다양성 결합

다양성 결합은 다양성 수신장치의 복수 수신 신호를 하나의 개선된 신호로 결합하기 위해 적용되는 기술이다.

다양한 기법

다양한 다양성 결합 기법은 다음과 같이 구별할 수 있다.

• 동일 게인 조합: 수신된 모든 신호는 일관성 있게 요약된다.
• 최대 비율 조합은^[1] 대규모 단계 어레이 시스템에서 종종 사용된다. 수신된 신호는 SNR에 대해 가중치를 부여한 후 합산한다. 결과 SNR은${\displaystyle \underset{yieldsk}{\overset{}{}}}$= ${\displaystyle \underset{}{\overset{}{}}}$ ${\displaystyle \underset{}{\overset{}{\mathrm{N}}}}$ ${\displaystyle \underset{}{\overset{}{}}}$ ${\displaystyle {}_{}}$ R ${\displaystyle k_{}}${\$displaystyle$\sum \$sum _{k=$1}^{$N}SNR_{k}}}}}}}$을(를) 산출하며, 여기서$$ S $N{\displaystyle }$ R ${\displaystyle k_{}}$ ${\displaystystyle SNR_{$$k}$은 수신 신호 $k{\displaystyle }$}의 SNR이다$.$
• 스위치 결합: 현재 선택된 신호가 사전 정의된 임계값 아래로 떨어지면 수신기가 다른 신호로 전환된다. 이것은 종종 "스캐닝 결합"이라고도 불린다.
• 선택 조합: N 수신 신호 중에서 가장 강한 신호가 선택된다. N 신호가 독립적이고 Rayleigh가 분포할 때 예상되는 다양성 이득은 전력비로 표현되는$$$\sum {\displaystyle \underset{k}{\overset{}{}}}$= ${\displaystyle \underset{}{\overset{}{1}}}$ ${\displaystyle \frac{N}{}}$ ${\displaystyle \underset{}{\overset{}{}}\frac{\mathrm{}}{}}$ k ${\$인 것으로 나타났다.^[2] 따라서 채널의 수가 증가함에 따라 추가적인 이득은 급격히 감소한다. 이것은 스위치 결합보다 더 효율적인 기술이다.

때때로 둘 이상의 조합 기법이 사용된다. 예를 들어, 행운의 영상촬영은 선택 조합을 사용하여 최상의 10% 영상을 선택(일반적으로)하고, 그 다음에 선택한 영상을 동일 게인 결합한다.

다른 신호 조합 기법은 소음 감소를 위해 설계되었으며, 다른 분야들 중에서 단일 분자 생물물리학, 화학측정학에서 응용 분야를 발견했다.^[3]

타이밍 결합

이더넷 패킷과 같이 긴 신호 시퀀스의 무선 전송에 초점을 맞출 때 병렬 중복 무선 전송 시스템에서 다양성 이득에 관한 구체적인 성능 특성을 관찰할 수 있다. "결합 시간 설정"의 경우, 데이터 패킷은 중복되고 동시에 병렬 경로를 통해 전송된다. 수신측에서는 분기에서 첫 번째 도착 패킷이 선택되어 최종 애플리케이션을 향해 즉시 처리된다. 도착한 패킷의 추가 복사본은 폐기된다. 이러한 유형의 검출 후 결합기는 "타이밍 결합기"라고 불리는데, 이는 첫 번째 도착 패킷의 즉각적인 처리를 통해 상당한 성능 향상이 이루어지기 때문이다.^[4]

양방향 라디오 예제를 조합한 스위치 방식

차량 탑재형 및 휴대형 라디오가 하나의 주파수에 걸쳐 기지국 라디오와 통신하는 육상 이동형 라디오에서는 서로 다른 사이트에 여러 수신기를 두어 공간 다양성을 달성한다. 양방향 무선 시스템에서 다양성을 결합하거나 투표하는 것은 무전기와 차량 이동 무전기에서 토크백 범위를 개선하는 방법이다.^[5]

수신기는 투표 비교기 또는 유권자라고 하는 장치에 연결된다.

투표 비교기는 수신된 모든 신호에 대한 평가를 수행하고 가장 가용성이 높은 수신 신호를 선택한다.^[6] 리피터 시스템에서는 투표한 신호가 재전송된다. 심플렉스 시스템에서는 기지국의 콘솔 스피커로 간다. 투표하지 않은 수신기의 오디오는 무시된다. 아날로그 FM 시스템의 투표 비교기는 초당 10분의 1초 또는 100분의 1초 이내에 수신기 간에 전환할 수 있다(한 음절보다 빠름). 이해할 수 있는 신호가 시스템의 단일 수신기에 도달하는 한, 반복되는 오디오, 즉 콘솔 스피커로 전송되는 오디오는 이해할 수 있을 것이다.

이 배치에서 원격 사이트의 수신기는 개인 전화선, DS1의 D4 채널 뱅크의 채널 또는 아날로그 마이크로파 베이스밴드 채널을 통해 투표 비교기에 연결된다.

신호 평가 방법

초기의 투표 비교기는 각각의 수신기 사이트가 4와이어 회로 또는 2개의 오디오 경로를 갖도록 요구하는 별도의 오디오 경로에 인코딩된 톤에 의존했다. 톤의 피치가 원격 수신기에서 수신된 신호 레벨 또는 FM 수신기 제한기 전압을 나타내도록 변경되었다. 이것은 마이크로파 베이스밴드 잡음이나 시끄러운 전화회사 회로를 설명하지 않았기 때문에 제대로 작동하지 않았다.

