無線通信-テクニック

場合によっては、出力に影響するパフォーマンス低下の範囲があります。この主な原因は、モバイルチャネルの障害です。これを解決するために、3つの一般的なテクニックがあります-

イコライザ

受信機内のイコライザーは、予想されるチャネル振幅と遅延特性の平均範囲を補正します。言い換えれば、イコライザーは、そのインパルス応答がチャネルインパルス応答の逆であるモバイル受信機のフィルターです。このようなイコライザーは、*周波数選択性フェージング*チャンネルで使用されます。

多様性

ダイバーシティは、*高速フェージング*を補正するために使用される別の手法であり、通常、2つ以上の受信アンテナを使用して実装されます。通常、フラットフェージングチャネルで受信機が受けるフェードの深さと持続時間を減らすために使用されます。

チャンネルコーディング

チャネルコーディング*は、送信メッセージに冗長データビットを追加することにより、モバイル通信リンクのパフォーマンスを向上させます。送信機のベースバンド部分では、チャネルコーダーがデジタルメッセージシーケンスを、メッセージに含まれるオリジナルよりも多くのビット数を含む別の特定のコードシーケンスにマッピングします。チャネルコーディングは、*ディープフェーディング*または*スペクトルヌル*を修正するために使用されます。

イコライゼーション

ISI（Inter Symbol Interference）は、モバイル無線チャネルを介した高速データ伝送の主要な障害の1つとして特定されています。変調帯域幅が無線チャネルの*コヒーレンス帯域幅*（つまり、周波数選択性フェージング）を超えると、変調パルスが時間内に広がり、ISIが発生します。

レシーバーのフロントエンドのイコライザーは、予想されるチャネル振幅と遅延特性の平均範囲を補正します。モバイルフェージングチャネルは*ランダム*および*時変*であるため、イコライザーはモバイルチャネルの時変特性を追跡する必要があるため、時変または適応的でなければなりません。アダプティブイコライザーには、*トレーニング*および*トラッキング*という2つの操作フェーズがあります。

トレーニングモード

最初に、既知の固定長トレーニングシーケンスが送信機によって送信され、受信機のイコライザーが適切な設定に平均化されるようにします。 *トレーニングシーケンス*は、通常、規定のビットパターンの擬似ランダムバイナリ信号または固定です。

トレーニングシーケンスは、受信機のイコライザーが最悪のチャネル条件で*適切なフィルター係数*を取得できるように設計されています。したがって、受信機の適応フィルタは、*再帰アルゴリズム*を使用してチャネルを評価し、フィルタ係数を推定してチャネルを補正します。

追跡モード

トレーニングシーケンスが終了すると、フィルター係数はほぼ最適になります。トレーニングシーケンスの直後に、ユーザーデータが送信されます。

ユーザーのデータを受信すると、イコライザーの*適応アルゴリズム*が変化するチャネルを追跡します。その結果、適応イコライザーはフィルターの特性を時間とともに継続的に変化させます。

多様性

ダイバーシティは、比較的低コストでワイヤレスリンクの改善を提供する強力な通信受信機技術です。 *多様性技術*は、主にフェージング無線チャネルのパフォーマンスを改善するために、ワイヤレス通信システムで使用されます。

そのようなシステムでは、受信機には同じ情報信号の複数のコピーが提供され、2つ以上の実通信チャネルまたは仮想通信チャネルを介して送信されます。したがって、多様性の基本的な考え方は、*繰り返し*または*情報の冗長性*です。実質的にすべてのアプリケーションで、ダイバーシティの決定は受信機によって行われ、送信機には認識されません。

多様性の種類

フェージングは、小規模*と*大規模フェーディング*に分類できます。小規模なフェードは、モバイルがわずか数波長の距離を移動するときに発生する深く急激な振幅変動によって特徴付けられます。狭帯域信号の場合、これは通常 Rayleighフェードエンベロープ*になります。深いフェードの発生を防ぐために、顕微鏡の多様性技術は急速に変化する信号を活用できます。

受信機のアンテナ要素が送信波長の一部で分離されている場合、情報信号のさまざまなコピーまたは一般的にブランチと呼ばれるものを適切に組み合わせたり、受信信号として最も強いものを選択したりできます。このようなダイバーシティテクニックは、*アンテナまたはスペースダイバーシティ*と呼ばれます。

周波数ダイバーシティ

同じ情報信号が異なるキャリアで送信され、それらの間の周波数分離は少なくともコヒーレンス帯域幅です。

時間の多様性

情報信号は定期的に定期的に繰り返し送信されます。 *送信時間の間隔は、コヒーレンス時間T〜c〜*よりも大きくなければなりません。時間間隔はフェージングレートに依存し、フェージングレートの減少とともに増加します。

偏光ダイバーシティ

ここでは、情報を運ぶ信号の電界と磁界が修正され、多くのそのような信号が同じ情報を送信するために使用されます。したがって、直交タイプの偏光が得られます。

角度の多様性

ここでは、指向性アンテナを使用して、複数のパスで送信信号の独立したコピーを作成します。

スペースダイバーシティ

スペースダイバーシティでは、異なる空間位置に複数の受信アンテナが配置されているため、異なる（おそらく独立した）受信信号が生成されます。

ダイバーシティスキームの違いは、最初の2つのスキームでは、送信される*情報の重複*信号により、帯域幅の浪費が発生するという事実にあります。したがって、残りの3つのスキームでは問題が回避されますが、*アンテナの複雑さ*が増大するというコストがかかります。

アンテナ要素間の距離の関数としての信号間の相関は、関係によって与えられます-

どこで、

* J〜0〜* =ゼロ次で第1種のベッセル関数
d =アンテナ素子の空間における分離距離
λ =搬送波長。

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