В области беспроводной связи макроразнесение [1] [2] является разновидностью схемы пространственного разнесения , использующей несколько антенн приемника и / или антенн передатчика для передачи одного и того же сигнала. Расстояние между передатчиками намного больше, чем длина волны , в отличие от микродоразнесения, когда расстояние порядка или меньше длины волны.
В сотовой сети или беспроводной LAN макроразнесение подразумевает, что антенны обычно расположены в разных местах базовых станций или точках доступа . Макроразнесение приемника - это форма объединения антенн и требует инфраструктуры, которая передает сигналы от местных антенн или приемников к центральному приемнику или декодеру. Макроразнесение передатчика может быть формой одновременного вещания , когда один и тот же сигнал отправляется из нескольких узлов. Если сигналы отправляются по одному и тому же физическому каналу (например, частота канала и последовательность расширения), считается, что передатчики образуют одночастотную сеть.- термин, используемый особенно в мире радиовещания.
Цель состоит в том, чтобы бороться с замиранием и повысить мощность принимаемого сигнала и качество сигнала в открытых местах между базовыми станциями или точками доступа. Макроразнесение также может способствовать эффективным услугам многоадресной передачи , когда один и тот же частотный канал может использоваться для всех передатчиков, отправляющих одну и ту же информацию. Схема разнесения может быть основана на макроразнесении передатчика (нисходящей линии связи) и / или макроразнесении приемника (восходящей линии связи).
Примеры
- Мягкая передача обслуживания CDMA :
- UMTS более мягкий хендовер .
- Одночастотные сети ( SFN ), основанные на OFDM и выравнивании частотной области (FDE), представляют собой форму макроразнесения передатчика, используемого в широковещательных сетях, таких как DVB-T и DAB.
- Динамические одночастотные сети ( DSFN ), где схема планирования динамически адаптирует формирование SFN к условиям трафика и / или условиям приемника.
- Передача обслуживания с макроразнесением 802.16e (MDHO)
- Одночастотная сеть многоадресного вещания (MBSFN) с долгосрочным развитием (LTE) 3GPP , позволяющая эффективно отправлять одни и те же данные на многие мобильные устройства в соседних сотах.
- Совместное разнесение , например, согласованная многоточечная передача / прием (CoMP) в рамках долгосрочного развития 3GPP (LTE) , позволяющая увеличить скорость передачи данных для мобильной станции, расположенной в зоне перекрытия нескольких диапазонов передачи базовых станций.
Формы
Базовая форма макроразнообразия называется однопользовательским макроразнообразием. В этой форме один пользователь, у которого может быть несколько антенн, взаимодействует с несколькими базовыми станциями. Следовательно, в зависимости от пространственной степени свободы (DoF) системы, пользователь может передавать или принимать несколько независимых потоков данных на / от базовых станций за один и тот же временной и частотный ресурс.
- Однопользовательское макроразнообразие
- Макроразнообразие восходящего канала
- Макроразнесение нисходящей линии связи
В следующей, более продвинутой форме макроразнесения, несколько распределенных пользователей обмениваются данными с множеством распределенных базовых станций за один и тот же временной и частотный ресурс. Было показано, что эта форма конфигурации оптимально использует доступную пространственную глубину резкости и, таким образом, значительно увеличивает пропускную способность сотовой системы и пропускную способность пользователя.
Математическое описание
Рассматриваемая здесь многопользовательская система восходящей связи MIMO с макроразнесением состоит из распределенные пользователи с одной антенной и распределенные одноантенные базовые станции (БС). Следуя хорошо зарекомендовавшей себя узкополосной модели системы MIMO с плоскими замираниями , соотношение ввода-вывода может быть задано как
где а также - векторы приема и передачи соответственно, и а также - матрица канала макроразнесения и вектор пространственно некоррелированного шума AWGN , соответственно. Предполагается, что спектральная плотность мощности шума AWGN равна. Вй элемент , представляет коэффициент замирания (см. Затухание )-е составляющее звено, которое в данном конкретном случае является связующим звеном между й пользователь и -я базовая станция. В сценарии макроразнообразия
- ,
где называется средним усилением канала, дающим среднее отношение сигнал / шум канала. Таким образом, матрица профиля мощности макроразнесения [2] может быть определена как
Исходное соотношение ввода-вывода может быть переписано в терминах профиля мощности макроразнесения и так называемой нормализованной матрицы каналов, , в виде
- .
где поэлементный квадратный корень из , а оператор , представляет собой умножение Адамара (см. произведение Адамара ). Вй элемент , , удовлетворяет условию
- .
Было показано, что существует функциональная связь между постоянной матрицей профиля мощности макроразнесения,и производительность многопользовательских систем макроразнесения при замираниях. [2] Хотя кажется, что макроразнесение проявляется только в профиле мощности, системы, которые полагаются на макроразнесение, обычно будут иметь другие типы ограничений мощности передачи (например, каждый элементимеет ограниченную среднюю мощность) и разные наборы координирующих передатчиков / приемников при обмене данными с разными пользователями. [4] Обратите внимание, что указанное выше соотношение ввода-вывода может быть легко расширено на случай, когда каждый передатчик и / или приемник имеют несколько антенн.
Смотрите также
- MIMO
- Многопользовательский MIMO
- Разнообразие антенн
- Схемы разнообразия
- Сочетание разнообразия
- Максимальное соотношение комбинирования
- Выборочное комбинирование
- Прирост разнообразия
- Микроразнообразие
- Многие антенны
- Распределенная антенная система
Рекомендации
- ^ Д. Гесберт, С. Хэнли, Х. Хуанг, С. Шамай, О. Симеоне, В. Ю., Многосотовые кооперативные сети MIMO: новый взгляд на помехи Журнал IEEE по избранным областям связи, вып. 28, вып. 9, pp. 1380-1408, декабрь 2010 г.
- ^ a b c d e Д. А. Баснаяка, П. Дж. Смит и П. А. Мартин, Анализ производительности систем MIMO с макроразнесением с приемниками MMSE и ZF в транзакциях IEEE с плоским рэлеевским замиранием по беспроводной связи, т. 12, вып. 5, стр. 2240-2251, май 2013 г.
- ^ MK Karakayali, GJ Foschini и RA Valenzuela, Сетевая координация для спектрально эффективной связи в сотовых системах IEEE Wireless Communication Magazine, vol. 13, вып. 4, стр. 56-61, август 2006 г.
- ^ a b Э. Бьёрнсон и Э. Йорсвик, Оптимальное распределение ресурсов в скоординированных многоячеечных системах , Основы и тенденции в теории связи и информации, т. 9, вып. 2-3, с. 113-381, 2013.