Макроразнообразие - Macrodiversity

В области беспроводной связи, макроразнообразие^[1][2] это своего рода космическое разнообразие схема с использованием нескольких антенн приемника и / или антенн передатчика для передачи одного и того же сигнала. Расстояние между передатчиками намного больше, чем длина волны, в отличие от микроразнообразие где расстояние порядка или меньше длины волны.

В сотовая сеть или Беспроводная сеть Макроразнесение подразумевает, что антенны обычно расположены в разных базовая станция сайты или точки доступа. Макроразнесение приемника - это форма антенное комбинирование, и требует инфраструктуры, которая передает сигналы от местных антенн или приемников к центральному приемнику или декодеру. Макроразнесение передатчика может быть формой одновременное вещание, где один и тот же сигнал отправляется с нескольких узлов. Если сигналы отправляются по одному и тому же физическому каналу (например, частота канала и последовательность расширения), считается, что передатчики образуют одночастотная сеть - термин, используемый особенно в мире радиовещания.

Цель состоит в том, чтобы бороться угасание и для повышения уровня принимаемого сигнала и качества сигнала в открытых местах между базовыми станциями или точками доступа. Макроразнообразие также может способствовать эффективному вещание и многоадресная передача услуги, в которых один и тот же частотный канал может использоваться для всех передатчиков, отправляющих одинаковую информацию. Схема разнесения может быть основана на макроразнесении передатчика (нисходящей линии связи) и / или макоразнесении приемника (восходящей линии связи).

Примеры

• CDMA мягкая передача обслуживания:
  • UMTS более мягкая передача.
• OFDM и частотная коррекция (FDE) на основе Одночастотные сети (SFN) являются формой макроразнесение передатчика используется в вещательных сетях, таких как DVB-T и DAB
  • Динамические одночастотные сети (DSFN ), где схема планирования динамически адаптирует формирование SFN к условиям трафика и / или условиям приемника.
  • 802.16e передача обслуживания с макроразнесением (MDHO)
  • 3GPP долгосрочная эволюция (LTE) многоадресно-широковещательная одночастотная сеть (MBSFN), позволяющая эффективно отправлять одни и те же данные на многие мобильные устройства в соседних сотах.
  • Совместное разнообразие, например долгосрочная эволюция 3GPP (LTE) координированная многоточечная передача / прием (CoMP), что позволяет увеличить скорость передачи данных на мобильный телефон, расположенный в зоне перекрытия нескольких диапазонов передачи базовых станций.

Формы

Базовая форма макроразнообразия называется однопользовательским макроразнообразием. В этой форме один пользователь, который может иметь несколько антенн, взаимодействует с несколькими базовыми станциями. Следовательно, в зависимости от пространственной степени свободы (DoF) системы, пользователь может передавать или принимать несколько независимых потоков данных на / от базовых станций за один и тот же временной и частотный ресурс.

• Однопользовательское макроразнообразие
  • Макроразнообразие восходящего канала
  • Макроразнесение нисходящей линии связи

В следующей, более продвинутой форме макроразнесения, несколько распределенных пользователей обмениваются данными с множеством распределенных базовых станций за один и тот же временной и частотный ресурс. Было показано, что эта форма конфигурации оптимально использует доступную пространственную глубину резкости и, таким образом, значительно увеличивает пропускную способность сотовой системы и пропускную способность пользователя.

• Многопользовательское макроразнообразие
  • Канал множественного доступа с макроразнесением (MAC)^[2]
  • Широковещательный канал с макроразнесением (BC)^[3][4]

Математическое описание

Типичный сценарий многопользовательской связи по восходящей линии связи с макроразнесением с тремя базовыми станциями (BS) и двумя мобильными станциями (MS). Все BS подключены к блоку обработки обратной связи (BPU).^[2]

Макроразнообразие многопользовательской MIMO Система связи восходящей линии связи, рассматриваемая здесь, состоит из ${displaystyle scriptstyle N}$ распределенные одиночные антеннаузеры и ${displaystyle scriptstyle n_{R}}$ распределенные станции с одиночной антенной базой (БС). После хорошо зарекомендовавшего себя узкополосного плоского выцветания MIMO Системная модель, соотношение ввода-вывода может быть задано как

