La combinación de diversidad es la técnica aplicada para combinar las múltiples señales recibidas de un dispositivo de recepción de diversidad en una única señal mejorada.
Varias técnicas
Se pueden distinguir varias técnicas de combinación de diversidad:
- Combinación de igual ganancia: todas las señales recibidas se suman de forma coherente.
- La combinación de relación máxima [1] se utiliza a menudo en grandes sistemas de matriz en fase : las señales recibidas se ponderan con respecto a su SNR y luego se suman. La SNR resultante produce dónde es SNR de la señal recibida .
- Combinación conmutada: el receptor cambia a otra señal cuando la señal actualmente seleccionada cae por debajo de un umbral predefinido. A esto también se le llama "Combinación de escaneo".
- Combinación de selección : De las N señales recibidas, se selecciona la señal más fuerte. Cuando las N señales son independientes y están distribuidas por Rayleigh , se ha demostrado que la ganancia de diversidad esperada es, expresado como una relación de potencia. [2] Por lo tanto, cualquier ganancia adicional disminuye rápidamente con el aumento del número de canales. Esta es una técnica más eficiente que la combinación conmutada.
A veces, se utiliza más de una técnica de combinación; por ejemplo, las imágenes afortunadas utilizan la combinación de selección para elegir (normalmente) las mejores imágenes del 10%, seguida de una combinación de igual ganancia de las imágenes seleccionadas.
Se han diseñado otras técnicas de combinación de señales para la reducción de ruido y han encontrado aplicaciones en biofísica de molécula única , quimiometría , entre otras disciplinas. [3]
Combinación de tiempos
Cuando la atención se centra en la transmisión inalámbrica de secuencias de señales más largas, como por ejemplo paquetes Ethernet, se pueden observar características de rendimiento específicas con respecto a la ganancia de diversidad en un sistema de transmisión inalámbrica redundante en paralelo. Para la "combinación de tiempos", los paquetes de datos se envían de forma redundante y simultánea por rutas paralelas. En el lado de recepción, fuera de las sucursales, se selecciona el primer paquete que llega y se procesa inmediatamente hacia la aplicación final. Se descartan más copias del paquete -si llega-. Este tipo de combinador de posdetección se denomina "combinador de temporización", ya que se obtiene una mejora significativa del rendimiento mediante el procesamiento inmediato del primer paquete que llega. [4]
Ejemplo de radio bidireccional combinada conmutada
En la radio móvil terrestre , donde montada en el vehículo y de mano radios se comunican con una estación base de radio en una sola frecuencia, la diversidad de espacio se consigue teniendo varios receptores en diferentes sitios. La combinación de diversidad, o votación , en sistemas de radio bidireccionales es un método para mejorar el rango de respuesta de los walkie-talkies y radios móviles vehiculares. [5]
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/5/5b/Process_of_electronic_Voting.png/300px-Process_of_electronic_Voting.png)
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/en/thumb/2/26/Diversity_system_diagram.png/300px-Diversity_system_diagram.png)
Los receptores están conectados a un dispositivo denominado comparador de votos o votante.
El comparador de votaciones realiza una evaluación de todas las señales recibidas y selecciona la señal recibida más utilizable. [6] En los sistemas repetidores , la señal votada se retransmite. En sistemas simplex, va al altavoz de la consola en la estación base. Se ignora el audio de un receptor que no se vota. Los comparadores de votación en sistemas FM analógicos pueden cambiar entre receptores en décimas o centésimas de segundo (más rápido que una sílaba). Siempre que una señal inteligible llegue a un solo receptor del sistema, el audio repetido o el audio enviado al altavoz de la consola sería inteligible.
En esta disposición, los receptores en sitios remotos están conectados al comparador de votaciones mediante líneas telefónicas privadas, un canal en un banco de canales D4 en un DS1 , o un canal de banda base de microondas analógico .
Cómo se evalúan las señales
Los primeros comparadores de votación se basaban en un tono codificado en una ruta de audio separada, lo que requería que cada sitio receptor tuviera un circuito de 4 cables o dos rutas de audio. El tono del tono cambió para representar el nivel de la señal recibida , o el voltaje del limitador del receptor de FM, en el receptor remoto. Esto funcionó mal porque no tuvo en cuenta el ruido de banda base de microondas o los circuitos ruidosos de la compañía telefónica.
Los comparadores de votación más nuevos comparan la relación señal / ruido en el comparador de votación, teniendo en cuenta el ruido de un extremo a otro, las líneas telefónicas defectuosas, la disciplina deficiente y la mejor ruta de recepción de diversidad.
Alcance de walkie-talkie talk-back
Al comunicarse con radios portátiles ( walkie-talkies ), las estaciones base generalmente hablan más de lo que pueden recibir. La votación entre varios receptores en diferentes sitios aumenta la probabilidad de que uno de los receptores adquiera una señal utilizable de radios bidireccionales en un sistema.
