Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Объединение с разнесением - это метод, применяемый для объединения нескольких принятых сигналов устройства приема с разнесением в один улучшенный сигнал.

Различные техники [ править ]

Можно выделить различные методы комбинирования разнесения:

  • Объединение с равным усилением: все принятые сигналы когерентно суммируются.
  • Комбинирование с максимальным коэффициентом часто используется в больших системах с фазированной антенной решеткой : принятые сигналы взвешиваются по отношению к их SNR, а затем суммируются. Результирующий SNR дает где - SNR принятого сигнала .
  • Комбинирование с переключением: приемник переключается на другой сигнал, когда текущий выбранный сигнал падает ниже предварительно определенного порога. Это также часто называют «сканирующим объединением».
  • Комбинирование выбора : из N полученных сигналов выбирается самый сильный сигнал. Было показано , что когда N сигналов независимы и распределены по Рэлею , ожидаемый выигрыш от разнесения выражается как отношение мощностей. [1] Следовательно, любое дополнительное усиление быстро уменьшается с увеличением количества каналов. Это более эффективный метод, чем переключаемое комбинирование.

Иногда используется более одного метода комбинирования - например, при удачной визуализации используется комбинирование выделения для выбора (обычно) лучших 10% изображений с последующим объединением выбранных изображений с равным усилением.

Другие методы комбинирования сигналов были разработаны для снижения шума и нашли применение в биофизике отдельных молекул , хемометрии и других дисциплинах. [2]

Сроки комбинирования [ править ]

Когда основное внимание уделяется беспроводной передаче более длинных последовательностей сигналов, таких как, например, пакеты Ethernet, можно наблюдать конкретные характеристики производительности, касающиеся выигрыша от разнесения в системе беспроводной передачи с параллельным резервированием. Для «согласования по времени» пакеты данных одновременно и с избыточностью отправляются по параллельным путям. На принимающей стороне из ветвей выбирается первый приходящий пакет и немедленно обрабатывается в направлении конечного приложения. Дальнейшие копии пакета, если они прибывают, отбрасываются. Этот тип объединителя после обнаружения называется "объединителем временного интервала", поскольку значительное улучшение производительности достигается за счет немедленной обработки первого прибывающего пакета. [3]

Пример переключенного комбинированного двухстороннего радио [ править ]

В наземно-подвижной радиосвязи , где автомобильные и портативные радиостанции связываются с радиостанцией базовой станции на одной частоте, пространственное разнесение достигается за счет наличия нескольких приемников в разных местах. Комбинирование разнесения или голосование в системах двусторонней радиосвязи - это метод увеличения дальности обратной связи от раций и автомобильных мобильных радиостанций. [4]

Схема системы двусторонней радиосвязи водоканала с голосованием.
Площадки водоканала.

Приемники подключаются к устройству, называемому компаратором голосования или избирателем.

Компаратор голосования выполняет оценку всех полученных сигналов и выбирает наиболее пригодный для использования принятый сигнал. [5] В ретрансляционных системах голосовой сигнал передается повторно. В симплексных системах он поступает на динамик консоли на базовой станции. Звук от получателя, за который не проголосовали, игнорируется. Компараторы голосования в аналоговых FM- системах могут переключаться между приемниками за десятые или сотые доли секунды (быстрее, чем один слог). До тех пор, пока понятный сигнал поступает на единственный приемник в системе, повторяющийся звук или звук, отправляемый на динамик консоли, будет понятным.

В этой схеме приемники на удаленных объектах подключаются к компаратору голосования с помощью частных телефонных линий, канала в банке каналов D4 на DS1 или аналогового микроволнового канала основной полосы частот.

Как оцениваются сигналы [ править ]

Самые ранние компараторы для голосования полагались на тональный сигнал, закодированный на отдельном аудиотракте, что требовало, чтобы каждый приемный узел имел 4-проводную схему или два аудиотракта. Высота тона изменилась, чтобы представить уровень принимаемого сигнала или напряжение ограничителя FM-приемника на удаленном приемнике. Это работало плохо, поскольку не учитывало микроволновый шум основной полосы частот или зашумленные схемы телефонной компании.

Новые компараторы для голосования сравнивают отношение сигнал / шум в компараторе для голосования, учитывая сквозной шум, плохие телефонные линии, низкий уровень дисциплины, а также лучший путь разнесенного приема.

Диапазон переговорной рации [ править ]

При обмене данными с портативными радиостанциями ( рациями ) базовые станции обычно говорят дальше, чем могут принимать. Голосование между несколькими приемниками на разных сайтах увеличивает вероятность того, что один из приемников получит полезный сигнал от двусторонних радиостанций в системе.

