En el campo de la comunicación inalámbrica, la macrodiversidad [1] [2] es una especie de esquema de diversidad espacial que utiliza varias antenas receptoras y / o antenas transmisoras para transferir la misma señal. La distancia entre los transmisores es mucho más larga que la longitud de onda , a diferencia de la microdiversidad donde la distancia es del orden de o más corta que la longitud de onda.
En una red celular o una LAN inalámbrica , la macro-diversidad implica que las antenas están situadas típicamente en diferentes sitios de estaciones base o puntos de acceso . La macro diversidad de receptores es una forma de combinación de antenas y requiere una infraestructura que transmita las señales de las antenas o receptores locales a un receptor o decodificador central. La macro diversidad del transmisor puede ser una forma de difusión simultánea , en la que la misma señal se envía desde varios nodos. Si las señales se envían por el mismo canal físico (por ejemplo, la frecuencia del canal y la secuencia de propagación), se dice que los transmisores forman una red de frecuencia única.—Un término utilizado especialmente en el mundo de la radiodifusión.
El objetivo es combatir el desvanecimiento y aumentar la intensidad de la señal recibida y la calidad de la señal en las posiciones expuestas entre las estaciones base o los puntos de acceso. La macro diversidad también puede facilitar servicios de multidifusión eficientes , donde se puede utilizar el mismo canal de frecuencia para todos los transmisores que envían la misma información. El esquema de diversidad puede basarse en la macro diversidad del transmisor (enlace descendente) y / o la macro diversidad del receptor (enlace ascendente).
Ejemplos de
- Transferencia suave CDMA :
- Las redes de frecuencia única ( SFN ) basadas en OFDM y ecualización en el dominio de frecuencia (FDE) son una forma de macrodiversidad de transmisores utilizada en redes de transmisión como DVB-T y DAB
- Redes dinámicas de frecuencia única ( DSFN ), donde un esquema de programación adapta dinámicamente las formaciones SFN a las condiciones del tráfico y / o las condiciones del receptor
- Transferencia de macro diversidad 802.16e (MDHO)
- Red de frecuencia única de difusión de multidifusión (MBSFN) 3GPP de evolución a largo plazo (LTE), lo que permite enviar de manera eficiente los mismos datos a muchos móviles en celdas adyacentes.
- Diversidad cooperativa , por ejemplo, transmisión / recepción multipunto coordinada (CoMP) de evolución a largo plazo (LTE) 3GPP, que permite aumentar la velocidad de datos a un móvil situado en la superposición de varios rangos de transmisión de la estación base.
Formularios
La forma de referencia de la macrodiversidad se denomina macrodiversidad de usuario único. De esta forma, un solo usuario que puede tener múltiples antenas, se comunica con varias estaciones base. Por lo tanto, dependiendo del grado de libertad espacial (DoF) del sistema, el usuario puede transmitir o recibir múltiples flujos de datos independientes hacia / desde estaciones base en el mismo tiempo y recurso de frecuencia.
- Macrodiversidad de un solo usuario
- Macrodiversidad de enlace ascendente
- Macrodiversidad de enlace descendente
En la siguiente forma más avanzada de macrodiversidad, múltiples usuarios distribuidos se comunican con múltiples estaciones base distribuidas en el mismo tiempo y recurso de frecuencia. Se ha demostrado que esta forma de configuración utiliza la DoF espacial disponible de manera óptima y, por lo tanto, aumenta considerablemente la capacidad del sistema celular y la capacidad del usuario.
Descripción matemática
El sistema de comunicación de enlace ascendente MIMO multiusuario de macrodiversidad considerado aquí consta de usuarios de antena única distribuida y estaciones base distribuidas de antena única (BS). Siguiendo el modelo bien establecido del sistema MIMO de desvanecimiento plano de banda estrecha , la relación entrada-salida se puede dar como
dónde y son los vectores de recepción y transmisión, respectivamente, y y son la matriz del canal de macrodiversidad y el vector de ruido AWGN no correlacionado espacialmente , respectivamente. Se supone que la densidad espectral de potencia del ruido AWGN es. Lael elemento de , representa el coeficiente de desvanecimiento (ver Desvanecimiento ) delEl eslabón constituyente que, en este caso particular, es el vínculo entre th usuario y el la estación base. En el escenario de macrodiversidad,
- ,
dónde se denomina ganancia de enlace media que proporciona una SNR de enlace. Por tanto, la matriz del perfil de poder de la macrodiversidad [2] puede definirse como
La relación de entrada-salida original puede reescribirse en términos del perfil de potencia de macrodiversidad y la llamada matriz de canal normalizada, , como
- .
dónde es la raíz cuadrada de elementos de , y el operador, , representa la multiplicación de Hadamard (ver producto de Hadamard ). Lael elemento de , , satisface la condición dada por
- .
Se ha demostrado que existe un vínculo funcional entre la matriz del perfil de poder permanente de la macrodiversidad,y el rendimiento de los sistemas de macrodiversidad multiusuario en el desvanecimiento. [2] Aunque parece que la macrodiversidad solo se manifiesta en el perfil de potencia, los sistemas que dependen de la macrodiversidad suelen tener otros tipos de restricciones de potencia de transmisión (p. Ej., Cada elemento detiene una potencia media limitada) y diferentes conjuntos de transmisores / receptores de coordinación cuando se comunica con diferentes usuarios. [4] Tenga en cuenta que la relación entrada-salida anterior se puede extender fácilmente al caso cuando cada transmisor y / o receptor tiene múltiples antenas.
Ver también
- MIMO
- MIMO multiusuario
- Diversidad de antenas
- Esquemas de diversidad
- Combinación de diversidad
- Combinación de relación máxima
- Combinación selectiva
- Ganancia de diversidad
- Microdiversidad
- Muchas antenas
- Sistema de antena distribuida
Referencias
- ^ D. Gesbert, S. Hanly, H. Huang, S. Shamai, O. Simeone, W. Yu, Redes cooperativas MIMO multicelulares: Una nueva mirada a la interferencia IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 28, no. 9, págs. 1380-1408, diciembre de 2010.
- ^ a b c d e D. A. Basnayaka, PJ Smith y PA Martin, Análisis de rendimiento de sistemas MIMO de macrodiversidad con receptores MMSE y ZF en transacciones IEEE planas con desvanecimiento Rayleigh sobre comunicaciones inalámbricas, vol. 12, no. 5, págs.2240-2251, mayo de 2013.
- ^ MK Karakayali, GJ Foschini y RA Valenzuela, Coordinación de red para comunicaciones espectralmente eficientes en sistemas celulares IEEE Wireless Communication Magazine, vol. 13, no. 4, págs. 56-61, agosto de 2006.
- ^ a b E. Björnson y E. Jorswieck, Asignación óptima de recursos en sistemas multicelulares coordinados , fundamentos y tendencias en la teoría de la información y las comunicaciones, vol. 9, no. 2-3, págs. 113-381, 2013.