Kablosuz iletişim modern bağlantının arka kemiğini oluşturur, mobil telefonlardan IoT cihazlarına ve otonom sistemlere kadar her şeyi destekler. modulation and kodlamaya rağmen, kablosuz bağlantılar sinyalleri çoklu kanallardan kaynaklanan sinyal fadingunu hassas bir şekilde birleştirir, gölgelendirme ve müdahale.

Anten Çeşitliliği

Anten çeşitliliği, fading kanallarının farklı anten konumlarında istatistiksel bağımsızlığından yararlanır. Antenler yeterince farklı olduğunda (tipik olarak yarım bir dalga veya daha fazla çeşitlilik) ve tüm antenlerin aynı anda çeşitliliğini (çok fazla antenler) iletilmesi veya iletmesi gerekir.

Anahtar Çeşitlilik Mekanizmaları

  • [FONT:0)Spatial Diversity:[[Dönetici:[Dönetici: 0 ) Antenlerin fiziksel ayrılması, ilgili fading yollarına ulaşmak için.
  • [FONT=0)Polarizasyon Çeşitliliği:[Dönder:[Dönder: 1) Farklı fading kalıpları yakalamak için ortogonal kutuplaşmaları (örneğin, dikey ve yatay) kullanmak.
  • [FONT:0)Angle Diversity:[Dönetici:[Dönder:) Direkt olarak gelen sinyallerin farklı varış açılarına doğru kirişler.
  • [FONT:0)Time Diversity:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici: · 1) Aynı sinyali farklı zamanlarda (örneğin, iç içe) devre dışı bırakmak, ancak bu zaman kaynakları tüketir.

Bu arasında, uzaysal çeşitlilik, modern kablosuz sistemlerde en yaygın şekilde uygulanmaktadır, çoklu-yaşamlı çoklu- ⁇ (MIMO) teknikleri için temel oluşturur.

Çeşitlilik Toplamak için Türler

Çeşitlilik birleştirme teknikleri, birden fazla antenden sinyallerin bağlantı kalitesini en üst düzeye çıkarmak için nasıl işlendiğini belirler. Plan seçimi karmaşık, performans ve güç tüketimi etkiler.

Çeşitlilik Çeşitlilik

Seçme çeşitliliği en basit formdur: alıcı sürekli olarak sinyal gücünü izler (veya sinyal-noise oranı, SNR) her anten şubesinde ve tüm şubelerin en iyi anlık kalitede olduğu olasılığı alır.Bu şubenin sinyali o zaman demodulator[DörtDörtüncü dereceler)[Dörtüncü dereceler)[Döneticileri = 0:0)) SNR[Düzüğün çeşitliliğini uygularken, diğer ortalamaları daha düşük kaliteli bir şekilde azaltır.

Anahtar çeşitliliği

Seçilmiş çeşitliliğin bir çeşidi, çeşitliliği (örneğin geçiş çeşitliliği) sürekli izleme ihtiyacından kaçınır. Alıcı bir eşin altına düşene kadar varsayılan bir antende kalır; sonra başka bir antene geçiş yapar.Bu da karmaşıklığı azaltır, ancak geçiş geçicilerini sağlayabilir ve her zaman en iyi şubeyi seçebilir.

Maximal Oran Combining (MRC)

MRC, gürültünün beyaz ve kontraseptif olmayan tüm şubelerde olduğu en uygun lineer bir tekniktir.Her anten sinyali, anlık kanal kazancı ve aşamasına orantılı olarak, o zaman bir SNR miktarını en üst düzeye çıkarır.SNR, bu, SNR'nin toplamını tüm bireysel şubelerden alır.

eşit kazanç Combining (EGC)

EGC, basitlik ve performans arasında bir uzlaşmadır. Tüm anten sinyalleri eşit büyüklükte (herif kazanılır), ve sadece aşamaları, EGC ve MRC arasındaki performans boşluğu basitleştirmek için ayarlanır.

Sektörleştirilmiş Combining ve Diğer Variants

Bazı pratik dağıtımlarda, kontraseptif kapsama alanları ile sektöre entegre antenler kullanılır. Alıcı, aktif olanların faydasını birleştirerek, daha büyük bir ölçekle sektöre benzer şekilde, MRC gibi daha büyük bir ölçek. Hybrid yaklaşımlar, MRC seçici şube aktivasyon ile, güç tüketimini azaltabilir ve aktif olanların faydasını birleştirir.

Transmit Diversity Schemes

Çeşitlilik vericide eşit derecede önemlidir, özellikle alıcının sınırlı büyüklükte ve güce sahip olabileceği alt bağlantıda. Transmit çeşitlilik, bir temel istasyona veya birden fazla anten olmadan sinyalleri gönderme noktasına erişme olanağı sağlar.