새로운 투표 비교기들은 엔드투엔드 소음, 불량 전화선, 낮은 수준의 규율, 최상의 다양성 수신 경로 등을 고려하여 투표 비교기에서 신호 대 잡음 비율을 비교한다.

워키토키 토크백 레인지

휴대용 라디오(워키토키)와 통신할 때 기지국은 일반적으로 수신할 수 있는 것보다 더 멀리 말을 한다. 서로 다른 사이트에서 여러 수신기 사이에서 투표하면 수신기 중 하나가 시스템의 양방향 라디오에서 사용 가능한 신호를 획득할 확률이 증가한다.

간섭감소

다양성 결합은 하나의 가능한 단일 지점 고장을 감소시킨다: 모든 단일 수신기 고장 또는 단일 수신기에 대한 국부적 간섭은 전체 시스템의 수신을 차단하지 않는다. 장비 사이트는 많은 무선 송신기와 수신기를 호스팅할 수 있다.^[7] 단일 사이트는 특정 사이트에 특정한 지역적 간섭 신호의 적용을 받는다. 이러한 방해 신호는 송신기가 켜지거나 꺼질 수 있다.

고경사 수신기 사이트에 위치한 수신기의 잠재적인 문제는 그들이 먼 카운티, 현 또는 다른 지방으로부터 신호를 획득할 수 있다는 것이다. 이러한 원하지 않는 먼 신호는 지역 무전기에서 보내는 신호보다 더 강할 수 있다.^[8] 어떤 경우에는 원거리 신호가 국소 약한 신호를 차단할 수도 있다. 수신 사이트가 여러 개 있으면 사이트 중 하나가 원거리의 원하지 않는 사이트 앞에서 로컬 신호를 수신할 확률이 증가한다.^[9] 선택적 통화는 원거리 신호가 하나 이상의 수신기 범위 내에 있더라도 사용자가 원거리 신호의 오디오를 들을 필요가 없게 할 수 있다.

커버리지

중요 또는 비상 서비스 양방향 무선 시스템의 경우 최소 95%의 커버리지를 문헌에 인용한다.^[10] 시스템 적용 범위의 정의 중 하나는 TIA(Telecommunications Industry Association) TSB-88A 표준이다.^[11]

투표 잠금 또는 투표 및 보류 옵션

다양성을 결합한 장비를 사용하는 대부분의 설비는 다른 모든 신호에 대해 가장 잘 수신된 신호를 지속적으로 평가한다. 수신된 전송 길이 전체에 걸쳐 대조군은 10분의 1초마다 수신기를 전환할 수 있다. 워키토키 사용자가 고개를 돌려 신호 페이드 현상을 일으키거나, 투표한 수신 현장에서 지나가는 트랙터-트레일러 장치가 신호를 차단하면 결합 장치가 다른 수신기로 빠르게 바뀐다.^[12]

일부 설비에서는 다양성 결합 장비가 수신기에 고정되도록 구성된다. 예를 들어, 일부 시골지역 지역 커버리지 시스템에서는 수신자가 각각 고유한 지리적 영역을 커버한다. 겹치는 부분이 별로 없다. 만약 시스템이 남북의 두 사이트로 구성되었다면, 그것은 둘 중 더 나은 것을 선택하고 전송이 끝날 때까지 그 수신기에 잠겨 있을 것이다.^[13] 이것은 그들의 신호 강도가 안정적이기 때문에 이동식 라디오에서 더 잘 작동한다.^[14]

어떤 경우에는 이 투표와 인지가 송신기 선택을 조종하는데 사용된다. 두 개의 기지국이 있는 지역 시스템의 예를 들어보자: 북쪽과 남쪽. 장비를 결합한 다양성이 '북쪽'으로 표결을 하면 다음 번에 파견원이 송신 버튼을 누를 때 북쪽 송신기가 키를 누르게 된다. 송신기 조향이라고 불리는 이것은 둘 이상의 송신기 부지를 사용할 수 있는 시스템에서 송신기 선택을 자동화하도록 되어 있다. 어떤 경우에는 그것은 잘 작동하지 않는다.^[15]

모바일 데이터 시스템에서는 수신자 간의 지속적인 전환이 데이터 패킷 손실을 유발하기 때문에 투표 잠금 옵션이 선호된다. 장비들을 결합한 다양성은 음절은 소실되지 않을 정도로 빠르게 전환되지만 비트는 소실되지 않을 정도로 충분히 빠르지 않다. 모바일 데이터 시스템은 일반적으로 모바일 라디오의 모뎀에서 비롯된다. 이동식 라디오는 보통 둘 이상의 수신 사이트에 고체 신호를 생성하기 때문에 투표 잠금이 잘 작동될 수 있을 정도로 신호 강도가 높다.^[16]

참고 항목

• 다양성 전송
• 안테나 다양성
• 조리개합성합성
• 협동 다양성
• 스마트 안테나

참조

추가 읽기

• L.C. 린, M. 궈앤케이 T. 웡 "무선 공간-다양성 리셉션 2개 지점 선정: 출력 전력에 대한 상한," IEEE 통신 거래, vol. 60, 2, 페이지 537-546, 2012년 2월.