Reducción de interferencias
La combinación de diversidad reduce una posible falla de un solo punto: cualquier falla de un solo receptor, o interferencia local a un solo receptor, no bloqueará la recepción en todo el sistema. Los sitios de equipos pueden albergar muchos transmisores y receptores de radio. [7] Un solo sitio está sujeto a señales de interferencia locales específicas del sitio. Estas señales de interferencia pueden aparecer y desaparecer cuando los transmisores se encienden y apagan.
Un problema potencial con los receptores ubicados en sitios de receptores a gran altura es que pueden adquirir señales de condados, prefecturas u otras provincias distantes. Estas señales distantes no deseadas pueden ser más fuertes que las señales deseadas de los walkie-talkies locales. [8] Las señales distantes pueden bloquear las señales débiles locales en algunos casos. Tener varios sitios de recepción aumenta la probabilidad de que uno de los sitios reciba la señal local en presencia de uno distante no deseado. [9] Las llamadas selectivas pueden evitar que los usuarios tengan que escuchar el audio de señales distantes aunque las señales distantes estén dentro del alcance de recepción de uno o más receptores.
Cobertura
En la literatura se cita una cobertura mínima del 95% para sistemas de radio bidireccionales de servicio crítico o de emergencia. [10] Una definición de cobertura del sistema es el estándar TSB-88A de la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones (TIA). [11]
Opción de bloqueo de voto o de voto y retención
La mayoría de las instalaciones que utilizan equipos de combinación de diversidad evalúan continuamente la mejor señal recibida frente a todas las demás señales. A lo largo de la duración de una transmisión recibida, el comparador puede cambiar de receptor cada pocas décimas de segundo. Cuando un usuario de walkie-talkie hace que la señal se desvanezca girando la cabeza, o cuando un camión con remolque que pasa bloquea su señal en el sitio de recepción votado, la unidad de combinación cambia rápidamente a un receptor diferente. [12]
En algunas instalaciones, el equipo de combinación de diversidad está configurado para bloquearse en un receptor. Por ejemplo, en algunos sistemas de cobertura regionales rurales, cada receptor cubre un área geográfica única. No hay mucha superposición. Si el sistema constaba de dos sitios, norte y sur, elegiría el mejor de los dos y permanecería bloqueado en ese receptor hasta que finalizara la transmisión. [13] Esto funciona mejor con radios móviles porque la intensidad de la señal tiende a ser estable. [14]
En algunos casos, este voto y retención se utiliza para dirigir la selección del transmisor. Considere el caso de un sistema regional con dos estaciones base: norte y sur. Si el equipo de combinación de diversidad vota "norte", la próxima vez que el despachador presione el botón de transmisión, el transmisor del norte se activará. Llamada dirección de transmisor , se supone que automatiza la selección de transmisores en sistemas donde hay más de un sitio de transmisores disponible. En algunos casos, no funciona bien. [15]
En los sistemas de datos móviles, se prefiere la opción de bloqueo de voto porque la conmutación constante entre receptores provoca la pérdida de paquetes de datos. El equipo de combinación de diversidad cambia lo suficientemente rápido como para que las sílabas no se pierdan, pero no lo suficientemente rápido como para que no se pierdan bits. Los sistemas de datos móviles generalmente se originan con módems en radios móviles. Las radios móviles generalmente producen señales sólidas en más de un sitio de recepción, por lo que la intensidad de la señal es lo suficientemente fuerte como para que el bloqueo de votos funcione bien. [dieciséis]
Ver también
Referencias
- ↑ Kulkarni, M; Choudhary, L .; Kumbhani, B; Kshetrimayum, RS (2014). "Comparación del análisis de rendimiento de la selección de la antena de transmisión con combinación de relación máxima y códigos de bloque de espacio-tiempo ortogonales en canales de salida múltiples de entrada múltiple de Rayleigh equicorrelacionados". IET Communications (publicado el 1 de julio de 2014). 8 (10): 64–70. doi : 10.1049 / iet-com.2013.1087 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ DG Brennan, "Técnicas de combinación de diversidad lineal", Proc. IRE , vol.47, n. ° 1, págs. 1075-1102, junio de 1959
- ^ "Mashaghi et al. Reducción de ruido por combinación de señales en el espacio de Fourier aplicada a la corrección de la deriva en pinzas ópticas, Rev. Sci. Instrum. 82, 115103 (2011)" . Archivado desde el original el 3 de mayo de 2012 . Consultado el 8 de noviembre de 2011 .
- ^ Rentschler, M .; Laukemann, P., "Análisis de rendimiento de WLAN redundante en paralelo", Tecnologías emergentes y automatización de fábricas (ETFA), 17ª Conferencia IEEE de 2012, vol., No., Págs. 1,8, 17-21 de septiembre de 2012
- ^ Para confirmar el uso de la palabra voto para describir este equipo, consulte el número de patente de la Oficina de Patentes y Marcas Registradas de EE . UU . 4531235 y 5884192 "Combinación de diversidad para antenas".
