Czym jest różnorodność transmisji w LTE?

Różnorodność transmisji w LTE (Long-Term Evolution) to technika stosowana w systemach komunikacji bezprzewodowej w celu zwiększenia niezawodności transmisji sygnału poprzez wykorzystanie wielu anten po stronie nadawczej. Metoda ta ma na celu złagodzenie skutków zaniku sygnału, poprawę wytrzymałości łącza komunikacyjnego i zapewnienie bardziej niezawodnego odbioru po stronie odbiorczej, zazwyczaj na sprzęcie użytkownika (UE). Różnorodność transmisji to jedno z podstawowych podejść do zwalczania zakłóceń kanałów i optymalizacji wydajności sieci LTE. Zagłębmy się w szczegółowe wyjaśnienie zasad, korzyści i wdrożenia różnorodności transmisji w LTE.

Zasady różnorodności transmisji:

1. Jedno wejście, jedno wyjście (SISO):

Transmit Diversity zaczyna się od koncepcji Single-Input Single-Output (SISO), w której pojedyncza antena jest używana zarówno do transmisji, jak i odbioru. W SISO łącze komunikacyjne jest podatne na zanik i zmiany w kanale radiowym.

2. Wiele anten:

Transmit Diversity wprowadza zastosowanie wielu anten po stronie nadawczej, pozwalając na jednoczesną transmisję tych samych danych w różnych kanałach przestrzennych. Ta nadmiarowość przestrzenna jest wykorzystywana do zwalczania skutków zanikania i poprawy ogólnej niezawodności.

3. Różnorodność czasu lub częstotliwości:

Transmit Różnorodność można wdrożyć poprzez dywersyfikację czasową lub częstotliwościową. W przypadku dywersyfikacji czasowej wiele kopii tego samego sygnału jest przesyłanych w różnych momentach czasowych. W przypadku różnorodności częstotliwości sygnał jest przesyłany na różnych kanałach częstotliwości.

Korzyści różnorodności transmisji w LTE:

1. Łagodzenie blaknięcia:

Jedną z głównych zalet Transmit Diversity jest jego zdolność do łagodzenia skutków blaknięcia. Zanik ma miejsce, gdy sygnał doświadcza wahań amplitudy i fazy z powodu czynników takich jak propagacja wielodrożna. Przesyłanie nadmiarowych kopii sygnału przez wiele anten pomaga zapewnić, że co najmniej jedna kopia utrzymuje niezawodne łącze.

2. Poprawiona niezawodność łącza:

Transmit Diversity zwiększa niezawodność łącza komunikacyjnego, szczególnie w scenariuszach, w których kanał radiowy jest podatny na wahania. Zapewniając różnorodność w domenie przestrzennej, prawdopodobieństwo utraty całego sygnału z powodu zaniku jest znacznie zmniejszone.

3. Zwiększona siła sygnału:

Zastosowanie wielu anten pozwala na poprawę ogólnej siły sygnału po stronie odbiorczej dzięki różnorodności transmisji. Nawet jeśli jedna kopia sygnału ulegnie zanikowi lub osłabieniu, pozostałe kopie mogą to kompensować, co doprowadzi do silniejszego odbieranego sygnału.

4. Zwiększony zasięg:

Transmit Diversity przyczynia się do zwiększenia zasięgu poprzez poprawę jakości łącza w wymagających środowiskach radiowych. Jest to szczególnie korzystne w obszarach z przeszkodami lub wysokim poziomem tłumienia sygnału.

5. Techniki adaptacyjne:

Transmit Diversity może mieć charakter adaptacyjny, dostosowując swoje działanie w oparciu o warunki kanału w czasie rzeczywistym. Techniki takie jak różnorodność wyboru i różnorodność typu „przełącz i pozostań” dynamicznie wybierają najlepszą kombinację anten w celu optymalizacji wydajności.

Wdrożenie różnorodności transmisji:

1. Kodowanie Alamouti:

Alamouti jest szeroko stosowaną techniką wdrażania różnorodności transmisji w LTE. Polega na przesłaniu dwóch kopii tych samych danych w dwóch kolejnych odstępach czasu z określonymi zależnościami fazowymi. Po stronie odbiorczej kopie te są łączone w celu odzyskania oryginalnego sygnału.

2. Kodowanie czasoprzestrzenne:

Kodowanie czasoprzestrzenne to kolejna technika, która rozszerza różnorodność transmisji na wiele anten. Polega na przesyłaniu różnych liniowych kombinacji danych przez wiele anten, co umożliwia lepsze odzyskiwanie sygnału w odbiorniku.

3. Przełączana różnorodność transmisji:

Przełączana różnorodność transmisji polega na wyborze najlepszej anteny spośród wielu opcji w oparciu o warunki kanału. System dynamicznie przełącza się między antenami, aby utrzymać optymalne połączenie.

4. Wiele wejść i jedno wyjście (MISO):

MISO, które obejmują wiele anten nadawczych i jedną antenę odbiorczą, również przyczyniają się do różnorodności transmisji. Wiele anten w nadajniku zapewnia różnorodność przestrzenną, zwiększając niezawodność.

Względy praktyczne:

1. Działanie adaptacyjne:

Transmit Diversity często działają adaptacyjnie, dostosowując swoją konfigurację w oparciu o informacje zwrotne w czasie rzeczywistym od strony odbiorczej lub sieci. Ta zdolność adaptacji zapewnia optymalną wydajność w zmieniających się warunkach kanału.

2. Implementacja w sieciach LTE:

LTE zazwyczaj wdrażają różnorodność transmisji jako część swojej technologii dostępu radiowego. Zastosowanie wielu anten w stacji bazowej przyczynia się do ogólnej optymalizacji sieci i poprawy komfortu użytkowania.

Wniosek:

Podsumowując, różnorodność transmisji w LTE jest kluczową techniką zwiększania niezawodności komunikacji bezprzewodowej poprzez wykorzystanie wielu anten po stronie nadawczej. Dzięki zasadom redundancji przestrzennej, łagodzenia zanikania sygnału i działania adaptacyjnego funkcja Transmit Diversity przyczynia się do poprawy jakości łącza, zasięgu i ogólnej wydajności sieci w różnych środowiskach radiowych.