Alamouti Uzay-Time Block Coding

En ünlü ileti çeşitliliği programı, Alamouti'nin kodu (iki anten için hızlıBC) iki kez iki kez daha fazla işaretle ve birden fazla anten kullanarak iki antenle aynı çeşitliliği sunar. 3GPP (Tek bir antenle bile), WCDDMA, LTE) ve modern MIMO sistemleri için temel bir tekniktir.

Cyclic Gecikme Çeşitliliği

Cyclic gecikme çeşitliliği (CDD) alıcının hata düzeltmesi ile aynı OFDM sembolünün farklı iletileri arasında bir döngüsel değişimi tanıtmaktadır, tek bir iletimi birden çok gecikmiş kopyalara etkili bir şekilde dönüştürmektir. gecikme, kanalda frekans seçiciliği yaratır ve bu da alıcının hata düzeltme kodlaması kodlaması ile sömürülebilir.

Kapalı-Loop Transmit Çeşitlilik

Bu, kanal durumu hakkında geri bildirimde bulunulduğunda (örneğin, sınırlı bir geri bildirim kanalıyla), 4G/5G'de aktarılan enerjiyi alıcıya yönlendirmek için her antene uygulanan ağırlıkları ayarlayabilir. Bu, kapalı-loop ile çeşitli veya kirişli bilgilerle bir araya getirilir.

Anten Çeşitliliği Faydaları

Anten çeşitliliğinin birincil yararları iyi kurulmuş ve doğrudan daha iyi kullanıcı deneyimi ve ağ verimliliğini tercüme etmektedir.

  • [FONT=0)Enhanced Signal Quality:) Çeşitlilik, daha tutarlı bir sinyal gücüne yol açan derin soğuma olasılığını azaltır. Ortalama SNR, KAYNAK'ya kadar geliştirir).10).).
  • [FONT=0)Increased Link Reliability:[Dönetici:0)[Dönetici:0)[Döneticileri) · 2|Döneticileri, iki-bir dizi farklılığı ile birlikte, verilen eşsizliğe göre düşüş olasılığı:2|p)[FLT: 5[FLT: 5)[D)[D)[D)[D)[DÜye Olmayanlar için)
  • [[Düzücü Veri Oranları:[Döneticileri paket hataları nedeniyle yeniden devre dışı bırakmak için, çeşitlilik etkili bir şekilde, çoklu veri akışlarını aynı anda göndermek için uzaysal boyutu daha fazla kullanır - çeşitli kavramlara doğrudan bir uzantısı.
  • [[Dönetici:0)Extended Coverage:[Dönetici:[Dönetici:0)) Bir kablosuz bağlantı aralığı, alıcıda iki antenle yüzde 40-50'ye kadar, çevreye bağlı olarak kritiktir.
  • [FONT:0)Redük Interference:[Dönetici:[Dönetici:0)Redük Interference:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici: 0) Alıcının gelişmiş kombinasyon teknikleri kullanarak interfering sinyalleri kullanmasına izin verir (örneğin, minimum kelime-square hatası bir aradaki hata kombinasyonu, MMSE), aynı anda müdahaleyi bastırır ve çeşitliliği yakalar.

Uygulama ve Zorluklar

Açık avantajlarına rağmen, anten çeşitliliği dağıtma, bu sistem tasarımcılarının yönetilmesi gereken ticaret-offları içerir.

Anten Spacing ve Correlation

Kısıtlama, antenler yeterince ayrı olmalıdır - genellikle en az yarım dalga boyun eğlendiriciler için (örneğin, 2.4 GHz, 3.5 GHz), bu spacing, 5-10 cm'ye kadar çevirip, bu, akıllı telefonlar veya IoT sensörleri gibi kompakt cihazlara meydan okumak için gerekli fiziksel ayrımı azaltabilir.

Donanım Kompleksi ve Maliyet

Her ek anten, birçok ticari cihazda, çeşitli ve kirişlerde 2 veya 4 numaralı antenler dahil olmak üzere özel bir radyo frekansı (RF) zinciri gerektirir.Bu, yüksek çözünürlükte 8, 64 veya hatta büyük MIMO konfigürasyonlarında 128 anten kullanır.

Kanal Estimation Overhead

MRC gibi gelen çeşitli programlar, her anten şubesinden kanal doğru tahminlere ihtiyaç duyar. Bu, hızlı kanal kanallarında, kanal tahminleri sık sık güncellenmelidir, açık-loop tekniklerini kullanan Transmit çeşitlilik programları (Alamouti, CDD) kanal koşullarını değiştirmek için adapte olmayabilir.

Güç Tüketimi

Birden fazla RF zincir aynı anda tek bir alıcıdan daha fazla güç tüketiyor. batarya destekli cihazlar için, seçim çeşitliliği (sadece bir zincir bir anda aktif durumda) MRC. Gelişmiş algoritmaların dinamik olarak ayrıştırılması bu sorunu azaltmasına yardımcı oluyor.

