Esquema de diversidad

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

Técnicas de diversidad

Se pueden identificar las siguientes clases de esquemas de diversidad:

Diversidad temporal : se transmiten múltiples versiones de la misma señal en diferentes instantes temporales. Alternativamente, se añade un código redundante de corrección de errores directos y el mensaje se propaga en el tiempo mediante entrelazado de bits antes de transmitirse. De este modose 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 un desvanecimiento selectivo en frecuencia . Los ejemplos posteriores incluyen:
- Modulación OFDM en combinación con entrelazado de subportadora y corrección de errores directos
- 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 antenas 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 sitios . Si las antenas están a una distancia del orden de una longitud de onda , a esto se le llama microdiversidad. Un caso especial son los conjuntos de antenas en fase , que también se pueden utilizar para formación de haces , canales MIMO y codificación espacio-temporal (STC).
Diversidad de polarización : se transmiten y reciben múltiples versiones de una señal a través de antenas con diferente polarización.Se aplicauna técnica de combinación de diversidad en el lado del receptor. ^[1]
Diversidad multiusuario : La diversidad multiusuario se obtiene mediante la programación de usuarios oportunistas en el transmisor o en el receptor. ^[2] La programación de usuarios oportunistas es la siguiente: en un momento dado, el transmisor selecciona al mejor usuario entre los receptores candidatos de acuerdo con las cualidades de cada canal entre el transmisor y cada receptor. Un receptor debe enviar la información de calidad del canal al transmisor utilizando niveles limitados de resolución, para que el transmisor implemente la diversidad multiusuario.
Diversidad cooperativa : logra una ganancia de diversidad de antenas mediante la cooperación de antenas distribuidas que pertenecen a cada nodo.

Técnicas combinadoras

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

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

Para combinar secuencias de señales más largas transmitidas redundantes en paralelo, por ejemplo paquetes de red , se definió el principio de un Timing Combiner^{en 2012. [4]} Al funcionar de manera similar como un Selection Combiner , el primer paquete de datos completamente recibido y válido se procesará inmediatamente, mientras que los paquetes redundantes que lleguen más tarde se descartarán inmediatamente después de su recepción. Con este enfoque, siempre "gana" el más rápido de los canales redundantes, lo que produce importantes mejoras de rendimiento, especialmente en aplicaciones inalámbricas. ^[4]

Ver también

Referencias

^ Siamack Ghadimi (2 de abril de 2019), Comunicaciones inalámbricas diferenciales de polarización cruzada , Investigación científica
^ F. Foukalas y T. Khattab, "Diversidad multiusuario con asignación de energía óptima en el uso compartido del espectro bajo restricción de energía de interferencia promedio". 2014 IEEE 79.ª Conferencia de tecnología vehicular (primavera VTC), 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 redundante en paralelo". Actas de la 17ª Conferencia Internacional del IEEE de 2012 sobre tecnologías emergentes y automatización de fábricas (ETFA 2012) . págs. 1–8. doi :10.1109/ETFA.2012.6489647. ISBN 978-1-4673-4737-2. S2CID 10130152.

enlaces externos

Recepción de la Diversidad - Antecedentes del desarrollo de dispositivos de recepción de la Diversidad.