan de ontvangende kant worden deze kopieën gecombineerd om het originele signaal te herstellen.
2. Ruimte-tijdcodering:
- Space-Time Coding is een andere techniek die Transmit Diversity uitbreidt naar meerdere antennes. Het omvat het verzenden van verschillende lineaire combinaties van de gegevens over meerdere antennes, waardoor een verbeterd signaalherstel bij de ontvanger mogelijk wordt.
3. Geschakelde zenddiversiteit:
- Switched Transmit Diversity omvat het selecteren van de beste antenne uit meerdere opties op basis van kanaalomstandigheden. Het systeem schakelt dynamisch tussen antennes om een optimale verbinding te behouden.
4. Meerdere ingangen, enkele uitgang (MISO):
- MISO-configuraties, waarbij meerdere zendantennes en een enkele ontvangstantenne betrokken zijn, dragen ook bij aan Transmit Diversity. De meerdere antennes op de zender zorgen voor ruimtelijke diversiteit, waardoor de betrouwbaarheid wordt vergroot.
Praktische overwegingen:
1. Adaptieve bediening:
- Transmit Diversity-systemen werken vaak adaptief en passen hun configuratie aan op basis van realtime feedback van de ontvangende kant of het netwerk. Dit aanpassingsvermogen zorgt voor optimale prestaties bij veranderende kanaalomstandigheden.
2. Implementatie in LTE-netwerken:
- LTE-netwerken implementeren Transmit Diversity doorgaans als onderdeel van hun radiotoegangstechnologie. Het gebruik van meerdere antennes op het basisstation draagt bij aan de algehele netwerkoptimalisatie en een verbeterde gebruikerservaring.
Conclusie:
Concluderend is Transmit Diversity in LTE een cruciale techniek voor het verbeteren van de betrouwbaarheid van draadloze communicatie door gebruik te maken van meerdere antennes aan de zendende kant. Door de principes van ruimtelijke redundantie, fading-mitigatie en adaptieve werking draagt Transmit Diversity bij aan verbeterde verbindingskwaliteit, dekking en algehele netwerkprestaties in verschillende radio-omgevingen.