Уменьшение помех [ править ]

Объединение разнесенных сигналов сокращает один возможный отказ одной точки: любой отказ одного приемника или локальные помехи одному приемнику не будут блокировать прием во всей системе. На площадках с оборудованием можно разместить множество радиопередатчиков и приемников. [6] Одиночный сайт подвержен локальным, зависящим от сайта сигналам помех. Эти мешающие сигналы могут приходить и уходить при включении и выключении передатчиков.

Потенциальная проблема с приемниками, расположенными на больших высотах, заключается в том, что они могут принимать сигналы из отдаленных округов, префектур или других провинций. Эти нежелательные удаленные сигналы могут быть сильнее, чем полезные сигналы от местных раций. [7] В некоторых случаях удаленные сигналы могут блокировать местные слабые сигналы. Наличие нескольких пунктов приема увеличивает вероятность того, что один из пунктов получит местный сигнал при наличии удаленного, нежелательного. [8] Селективный вызов может избавить пользователей от необходимости слушать звук удаленных сигналов, даже если удаленные сигналы находятся в пределах диапазона приема одного или нескольких приемников.

Покрытие [ править ]

В литературе указано, что для систем двусторонней радиосвязи критических или аварийных служб минимальное покрытие составляет 95%. [9] Одним из определений покрытия системы является стандарт TSB-88A Ассоциации телекоммуникационной индустрии (TIA). [10]

Блокировка голосования или вариант "голосование и удержание" [ править ]

Большинство установок, использующих оборудование объединения разнесенных сигналов, непрерывно оценивают лучший принимаемый сигнал по сравнению со всеми другими сигналами. На протяжении принятой передачи компаратор может переключать приемники каждые несколько десятых секунды. Когда пользователь рации вызывает затухание сигнала, поворачивая голову, или проезжающий трактор с прицепом блокирует его сигнал в выбранном месте приема, блок объединения быстро переключается на другой приемник. [11]

В некоторых установках оборудование объединения разнесенных сигналов конфигурируется для захвата приемника. Например, в некоторых сельских, региональных системах покрытия каждый приемник покрывает уникальную географическую область. Особого совпадения нет. Если бы система состояла из двух узлов, северного и южного, она выбрала бы лучший из двух и оставалась заблокированной на этом приемнике до тех пор, пока передача не закончилась. [12] Это лучше работает с мобильными радиостанциями, потому что их сила сигнала обычно стабильна. [13]

В некоторых случаях этот режим «голосование и удержание» используется для управления выбором передатчика. Рассмотрим случай региональной системы с двумя базовыми станциями: северной и южной. Если оборудование, объединяющее разнесение, проголосует «на север», в следующий раз, когда диспетчер нажмет кнопку передачи, передатчик на север будет нажимать кнопку. Это называется управлением передатчиком и предназначено для автоматизации выбора передатчика в системах, где доступно более одного места передатчика. В некоторых случаях это не работает. [14]

В мобильных системах передачи данных предпочтительнее использовать блокировку голосования, поскольку постоянное переключение между приемниками приводит к потере пакетов данных. Оборудование комбинирования разнесения переключается достаточно быстро, чтобы слоги не терялись, но недостаточно быстро, чтобы не терялись биты. Системы мобильной передачи данных обычно создаются с помощью модемов в мобильных радиостанциях. Мобильные радиостанции обычно посылают устойчивые сигналы в более чем один приемный узел, поэтому мощность сигнала достаточно высока, чтобы блокировка голосов работала нормально. [15]


См. Также [ править ]

  • Передача разнообразия
  • Разнообразие антенн
  • Синтез апертуры
  • Совместное разнообразие
  • Умная антенна

Ссылки [ править ]

