Сочетание разнообразия - Diversity combining

Сочетание разнообразия это метод, применяемый для объединения нескольких принятых сигналов разнесенный прием устройство в единый улучшенный сигнал.

Различные техники

Можно выделить различные методы комбинирования разнесения:

  • Объединение с равным усилением: все полученные сигналы когерентно суммируются.
  • Комбинирование с максимальным соотношением часто используется в больших фазированная решетка системы: принятые сигналы взвешиваются относительно их SNR а потом подвели. Результирующий SNR дает куда SNR полученного сигнала .
  • Комбинирование с переключением: приемник переключается на другой сигнал, когда текущий выбранный сигнал падает ниже заранее определенного порога. Это также часто называют «сканирующим объединением».
  • Комбинирование выделения: Из N полученных сигналов выбирается самый сильный сигнал. Когда N сигналов независимы и Распределенный Рэлея, ожидаемый прирост разнообразия было показано, что это , выраженный как коэффициент мощности.[1] Следовательно, любое дополнительное усиление быстро уменьшается с увеличением количества каналов. Это более эффективный метод, чем коммутируемое комбинирование.

Иногда используется несколько приемов комбинирования - например, удачная визуализация использует объединение выделения для выбора (обычно) лучших 10% изображений с последующим объединением выбранных изображений с равным усилением.

Другие методы комбинирования сигналов были разработаны для уменьшения шума и нашли применение в одиночных молекулах. биофизика, хемометрия среди других дисциплин.[2]

Сроки совмещения

Когда основное внимание уделяется беспроводной передаче более длинных последовательностей сигналов, таких как, например, пакеты Ethernet, могут наблюдаться определенные характеристики производительности, касающиеся выигрыша за счет разнесения в системе беспроводной передачи с параллельным резервированием. Для «временного объединения» пакеты данных одновременно отправляются с избыточностью. по параллельным путям. На принимающей стороне из ветвей выбирается первый приходящий пакет и немедленно обрабатывается в направлении конечного приложения. Дальнейшие копии пакета, если они прибывают, отбрасываются. Этот тип объединителя после обнаружения называется "объединителем временных интервалов", поскольку значительное улучшение производительности достигается за счет немедленной обработки первого прибывающего пакета.[3]

Пример коммутируемой двусторонней радиосвязи

В наземная мобильная радиосвязь, куда установленный на транспортном средстве и ручной радио связываются с базовая станция радио на одной частоте, пространственное разнесение достигается за счет наличия нескольких приемников в разных местах. Сочетание разнообразия, или голосование, в системах двусторонней радиосвязи - это метод увеличения дальности обратной связи от рация и автомобильные мобильные радиостанции.[4]

Схема системы двусторонней радиосвязи водоканала с голосованием.
Площадки водоканала.

Приемники подключаются к устройству, называемому компаратором голосования или избирателем.

Компаратор голосования выполняет оценку всех принятых сигналов и выбирает наиболее пригодный для использования принятый сигнал.[5] В повторитель систем, проголосовавший сигнал передается повторно. В симплексных системах он поступает на динамик консоли на базовой станции. Звук от получателя, за который не проголосовали, игнорируется. Компараторы голосования в аналоге FM системы могут переключаться между приемниками за десятые или сотые доли секунды (быстрее, чем один слог). Пока понятный сигнал поступает на единственный приемник в системе, повторяющийся звук или звук, отправляемый на динамик консоли, будет понятным.

В этой схеме приемники на удаленных объектах подключены к компаратору голосования по частным телефонным линиям, канал в банке каналов D4 на DS1, или аналоговая микроволновая печь канал основной полосы частот.

Как оцениваются сигналы

Самые ранние компараторы для голосования полагались на тональный сигнал, закодированный на отдельном звуковом тракте, требуя, чтобы на каждом узле приемника была 4-проводная схема или два аудиотракта. Высота тона изменилась, чтобы представить уровень принимаемого сигнала или ограничитель напряжения FM-приемника на удаленном приемнике. Это работало плохо, поскольку не учитывало микроволновый шум основной полосы частот или зашумленные схемы телефонной компании.

Более новые компараторы для голосования сравнивают отношение сигнал / шум на компараторе для голосования, учитывая сквозной шум, плохие телефонные линии, низкий уровень дисциплины, а также лучший путь разнесенного приема.