${displaystyle mathbf {y} =mathbf {H} mathbf {x} +mathbf {n} }$

куда ${displaystyle scriptstyle mathbf {y} }$ и${displaystyle scriptstyle mathbf {x} }$ - векторы приема и передачи соответственно, и ${displaystyle scriptstyle mathbf {H} }$ и${displaystyle scriptstyle mathbf {n} }$ - матрица каналов с макроразнесением и пространственно некоррелированные AWGN вектор шума соответственно. Спектральная плотность мощности AWGN предполагается, что шум ${displaystyle scriptstyle N_{0}}$. В ${displaystyle scriptstyle i,j}$й элемент ${displaystyle scriptstyle mathbf {H} }$, ${displaystyle h_{ij}}$представляет собой коэффициент замирания (см. Затухание ) из ${displaystyle scriptstyle i,j}$-е составляющее звено, которое в данном конкретном случае является связующим звеном между${displaystyle scriptstyle j}$й пользователь и ${displaystyle scriptstyle i}$-я базовая станция. В сценарии макроразнообразия

${displaystyle Eleft{left|h_{ij}ight|^{2}ight}=g_{ij}quad forall i,j}$,

куда ${displaystyle scriptstyle g_{i,j}}$ называется средней прибылью ссылки, дающей среднее значение ссылки SNR из ${displaystyle scriptstyle {frac {g_{ij}}{N_{0}}}}$. Матрица профиля мощности макроразнесения^[2]таким образом можно определить как

${displaystyle mathbf {G} ={egin{pmatrix}g_{11}&dots &g_{1N}g_{21}&dots &g_{2N}dots &dots &dots g_{n_{R}1}&dots &g_{n_{R}N}end{pmatrix}}.}$

Исходное соотношение ввода-вывода может быть переписано в терминах профиля мощности макроразнесения и так называемой нормализованной матрицы каналов, ${displaystyle mathbf {H} _{w}}$, так как

${displaystyle mathbf {y} =left(left(mathbf {G} ^{circ {frac {1}{2}}}ight)circ mathbf {H} _{w}ight)mathbf {x} +mathbf {n} }$.

куда ${displaystyle mathbf {G} ^{circ {frac {1}{2}}}}$ является элементарно-квадратным корнем из ${displaystyle mathbf {G} }$, а оператор ${displaystyle circ }$, представляет собой умножение Адамара (см. Произведение Адамара ). В ${displaystyle scriptstyle i,j}$й элемент ${displaystyle mathbf {H} _{w}}$, ${displaystyle h_{w,ij}}$, удовлетворяет условию

${displaystyle Eleft{left|h_{w,ij}ight|^{2}ight}=1quad forall i,j}$.

Было показано, что существует функциональная связь между постоянный матрицы профиля мощности макроразнесения, ${displaystyle mathbf {G} }$ и производительность многопользовательских систем макроразнесения при замираниях.^[2] Хотя кажется, что макроразнесение проявляется только в профиле мощности, системы, которые полагаются на макроразнесение, обычно имеют другие типы ограничений мощности передачи (например, каждый элемент ${displaystyle mathbf {x} }$ имеет ограниченную среднюю мощность) и разные наборы координирующих передатчиков / приемников при связи с разными пользователями.^[4] Обратите внимание, что указанное выше соотношение ввода-вывода может быть легко расширено на случай, когда каждый передатчик и / или приемник имеют несколько антенн.

Смотрите также

• MIMO
  • Многопользовательский MIMO
• Разнообразие антенн
• Схемы разнообразия
• Сочетание разнообразия
  • Максимальное соотношение комбинирования
  • Выборочное комбинирование
• Прирост разнообразия
• Микроразнообразие
• Многие антенны
• Распределенная антенная система

Рекомендации

1. Д. Гесберт, С. Ханли, Х. Хуанг, С. Шамаи, О. Симеоне, В. Ю, Многосотовые кооперативные сети MIMO: новый взгляд на помехи Журнал IEEE по избранным областям коммуникаций, вып. 28, вып. 9, pp. 1380-1408, декабрь 2010 г.
2. Д. А. Баснаяка, П. Дж. Смит и П. А. Мартин, Анализ характеристик систем MIMO с макроразнесением с приемниками MMSE и ZF при плоских рэлеевских замираниях IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 12, вып. 5, стр. 2240-2251, май 2013 г.
3. М. К. Каракаяли, Г. Дж. Фошини и Р. А. Валенсуэла, Сетевая координация для спектрально эффективной связи в сотовых системах Журнал IEEE Wireless Communication Magazine, vol. 13, нет. 4, стр. 56-61, август 2006 г.
4. Э. Бьёрнсон и Э. Йорсвик, Оптимальное распределение ресурсов в координированных многокамерных системах, Основы и тенденции в теории коммуникации и информации, т. 9, вып. 2-3, с. 113-381, 2013.