- ^ "Sección V: Conclusiones," El California Highway Patrol Comunicaciones del Proyecto de Investigación de Tecnología de 800 MHz , 80-C477, ( Sacramento, California : Departamento de Servicios Generales, la División de Tecnología de las Comunicaciones, 1982,) pp V-6..
- ^ Por ejemplo, se describe que un sitio de equipo específico tiene seis estaciones base y muchos receptores. Ver: "3.1.3 Sitio de radio de Draper Lake", Sistema de radio troncalizado: Solicitud de propuestas , ( Ciudad de Oklahoma, Oklahoma : Autoridad de Instalaciones Municipales de la Ciudad de Oklahoma, Oficina de Proyectos Capitales de Seguridad Pública, 2000) págs. 56.
- ^ Una regla general es que un transmisor walkie-talkie produce entre un décimo (-10 db) y un centésimo (-20 db) de los niveles de señal de las radios de vehículos en el receptor de la estación base.
- ^ "Evaluación de alternativas regionales: selección de sitio", planificación de comunicaciones médicas de emergencia: volumen 2, guía de planificación a nivel local / regional , (Washington, DC: Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras, Departamento de Transporte de Estados Unidos, 1995) pp. 52-55.
- ^ "Evaluación de alternativas regionales: selección del sitio", planificación de comunicaciones médicas de emergencia: volumen 2, guía de planificación a nivel local / regional , (Washington, DC: Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras, Departamento de Transporte de Estados Unidos, 1995) págs. 52. Un consultor profesional debería ayudar en las definiciones de cobertura para sistemas de ingeniería porque la "cobertura del 95%" se puede interpretar de muchas formas diferentes.
- ^ Las definiciones de cobertura para sistemas de ingeniería se describen en California EMS Communications Plan: Final Draft , (Sacramento, California: State of California EMS Authority, septiembre de 2000) y, "Glosario," Informe final de Arizona Phase II: Evaluación de necesidades de interoperabilidad de radio en todo el estado, (Phoenix, Arizona: Macro Corporation y el estado de Arizona, 2004), págs.165.
- ^ Para una descripción de un sistema en operación, vea: "2.1 Sistema de Radio Móvil", Comité de Radio de la Policía de San Rafael: Informe al Alcalde y al Concejo Municipal , ( San Rafael, California : Ciudad de San Rafael, 1995,) págs. 4.
- ^ Para una discusión de voto de bloqueo frente a la votación convencional, véase: "V Sección: Conclusiones," El California Highway Patrol Comunicaciones del Proyecto de Investigación de Tecnología de 800 MHz , 80-C477, ( Sacramento, California : Departamento de Servicios Generales, la División de Tecnología de las Comunicaciones, 1982,) págs. V-6. El informe dice que la Patrulla de Caminos de California no usa el bloqueo de votos en Los Ángeles , un entorno de radio muy congestionado. En algunas condiciones de interferencia, el bloqueo de votos puede producir malos resultados. El primer sitio votado a veces no es el mejor sitio. Algunos sitios tienen niveles elevados de ruido ambiental, lo que hace que se voten continuamente en último lugar, a pesar de que producen un audio ligeramente mejor y su capacidad para mantener una ruta hacia el móvil durante una transmisión larga puede ser mejor.
- ^ Un caso extremo: un estudio de California describe una prueba de campo en la que se recibió el nivel de señal de 90 vatios, 42 MHz. la radio móvil se redujo de 45 microvoltios (una señal sólida) a nada en una milla de carretera. Ver: "Sección II: Estudios de propagación de radio", Proyecto de investigación de tecnología de comunicaciones de la Patrulla de Caminos de California en 800 MHz , 80-C477, (Sacramento, California: Departamento de Servicios Generales, División de Tecnología de Comunicaciones, 1982, págs. V-6).
- ^ La existencia de voto y retención y su uso en la dirección del transmisor se puede confirmar leyendo, "Sección V: Conclusiones", Proyecto de investigación de tecnología de comunicaciones de la Patrulla de Carreteras de California en 800 MHz , 80-C477, (Sacramento, California: Departamento de Servicios Generales, División de Tecnología de las Comunicaciones, 1982, págs. V-6.
- ^ Los manuales de servicio para equipos de combinación de diversidad diseñados para su uso con datos móviles describen esto en detalle.
Otras lecturas
- L.-C. Lin, M. Guo y KT Wong, "Selección de dos ramas en la recepción inalámbrica de diversidad espacial: un límite superior para su potencia de salida", IEEE Transactions on Communications, vol. 60, no. 2, págs.537-546, febrero de 2012.