Across Modern Kablosuz Sistemler

Anten çeşitliliği neredeyse tüm büyük kablosuz standartlarda kabul edilmiştir, genellikle temel bir gereklilik olarak.

Wi-Fi (IEEE 802.11)

Erken 802.11a/b / g cihazlar genellikle çeşitlilik için iki anten kullandı ve çeşitliliklerle (Çalışma gecikmesi) zorunlu olarak OFDM'de (Wi-Fi 4/5/6) birçok uygulama (MIMO) içerir.

Hücre Ağları (4G LTE ve 5G NR)

LTE'de, çeşitlileştirme kanalları Space-Frequency Block Coding (SFBC, a varyasyonu) kullanarak tüm alt bağlantı kontrol kanalları için çeşitli antenler kullanıyor. 5G NR, hem çeşitlilik hem de kirişlerin elde edilmesi için yüzlerce anten kullanıyor.

Uydu İletişimi

Uydu bağlantıları, atmosferli etkiler nedeniyle ve yakındaki yapılardan çok fazla empati (özellikle mobil uydu terminallerinde). Birkaç anten kullanarak çeşitliliğe sahip olmak, gemi tarafından üretilen veya uçak terminalleri üzerinde yaygındır. Bazı uydu sistemleri site çeşitliliği kullanır - iki coğrafi olarak ayrı zemin istasyonların yağmurla savaşmak için - etkili bir makro ölçekli anten çeşitliliği planı.

Nesnelerin İnterneti (IoT) ve LPWAN

Düşük güç geniş yer ağ (LoRaWAN, NB-IoT) genellikle kanallarını artırmak için ağ geçidinde alıcı çeşitliliği kullanır ve birçok IoT cihazının maliyeti ve güç kısıtlayıcı olduğundan, genellikle tek bir antene sahiptir; çeşitliliğin yükü altyapı tarafında yerleştirilir.

Otomotiv ve V2X

Araç hareketine bağlı olarak hızlı değişen kanallarla (V2X) iletişim, C-V2X ve DSRC dahil olmak üzere, iki ön ve iki araçta bir araçta (örneğin, iki tane) trafik senaryolarında yüzde 50'den fazla artış sağladığını gösteriyor.

Kablosuz evrim, çeşitlilik ve uzaysal işleme sınırlarını zorlamaya devam ediyor.

Massive MIMO ve Full-Dimension MIMO

64-256 anten elementleri ile 5G büyük MIMO baz istasyonları, çeşitliliği, kirişi ve uzaysal çokluxing arasındaki hattı etkili bir şekilde bulanıklaştırır.Her kullanıcı yüksek dizi kazanırken, büyük anten serisi doğal olarak çeşitliliğe karşı çeşitli teklifler sunar. Gelişmiş önkoşul algoritmaları kanal koşullarına dayanan çeşitlilik odaklı ve çoklu-yaşatıcı modlar arasında geçiş yapabilir.

Akıllı Yüzeyleri (IRS)

IRS, istenen yönde sinyalleri yansıtmak için kontrol edilebilir, yeni vericiler eklemeden ek çeşitlilik yollar yaratabilecektir. Bu “virtual” çeşitlilik anteni, savaş ölü bölgelerine yardım etmek için bina cepheleri veya iç mekanları üzerinde konuşlanabilir.

AI-Driven Diversity

Makine öğrenme algoritmaları hızlı bir şekilde ayarlanabilir ve dinamik olarak antenleri geleneksel tahminlerden daha düşük bir üst düzeyle birleştirir veya birleştirir.Doğal öğrenme, milimetre- dalga ağlarında çeşitliliği değiştirmek için uygulanır, hızlı blokaj olayları sabit seçim altoptimal hale getirebilir. AI ayrıca IoT cihazlarında güç verimli çeşitlilik için anten seçimi optimize edebilir.

Sub-6 GHz ve mmWave Coexistence

Future cihazlar, iki bant yaklaşımı kullanabilir: kapsama için alt-6 GHz'de çeşitlilik ve mmWave'de kapasite için kirişli bilgilendirici.Daha düşük frekanslarda çeşitlilik mmWave bağlantı bloke edildiğinde geri dönüş olarak hizmet edebilir, sorunsuz bağlantı sağlar.Bu çoklu bant çeşitliliği zaten 3GPP Bülteni 18 çalışmasında bir konudur.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Anten çeşitliliği programları güvenilir kablosuz iletişimin temel bir taşı olarak kalır. Ağlar yüksek frekanslara, yoğun dağıtımlara ve daha sıkı güvenilirlik gereksinimlerine göre, akıllı algoritmaları ve yeni donanım topolojilerini dahil etmek için çok bağımsız sinyal yollarını kullanarak - donanım, güç ve karmaşıklığa karşı olan maliyetlerin üstesinden gelmek için birçok bağımsız sinyal yol kullanmak zorunda kalır.