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電気通信において、ダイバーシティ方式とは、特性の異なる2 つ以上の通信チャネルを使用することによってメッセージ信号の信頼性を向上させる方法を指します。ダイバーシティは主に無線通信で使用され、フェーディングや同一チャネル干渉に対処し、エラーバーストを回避するための一般的な手法です。これは、個々のチャネルが異なるランダムな時間にフェーディングや干渉を経験する、つまり、それらが少なくとも部分的に独立しているという事実に基づいています。同じ信号の複数のバージョンが送信および/または受信され、受信機で結合される場合があります。または、冗長な前方誤り訂正コードが追加され、メッセージの異なる部分が異なるチャネルで送信される場合もあります。ダイバーシティ手法では、マルチパス伝搬を利用して、多くの場合デシベルで測定されるダイバーシティゲインを得ることができます。
多様性のテクニック
多様性スキームには次のクラスがあります。
- 時間ダイバーシティ: 同じ信号の複数のバージョンが異なる時間に送信されます。 あるいは、冗長な前方誤り訂正コードが追加され、ビットインターリーブによってメッセージが時間的に拡散されてから送信されます。 これにより、エラーバーストが回避され、エラー訂正が簡素化されます。
- 周波数ダイバーシティ: 信号は複数の周波数チャネルを使用して送信されるか、周波数選択フェージングの影響を受ける広いスペクトルに拡散されます。後述の例には以下が含まれます。
- 空間ダイバーシティ: 信号は複数の異なる伝搬経路を介して送信されます。有線伝送の場合、これは複数のワイヤを介して送信することによって実現できます。無線伝送の場合、これは複数の送信アンテナ (送信ダイバーシティ) および/または複数の受信アンテナ (受信ダイバーシティ) を使用したアンテナダイバーシティによって実現できます。後者の場合、さらなる信号処理が行われる前に、ダイバーシティ結合技術が適用されます。アンテナが離れている場合 (たとえば、異なるセルラー基地局サイトまたは WLAN アクセスポイントにある場合)、これはマクロダイバーシティまたはサイトダイバーシティと呼ばれます。アンテナが 1波長程度の距離にある場合、これはマイクロダイバーシティと呼ばれます。特殊なケースはフェーズドアンテナアレイで、ビームフォーミング、 MIMOチャネル、および時空間コーディング(STC)にも使用できます。
- 偏波ダイバーシティ：信号の複数のバージョンが異なる偏波のアンテナを介して送受信される。受信側ではダイバーシティ合成技術が適用される。 [1]
- マルチユーザーダイバーシティ：マルチユーザーダイバーシティは、送信機または受信機のいずれかで日和見ユーザースケジューリングを行うことで実現されます。[2]日和見ユーザースケジューリングとは、送信機と各受信機間の各チャネルの品質に応じて、送信機が候補受信機の中から最適なユーザーを選択することです。受信機は、送信機がマルチユーザーダイバーシティを実装するために、限られたレベルの解像度を使用してチャネル品質情報を送信機にフィードバックする必要があります。
- 協調ダイバーシティ：各ノードに属する分散アンテナの協調によりアンテナダイバーシティゲインを実現します。
コンバイナー技術
ダイバーシティ方式を適用する通信システムにおいて重要な要素は、冗長的に受信した信号を処理する「コンバイナ」である。コンバイナ技術は、伝統的にブレナンによって次のように分類されている。[3]
- 最大比コンバイナ
- 等利得コンバイナ
- スキャン/スイッチングコンバイナ
- 選択コンバイナ
並列冗長伝送された長い信号シーケンス（ネットワークパケットなど）を結合するために、タイミングコンバイナの原理が2012年に定義されました。[4]同様に選択コンバイナのように動作し、最初に完全に受信された有効なデータパケットはすぐにさらに処理されますが、後から到着した冗長パケットは受信後すぐに破棄されます。このアプローチでは、冗長チャネルのより高速な方が常に「勝ち」、特にワイヤレスアプリケーションで大幅なパフォーマンスの向上をもたらします。[4]
参照
- 開口合成 – 多数の望遠鏡からの信号を混合して、高い角度分解能の画像を生成する
- チャネルアクセス方式 – 複数の端末が1つの媒体を介して通信する手段
- 協調ダイバーシティ - 総ネットワークチャネル容量を向上または最大化するための複数アンテナ技術
- 巡回遅延ダイバーシティ
- フレネルゾーン – 送信アンテナと受信アンテナの間の空間領域
- 空間時間符号化 – 無線通信システムにおいてデータ伝送の信頼性を向上させるために使用される方法
- 対流圏散乱 – かなりの距離にわたってマイクロ波無線信号で通信する方法
参考文献
- ^ Siamack Ghadimi (2019-04-02)、差動交差偏波無線通信、科学研究
- ^ F. Foukalas および T. Khattab、「平均干渉電力制約下でのスペクトル共有における最適電力割り当てによるマルチユーザー ダイバーシティ」2014 IEEE 第 79 回自動車技術会議 (VTC 春)、2014 年 5 月
- ^ Brennan, DG (1959年6月). 「線形ダイバーシティ結合技術」. Proceedings of the IRE . 47 (6): 1075–1102. doi :10.1109/JRPROC.1959.287136. ISSN 0096-8390. S2CID 51655891.
- ^ ab Rentschler, M.; Laukemann, P. (2012 年 9 月)。「並列冗長 WLAN のパフォーマンス分析」。2012 IEEE 第 17 回国際新興技術およびファクトリーオートメーション会議 (ETFA 2012) の議事録。pp . 1–8。doi :10.1109/ ETFA.2012.6489647。ISBN 978-1-4673-4737-2. S2CID 10130152。
外部リンク
- ダイバーシティ受信 - ダイバーシティ受信装置の開発の背景情報。