Różnorodność transmisji oparta na blokowym kodowaniu czasoprzestrzennym

Zróżnicowanie transmisji oparte na kodowaniu przestrzenno-czasowym ( STTD ) to metoda dywersyfikacji transmisji stosowana w systemach komórkowych UMTS trzeciej generacji . STTD jest opcjonalny w interfejsie radiowym UTRAN , ale obowiązkowy dla sprzętu użytkownika ( UE ). STTD wykorzystuje blokowy kod czasoprzestrzenny (STBC) w celu wykorzystania redundancji w wielu transmitowanych wersjach sygnału.

STTD jest jednym z wielu schematów dywersyfikacji transmisji w pętli otwartej, które obejmują również PSTD (Phase Switched Transmit Diversity), Time Switched Diversity (TSTD), Orthogonal Transmit Diversity (OTD) i Space Time Spreading (STS) [1]. Celem wszystkich tych schematów jest wygładzenie zaniku i zaniku Rayleigha obserwowanych przy użyciu tylko jednej anteny na obu końcach łącza radiowego w środowisku propagacji wielościeżkowej . Różnorodność poprawia niezawodność łącza dla każdego użytkownika w miarę upływu czasu, zwłaszcza w pobliżu krawędzi komórek (w przypadku braku miękkiego przekazywania ), a także średnią wydajność zespołu użytkowników w dowolnym momencie. Nie poleganie na powolnym sprzężeniu zwrotnym stanu kanału z urządzenia mobilnego (tj. sprzętu użytkownika) oznacza, że STTD w otwartej pętli jest prawie odporny na przesunięcia Dopplera związane z wysokimi prędkościami UE i jest preferowaną metodą w tym scenariuszu. Jednak schemat dywersyfikacji transmisji w otwartej pętli nie może obniżać wydajności dla użytkownika znajdującego się blisko stacji bazowej, gdzie kanały mogą być widoczne i prawie idealne. Ponieważ STTD jest ortogonalnym systemem kodowania, jest to również gwarantowane.

STTD można zastosować do pojedynczych symboli w QAM, słowach kodowych CDMA lub symbolach podnośnych w OFDM , a metoda transmisji została ustandaryzowana, zwłaszcza w bezprzewodowej sieci komórkowej 3G [2], jak opisano poniżej. Koder nadajnika pobiera kolejne pary symboli danych {S1, S2}, normalnie wysyłanych bezpośrednio z jednej anteny. Dla dwóch anten nadawczych symbole {S1, S2} są transmitowane niezmienione z anteny nr 1, podczas gdy jednocześnie z anteny nr 2 wysyłana jest sekwencja {-S2*, S1*}. W odbiorniku do dekodowania potrzebna jest pewna algebra liniowa. Rozważ złożone wzmocnienia kanału ${\ displaystyle h_ {1}, h_ {2}}$ między elementami TX a pojedynczym elementem RX są już znane w odbiorniku. Odebrane sygnały w dwóch szczelinach czasowych są

${\ Displaystyle \ {h_ {1} S_ {1} -h_ {2} S_ {2} ^ {*}, \; \; h_ {1} S_ {2} + h_ {2} S_ {1} ^ {*} \}}$ z dodatkowym szumem ${\ Displaystyle \ {n_ {1}, \ ;n_{2}\}}$ . Koniugując drugi odebrany symbol w odbiorniku, możemy napisać równanie macierzowe ${\ Displaystyle {\ rozpocząć {bmatrix} x_ {1} \\ x_ {2}^{*}\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}h_{1}&-h_{2}\\h_{2}^{*}&h_{1}^{*}\end {bmatrix}}{\begin{bmatrix}S_{1}\\S_{2}^{*}\end{bmatrix}}+{\begin{bmatrix}n_{1}\\n_{2}^{* }\end{bmacierz}}}$

a rozwiązaniem najmniejszych kwadratów jest rozwiązanie dla S1 i S2 przez odwrócenie macierzy:

${\ Displaystyle {\ rozpocząć {bmatrix} {\ kapelusz {S}} _ {1} \\ {\ kapelusz {S}} _ {2} ^ {*} \ end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}h_{1}&-h_{2}\\h_{2}^{*}&h_{1}^{*}\end{bmatrix}}^{-1 }{\begin{bmatrix}x_{1}\\x_{2}^{*}\end{bmatrix}}={1 \ponad {h_{1}h_{1}^{*}+h_{2} h_{2}^{*}}}{\begin{bmatrix}h_{1}^{*}&h_{2}\\-h_{2}^{*}&h_{1}\end{bmatrix}}{ \begin{bmatrix}x_{1}\\x_{2}^{*}\end{bmatrix}}}$

Nazywa się to rozwiązaniem wymuszającym zero. Próbuje sprowadzić interferencję między symbolami do zera poprzez proces ważenia liniowych kombinacji odebranych sygnałów w dwóch próbkach czasowych i działa doskonale przy braku błędów i szumów.

Należy zauważyć, że w nieodgadnionych specyfikacjach 3G, na przykład TS125.211, kolejna para transmitowanych symboli QPSK, po zakodowaniu, przepięciu itp., jest zdefiniowana przez logiczny ciąg binarny złożony z czterech bitów: ${\ Displaystyle \ {b_ {0}, \; b_ {1}, \; b_ {2}, \; b_ {3} \}}$ reprezentujący składowe w fazie i kwadratury oraz ${\ Displaystyle \ {S_ {1} = (2b_ {0} -1) + i (2b_ {1} -1),\;S_{2}=(2b_{2}-1)+i(2b_{3}-1)\}}$ .

Tutaj ${\ Displaystyle \; -S_ {1} ^ {*} = (2 {\ overline {b_ {0}}} -1) + i (2b_ {1} -1), \; \; S_ {2} ^ {*}=(2b_{2}-1)+i(2{\overline {b_{3}}}-1)\}}$ gdzie overbar oznacza inwersję logiczną.

W przypadku CDMA STTD jest stosowane do całych słów kodowych, a nie do kolejnych chipów. W zastosowaniach OFDM, takich jak Long Term Evolution (LTE), opcjonalnie stosuje się dwa elementy transmisyjne STTD, tak jak powyżej, ale istnieje również opcja 4-elementowa.

Zobacz też

[1] R. Thomas Derryberry i in. Centrum badawcze firmy Nokia, „Różnorodność transmisji w systemach 3G CDMA” http://users.ece.utexas.edu/~jandrews/ee381k/EE381KTA/td_cdma.pdf

[2] Texas Instruments: „Różnorodność transmisji łącza w dół w otwartej pętli dla TDD: STTD dla TDD”, 1999 http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/wg1_rl1/TSGR1_05/Docs/Pdf/r1-99572.pdf