Диапазон переговорной рации

При связи с портативными радиостанциями (рации ), базовые станции обычно говорят дальше, чем могут принимать. Голосование между несколькими приемниками на разных сайтах увеличивает вероятность того, что один из приемников получит полезный сигнал от двусторонних радиостанций в системе.

Уменьшение помех

Объединение разнесенных сигналов сокращает один возможный отказ одной точки: любой отказ одного приемника или локальные помехи одному приемнику не будут блокировать прием во всей системе. На площадках оборудования можно разместить множество радиопередатчиков и приемников.[6] Одиночный сайт подвержен локальным, зависящим от сайта сигналам помех. Эти мешающие сигналы могут приходить и уходить при включении и выключении передатчиков.

Потенциальная проблема с приемниками, расположенными на больших высотах, заключается в том, что они могут принимать сигналы из отдаленных округов, префектур или других провинций. Эти нежелательные удаленные сигналы могут быть сильнее, чем полезные сигналы от местных раций.[7] В некоторых случаях удаленные сигналы могут блокировать местные слабые сигналы. Наличие нескольких пунктов приема увеличивает вероятность того, что один из пунктов получит местный сигнал при наличии удаленного, нежелательного.[8] Выборочный вызов может избавить пользователей от необходимости слушать звук удаленных сигналов, даже если удаленные сигналы находятся в пределах диапазона приема одного или нескольких приемников.

Покрытие

В литературе указано, что для систем двусторонней радиосвязи критических или аварийных служб минимальное покрытие составляет 95%.[9] Одним из определений покрытия системы является стандарт TSB-88A Ассоциации телекоммуникационной индустрии (TIA).[10]

Блокировка голосования или вариант голосования и удержания

Большинство установок, использующих оборудование с объединением разнесенных сигналов, постоянно оценивают наилучший принимаемый сигнал по сравнению со всеми другими сигналами. На всем протяжении принятой передачи компаратор может переключать приемники каждые несколько десятых секунды. Когда пользователь рации вызывает затухание сигнала, поворачивая голову, или проезжающий трактор с прицепом блокирует их сигнал в выбранном месте приема, блок объединения быстро переключается на другой приемник.[11]

В некоторых установках оборудование объединения разнесенных сигналов конфигурируется для захвата приемника. Например, в некоторых сельских, региональных системах покрытия каждый приемник охватывает уникальную географическую область. Особого совпадения нет. Если бы система состояла из двух узлов, северного и южного, она выбрала бы лучший из двух и оставалась заблокированной на этом приемнике до тех пор, пока передача не закончилась.[12] Это лучше работает с мобильными радиостанциями, потому что их сила сигнала обычно стабильна.[13]

В некоторых случаях это голосование и удержание используется для управления выбором передатчика. Рассмотрим случай региональной системы с двумя базовыми станциями: северной и южной. Если оборудование, объединяющее разнесение, проголосует «на север», в следующий раз, когда диспетчер нажмет кнопку передачи, передатчик на север будет нажимать. Называется передатчик рулевого управления, это должно автоматизировать выбор передатчика в системах, где доступно более одного места передатчика. В некоторых случаях это не работает.[14]

В мобильных системах передачи данных предпочтительнее использовать блокировку голосования, поскольку постоянное переключение между приемниками приводит к потере пакетов данных. Оборудование объединения разнесения переключается достаточно быстро, чтобы слоги не терялись, но недостаточно быстро, чтобы не терялись биты. Системы мобильной передачи данных обычно используют модемы в мобильных радиостанциях. Мобильные радиостанции обычно посылают устойчивые сигналы в более чем один приемный узел, поэтому уровень сигнала достаточно высок, чтобы блокировка голосов работала нормально.[15]


Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Д.Г. Бреннан, "Методы комбинирования линейного разнесения", Proc. IRE, vol.47, no.1, pp.1075–1102, июнь 1959 г.
  2. ^ "Машаги и др. Снижение шума путем комбинации сигналов в пространстве Фурье, применяемое для коррекции дрейфа в оптическом пинцете, Rev. Sci. Instrum. 82, 115103 (2011)". Архивировано из оригинал на 2012-05-03. Получено 2011-11-08.
  3. ^ Рентшлер, М .; Лаукеманн П., «Анализ производительности параллельной резервированной WLAN», Новые технологии и автоматизация производства (ETFA), 2012 г., 17-я конференция IEEE, том, №, стр.1,8, 17-21 сентября 2012 г.
  4. ^ Чтобы подтвердить использование слова голосование чтобы описать это оборудование, см. патентный идентификатор Управления по патентам и товарным знакам США. 4531235 и 5884192 «Объединение разнесенных антенн».
  5. ^ «Раздел V: Выводы», В Калифорнийский дорожный патруль Исследовательский проект коммуникационных технологий на 800 МГц, 80-C477, (Сакраменто, Калифорния: Департамент общего обслуживания, Отдел коммуникационных технологий, 1982 г., стр. V-6.
  6. ^ Например, один конкретный объект оборудования описывается как имеющий шесть базовых станций и множество приемников. См .: "3.1.3 Радиосайт Дрейпер-Лейк", Система магистральной радиосвязи: запрос предложений, (Оклахома-Сити, Оклахома: Управление муниципальных образований Оклахома-Сити, Управление капитальных проектов общественной безопасности, 2000) стр. 56.
  7. ^ Одно практическое правило состоит в том, что передатчик рации производит от одной десятой (-10 дБ) до одной сотой (-20 дБ) уровня сигнала автомобильной радиостанции на приемнике базовой станции.
  8. ^ «Оценка региональных альтернатив: выбор места», Планирование неотложной медицинской связи: Том 2, Руководство по планированию на местном / региональном уровне, (Вашингтон, округ Колумбия: Национальная администрация безопасности дорожного движения, Министерство транспорта США, 1995), стр. 52-55.
  9. ^ «Оценка региональных альтернатив: выбор места», Планирование неотложной медицинской связи: Том 2, Руководство по планированию на местном / региональном уровне, (Вашингтон, округ Колумбия: Национальная администрация безопасности дорожного движения, Министерство транспорта США, 1995) стр. 52. Профессиональный консультант должен помочь в определении покрытия для инженерных систем, потому что «95% покрытие» можно интерпретировать по-разному.
  10. ^ Определения покрытия для инженерных систем описаны в План коммуникаций EMS в Калифорнии: окончательный проект, (Сакраменто, Калифорния: Управление EMS штата Калифорния, сентябрь 2000 г.) и «Глоссарий» Заключительный отчет фазы II штата Аризона: Оценка потребностей в радиосвязи в масштабе штата, (Феникс, Аризона: Macro Corporation и штат Аризона, 2004 г.), стр. 165.
  11. ^ Описание действующей системы см .: «2.1 Система мобильной радиосвязи». Комитет по радио полиции Сан-Рафаэля: отчет мэру и городскому совету, (Сан-Рафаэль, Калифорния: Город Сан-Рафаэль, 1995 г., стр. 4.
  12. ^ Для обсуждения блокировки голосования по сравнению с обычным голосованием см .: «Раздел V: Выводы». В Калифорнийский дорожный патруль Исследовательский проект коммуникационных технологий на 800 МГц, 80-C477, (Сакраменто, Калифорния: Департамент общего обслуживания, Отдел коммуникационных технологий, 1982 г., стр. V-6. В отчете говорится, что California Highway Patrol не использует блокировку голосов Лос-Анджелес, очень перегруженная радиосреда. В некоторых условиях помехи блокировка голосования может привести к плохим результатам. Сайт, получивший первое голосование, иногда оказывается не лучшим. Некоторые сайты повысили уровни окружающего шума заставляя их постоянно избираться последними, даже если они производят немного лучший звук, и их способность поддерживать путь к мобильному телефону в течение длительной передачи может быть лучше.
  13. ^ Крайний случай: в одном калифорнийском исследовании описывается полевое испытание, в ходе которого принимается уровень сигнала от 90-ваттного, 42 МГц. мобильное радио упало с 45 микровольт (постоянный сигнал) до нуля за одну милю пути. См .: «Раздел II: Исследования распространения радиоволн». Калифорнийский проект по исследованию коммуникационных технологий для дорожного патруля на 800 МГц, 80-C477, (Сакраменто, Калифорния: Департамент общих служб, Отдел коммуникационных технологий, 1982 г.), стр. V-6.
  14. ^ Существование голосование и удержание и его использование в управлении передатчиком можно подтвердить, прочитав «Раздел V: Выводы». Калифорнийский проект по исследованию коммуникационных технологий для дорожного патруля на 800 МГц, 80-C477, (Сакраменто, Калифорния: Департамент общих служб, Отдел коммуникационных технологий, 1982 г.), стр. V-6.
  15. ^ Это подробно описывается в руководствах по обслуживанию оборудования с комбинированием разнесения, предназначенного для использования с мобильными данными.

дальнейшее чтение