Drahtlose Kommunikation - Techniken

In einigen Fällen kann es zu Leistungseinbußen kommen, die sich auf die Ausgabe auswirken. Die Hauptursache hierfür könnten die Beeinträchtigungen des Mobilkanals sein. Um dies zu beheben, gibt es drei beliebte Techniken:

Equalizer

Ein Equalizer innerhalb eines Empfängers kompensiert den durchschnittlichen Bereich der erwarteten Kanalamplituden- und Verzögerungseigenschaften. Mit anderen Worten ist ein Equalizer ein Filter am mobilen Empfänger, dessen Impulsantwort umgekehrt zur Kanalimpulsantwort ist. Solche Equalizer finden ihre Verwendung infrequency selective fading Kanäle.

Vielfalt

Vielfalt ist eine andere Technik, die zum Ausgleich verwendet wird fast fadingund wird normalerweise unter Verwendung von zwei oder mehr Empfangsantennen implementiert. Es wird normalerweise verwendet, um die Tiefe und Dauer der Überblendungen zu verringern, die ein Empfänger in einem flachen Überblendungskanal erfährt.

Kanalcodierung

Channel codingVerbessert die Leistung der Mobilkommunikationsverbindung durch Hinzufügen redundanter Datenbits zur übertragenen Nachricht. Im Basisbandabschnitt des Senders ordnet ein Kanalcodierer eine digitale Nachrichtensequenz einer anderen spezifischen Codesequenz zu, die eine größere Anzahl von Bits als das in der Nachricht enthaltene Original enthält. Die Kanalcodierung wird zur Korrektur verwendetdeep fading oder spectral null.

Ausgleich

ISI (Inter Symbol Interference) wurde als eines der Haupthindernisse für die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung über Mobilfunkkanäle identifiziert. Wenn die Modulationsbandbreite die überschreitetcoherence bandwidth des Funkkanals (dh frequenzselektives Fading) werden Modulationsimpulse zeitlich verteilt, was ISI verursacht.

Ein Equalizer am vorderen Ende eines Empfängers kompensiert den durchschnittlichen Bereich der erwarteten Kanalamplituden- und Verzögerungseigenschaften. Wie die mobilen Fading-Kanäle sindrandom und time varyingEqualizer müssen die zeitvariablen Eigenschaften des Mobilkanals verfolgen und sollten daher zeitvariabel oder adaptiv sein. Ein adaptiver Equalizer hat zwei Betriebsphasen:training und tracking.

Trainingsmodus

Zu Beginn wird vom Sender eine bekannte Trainingssequenz fester Länge gesendet, damit der Empfänger-Equalizer auf eine geeignete Einstellung mitteln kann. Training sequence ist typischerweise ein pseudozufälliges Binärsignal oder ein festes vorgeschriebenes Bitmuster.

Die Trainingssequenz soll es einem Equalizer am Empfänger ermöglichen, die zu erfassen proper filter coefficientim schlechtesten Kanalzustand. Ein adaptives Filter am Empfänger verwendet somit arecursive algorithm Auswerten des Kanals und Schätzen der Filterkoeffizienten, um den Kanal zu kompensieren.

Tracking-Modus

Wenn die Trainingssequenz beendet ist, sind die Filterkoeffizienten nahezu optimal. Unmittelbar nach der Trainingssequenz werden Benutzerdaten gesendet.

Wenn die Daten der Benutzer empfangen werden, wird die adaptive algorithms des Equalizers verfolgt den sich ändernden Kanal. Infolgedessen ändert der adaptive Entzerrer die Filtereigenschaften im Laufe der Zeit kontinuierlich.

Vielfalt

Diversity ist eine leistungsstarke Kommunikationsempfängertechnik, die eine Verbesserung der drahtlosen Verbindung zu relativ geringen Kosten ermöglicht. Diversity techniques werden in drahtlosen Kommunikationssystemen hauptsächlich verwendet, um die Leistung über einen verblassenden Funkkanal zu verbessern.

In einem solchen System wird der Empfänger mit mehreren Kopien desselben Informationssignals versehen, die über zwei oder mehr reale oder virtuelle Kommunikationskanäle übertragen werden. Die Grundidee der Vielfalt ist alsorepetition oder redundancy of information. In praktisch allen Anwendungen werden die Diversity-Entscheidungen vom Empfänger getroffen und sind dem Sender unbekannt.

Arten der Vielfalt

Fading kann klassifiziert werden in small scale und large scale fading. Kleine Überblendungen sind durch tiefe und schnelle Amplitudenschwankungen gekennzeichnet, die auftreten, wenn sich das Mobiltelefon über Entfernungen von nur wenigen Wellenlängen bewegt. Bei Schmalbandsignalen führt dies typischerweise zu aRayleigh faded envelope. Um das Auftreten tiefer Überblendungen zu verhindern, können mikroskopische Diversitätstechniken das sich schnell ändernde Signal ausnutzen.

Wenn die Antennenelemente des Empfängers durch einen Bruchteil der gesendeten Wellenlänge getrennt sind, können die verschiedenen Kopien des Informationssignals oder allgemein als Zweige bezeichnet werden, geeignet kombiniert werden, oder das stärkste von ihnen kann als empfangenes Signal ausgewählt werden. Eine solche Diversitätstechnik wird als bezeichnetAntenna or Space diversity.

Frequenzvielfalt

Das gleiche Informationssignal wird auf verschiedenen Trägern übertragen, wobei die Frequenztrennung zwischen ihnen mindestens die Kohärenzbandbreite ist.

Zeitliche Vielfalt

Das Informationssignal wird in regelmäßigen Abständen wiederholt zeitlich übertragen. Die Trennung zwischen demtransmit times should be greater than the coherence time, T_c. Das Zeitintervall hängt von der Fading-Rate ab und nimmt mit abnehmender Fading-Rate zu.

Polarisationsvielfalt

Hier werden die elektrischen und magnetischen Felder des die Information tragenden Signals modifiziert und viele solcher Signale werden verwendet, um die gleichen Informationen zu senden. Soorthogonal type of polarization is obtained.

Winkelvielfalt

Hier werden Richtantennen verwendet, um unabhängige Kopien des übertragenen Signals über mehrere Pfade zu erstellen.

Raumvielfalt

In der Weltraumdiversität gibt es mehrere Empfangsantennen, die an unterschiedlichen räumlichen Orten platziert sind, was zu unterschiedlichen (möglicherweise unabhängigen) empfangenen Signalen führt.

Der Unterschied zwischen den Diversity-Schemata liegt in der Tatsache, dass es in den ersten beiden Schemata gibt wastage of bandwidth durch duplication of the informationzu sendendes Signal. Somit wird ein Problem in den verbleibenden drei Schemata vermieden, jedoch mit erhöhten Kostenantenna complexity.

Die Korrelation zwischen Signalen als Funktion des Abstands zwischen den Antennenelementen ergibt sich aus der Beziehung -

$$ \ rho = J_0 ^ 2 \ lgroup \ frac {2 \ Pi d} {\ lambda} \ rgroup $$

Wo,

• J₀ = Bessel-Funktion nullter Ordnung und erster Art

• d = Abstand der Antennenelemente im Raum

• λ = Trägerwellenlänge.