Plan de diversidad

En telecomunicaciones , un esquema de diversidad se refiere a un método para mejorar la fiabilidad de una señal de mensaje mediante el uso de dos o más canales de comunicación con diferentes características. La diversidad se utiliza principalmente en la comunicación por radio y es una técnica común para combatir el desvanecimiento y la interferencia cocanal y evitar ráfagas de error . Se basa en el hecho de que los canales individuales experimentan desvanecimientos e interferencia en diferentes momentos aleatorios, es decir, son al menos parcialmente independientes . Se pueden transmitir y/o recibir múltiples versiones de la misma señal y combinarlas en el receptor. Alternativamente, se puede añadir un código de corrección de error de avance redundante y transmitir diferentes partes del mensaje a través de diferentes canales. Las técnicas de diversidad pueden explotar la propagación por trayectos múltiples , lo que da como resultado una ganancia de diversidad , a menudo medida en decibelios .

Técnicas de diversidad

Se pueden identificar las siguientes clases de esquemas de diversidad:

Diversidad temporal : se transmiten varias versiones de la misma señal en diferentes instantes de tiempo. Como alternativa, se añade un código de corrección de errores redundante y el mensaje se distribuye en el tiempo mediante entrelazado de bits antes de su transmisión. De este modo,se evitan ráfagas de errores , lo que simplifica la corrección de errores.
Diversidad de frecuencia : la señal se transmite utilizando varios canales de frecuencia o se distribuye en un amplio espectro que se ve afectado por el desvanecimiento selectivo de frecuencia . Algunos ejemplos más recientes incluyen:
- Modulación OFDM en combinación con entrelazado de subportadoras y corrección de errores hacia adelante
- Espectro ensanchado , por ejemplo, salto de frecuencia o DS-CDMA .
Diversidad espacial : la señal se transmite a través de varias rutas de propagación diferentes. En el caso de la transmisión por cable, esto se puede lograr transmitiendo a través de múltiples cables. En el caso de la transmisión inalámbrica, se puede lograr mediante diversidad de antena utilizando múltiples antenas transmisoras ( diversidad de transmisión ) y/o múltiples antenas receptoras ( diversidad de recepción ). En el último caso,se aplica una técnica de combinación de diversidad antes de que tenga lugar un procesamiento adicional de la señal. Si las antenas están muy separadas, por ejemplo, en diferentes sitios de estaciones base celulares o puntos de acceso WLAN, esto se llama macrodiversidad o diversidad de sitio . Si las antenas están a una distancia del orden de una longitud de onda , esto se llama microdiversidad. Un caso especial son los conjuntos de antenas en fase , que también se pueden utilizar para la formación de haz , canales MIMO y codificación espacio-temporal (STC).
Diversidad de polarización : se transmiten y reciben múltiples versiones de una señal a través de antenas con polarización diferente.Se aplica una técnica de combinación de diversidad en el lado del receptor. ^[1]
Diversidad multiusuario : la diversidad multiusuario se obtiene mediante la programación oportunista de usuarios, ya sea en el transmisor o en el receptor. ^[2] La programación oportunista de usuarios es la siguiente: en un momento dado, el transmisor selecciona el mejor usuario entre los receptores candidatos según las cualidades de cada canal entre el transmisor y cada receptor. Un receptor debe reenviar la información de calidad del canal al transmisor utilizando niveles limitados de resolución, para que el transmisor implemente la diversidad multiusuario.
Diversidad cooperativa : logra la ganancia de diversidad de antena utilizando la cooperación de antenas distribuidas que pertenecen a cada nodo.

Técnicas de combinación

Un elemento importante en los sistemas de comunicación que aplican esquemas de diversidad es el "Combinador", que procesa las señales recibidas de forma redundante. Las tecnologías de combinadores se clasifican tradicionalmente según Brennan: ^[3]

Combinador de relación máxima
Combinador de ganancia igual
Combinador de escaneo/conmutación
Combinador de selección

Para combinar secuencias de señales más largas transmitidas en paralelo de forma redundante, por ejemplo paquetes de red , en 2012 se definió el principio de un Combinador de Tiempo^{. [4]} De manera similar al Combinador de Selección , el primer paquete de datos válido y completamente recibido será procesado inmediatamente, mientras que los paquetes redundantes que lleguen más tarde serán descartados inmediatamente después de la recepción. Con este enfoque, siempre el más rápido de los canales redundantes "gana", lo que produce mejoras significativas en el rendimiento, especialmente en aplicaciones inalámbricas. ^[4]

Véase también

Síntesis de apertura : mezcla de señales de muchos telescopios para producir imágenes con alta resolución angular
Método de acceso al canal : medio para que varios terminales se comuniquen a través de un medio
Diversidad cooperativa : técnica de antenas múltiples para mejorar o maximizar las capacidades totales de los canales de la red
Diversidad de retardo cíclico
Zona de Fresnel : Región del espacio entre una antena transmisora y una receptora.
Codificación espacio-temporal : método utilizado en sistemas de comunicación inalámbrica para mejorar la fiabilidad de la transmisión de datos.
Dispersión troposférica : método de comunicación con señales de radio de microondas a distancias considerables.

Referencias

^ Siamack Ghadimi (2 de abril de 2019), Comunicaciones inalámbricas de polarización cruzada diferencial , Investigación científica
^ F. Foukalas y T. Khattab, "Diversidad de múltiples usuarios con asignación óptima de potencia en el uso compartido del espectro bajo restricción de potencia de interferencia promedio". 79.ª Conferencia de tecnología vehicular del IEEE de 2014 (VTC Spring), mayo de 2014
^ Brennan, DG (junio de 1959). "Técnicas de combinación de diversidad lineal". Actas del IRE . 47 (6): 1075–1102. doi :10.1109/JRPROC.1959.287136. ISSN 0096-8390. S2CID 51655891.
^ ab Rentschler, M.; Laukemann, P. (septiembre de 2012). "Análisis de rendimiento de WLAN redundantes paralelas". Actas de la 17.ª Conferencia internacional IEEE sobre tecnologías emergentes y automatización de fábricas (ETFA 2012) de 2012. págs. 1–8. doi :10.1109/ETFA.2012.6489647. ISBN 978-1-4673-4737-2.S2CID10130152 .

Enlaces externos

Recepción de diversidad - Antecedentes del desarrollo de dispositivos de recepción de diversidad.