  1. ^ DG Brennan, "Линейные методы комбинирования разнесения", Proc. IRE , vol.47, no.1, pp.1075–1102, июнь 1959 г.
  2. ^ "Машаги и др. Уменьшение шума комбинацией сигналов в пространстве Фурье, применяемое для коррекции дрейфа в оптическом пинцете, Rev. Sci. Instrum. 82, 115103 (2011)" . Архивировано из оригинала на 2012-05-03 . Проверено 8 ноября 2011 .
  3. ^ Rentschler, M .; Лаукеманн П., «Анализ производительности параллельных резервных WLAN», Новые технологии и автоматизация производства (ETFA), 2012 г., 17-я конференция IEEE, том, №, стр. 1, 8, 17–21 сентября 2012 г.
  4. ^ Чтобы подтвердить использование слова « голосование» для описания этого оборудования, см. Патент США № 4531235 и 5884192 «Комбинирование разнесения для антенн».
  5. ^ "Раздел V: Выводы," California Highway Patrol научно - исследовательский проект коммуникационной технологии на частоте 800 МГц , 80-C477 ( Сакраменто, Калифорния : Департамент общего обслуживания, коммуникационные технологии Отдел, 1982,) с V-6..
  6. ^ Например, один конкретный объект оборудования описан как имеющий шесть базовых станций и много приемников. См .: "3.1.3 Радиостанция на озере Дрейпер" Система транковой радиосвязи: запрос предложений , ( Оклахома-Сити, Оклахома : Управление муниципальных объектов Оклахома-Сити, Управление капитальных проектов общественной безопасности, 2000) стр. 56.
  7. ^ Одно практическое правило состоит в том, что передатчик рации производит от одной десятой (-10 дБ) до одной сотой (-20 дБ) уровня сигнала автомобильных радиоприемников на приемнике базовой станции.
  8. ^ «Оценка региональных альтернатив: выбор места», Планирование экстренных медицинских коммуникаций: Том 2, Руководство по планированию на местном / региональном уровне (Вашингтон, округ Колумбия: Национальная администрация безопасности дорожного движения, Министерство транспорта США, 1995), стр. 52-55.
  9. ^ «Оценка региональных альтернатив: выбор места», Планирование экстренных медицинских коммуникаций: Том 2, Руководство по планированию на местном / региональном уровне (Вашингтон, округ Колумбия: Национальная администрация безопасности дорожного движения, Министерство транспорта США, 1995), стр. 52. Профессиональный консультант должны помочь в определениях покрытия для инженерных систем, потому что «95% покрытие» можно интерпретировать по-разному.
  10. ^ Определения покрытия для инженерных систем описаны в Калифорнийском плане связи EMS: окончательный проект (Сакраменто, Калифорния: Управление EMS штата Калифорния, сентябрь 2000 г.) и в «Глоссарии», Заключительный отчет по фазе II Аризоны: Оценка потребностей в совместимости радиосвязи в масштабе штата, (Феникс, Аризона: Macro Corporation и штат Аризона, 2004 г.), стр. 165.
  11. ↑ Описание действующей системы см. В: «2.1 Система мобильной радиосвязи», Комитет полицейской радиосвязи Сан-Рафаэля: Отчет мэру и городскому совету ( Сан-Рафаэль, Калифорния : Город Сан-Рафаэль, 1995 г.), стр. 4.
  12. ^ Для обсуждения блокировки голосов против обычного голосования, см: «V Раздел: Выводы,» Highway Patrol Калифорнийский научно - исследовательский проект технологии связи на частоте 800 МГц , 80-C477 ( Сакраменто, Калифорния : Департамент общего обслуживания, коммуникационных технологий Отдел, 1982,) с. V-6. В отчете говорится, что California Highway Patrol не использует блокировку голосования в Лос-Анджелесе , очень загруженной радиосреде. В некоторых условиях помехи блокировка голосования может привести к плохим результатам. Сайт, получивший первое голосование, иногда оказывается не лучшим. На некоторых объектах наблюдается повышенный уровень окружающего шума. заставляя их постоянно избираться последними, даже если они производят немного лучший звук, и их способность поддерживать путь к мобильному телефону в течение длительной передачи может быть лучше.
  13. ^ Экстремальный случай: в одном калифорнийском исследовании описывается полевое испытание, в ходе которого принимался уровень сигнала от 90-ваттного источника 42 МГц. мобильное радио упало с 45 микровольт (постоянный сигнал) до нуля за одну милю пути. См .: «Раздел II: Исследования распространения радиоволн» Калифорнийский проект по исследованиям в области коммуникационных технологий для дорожного патруля на 800 МГц , 80-C477 (Сакраменто, Калифорния: Департамент общих служб, Отдел коммуникационных технологий, 1982 г.), стр. V-6.
  14. ^ Существование режима « голосование и удержание» и его использование в управлении передатчиком можно подтвердить, прочитав «Раздел V: Выводы» Калифорнийского исследовательского проекта в области коммуникационных технологий для дорожного патруля на 800 МГц , 80-C477 (Сакраменто, Калифорния: Департамент of General Services, Отдел коммуникационных технологий, 1982 г., стр. V-6.
  15. ^ Это подробно описывается в руководствах по обслуживанию оборудования с комбинированием разнесенных сигналов, предназначенного для использования с мобильными данными.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Л.-К. Линь, М. Го и К.Т. Вонг, «Выбор двух ветвей в беспроводном приеме с пространственным разнесением: верхний предел выходной мощности», IEEE Transactions on Communications, vol. 60, нет. 2, стр. 537-546, февраль 2012 г.