TEKNIK DIVERSIFIKASI TRANSMIT SEDERHANA UNTUK KOMUNIKASI NIRKABEL

Siavash M. Alamouti

https://scholar.google.com/citations?user=5wjq2SgAAAAJ&hl=en

Makalah ini menyajikan keragaman skema transmit dua arah yang sederhana. Dengan menggunakan dua antena transmisi dan satu antena penerima skema ini memberikan keragaman antara penggabungan penerima (MRRC) dengan satu antena transmisi, dan dua antena penerima. Hal ini menunjukkan bahwa skema dapat dengan mudah digeneralisasi ke dua antena transmisi dan M menerima antena untuk memberikan urutan keragaman 2M. Skema baru ini tidak memerlukan perluasan bandwidth ataupun feedback dari receiver ke pemancar dan kompleksitas perhitungannya serupa dengan MRRC.

Sistem nirkabel generasi selanjutnya harus memiliki kualitas suara yang tinggi dibandingkan dengan standar radio seluler saat ini dan memberikan layanan data tingkat bit tinggi (sampai 2 Mbits / s). Fenomena mendasar yang membuat transmisi wireless yang handal menjadi sulit adalah multipath fading yang bervariasi waktu. Fenomena inilah yang membuat transmisi tetherless menjadi lebih susah bila dibandingkan dengan serat, kabel koaksial, line-of-sight microwave atau bahkan transmisi satelit. Meningkatkan kualitas atau mengurangi tingkat error efektif dalam saluran multipath fading sangat sulit dilakukan. Oleh karena itu penting untuk secara efektif mengurangi efek memudar baik pada unit jarak jauh maupun stasiun pangkalan, tanpa daya tambahan atau pengorbanan dalam bandwidth.

Teknik yang paling efektif untuk mengurangi multipath fading pada wireless channel adalah power control pemancar. Untuk mengatasi masalah utama yang kerap terjadi dengan pendekatan ini adalah informasi saluran harus diberi umpan balik dari penerima ke pemancar, yang menghasilkan degradasi throughput dan kompleksitas tambahan yang cukup besar bagi pemancar dan penerima. 

  

Teknik efektif lainnya adalah keragaman waktu dan frekuensi. Time interleaving, bersamaan dengan error correction coding, dapat memberikan keragaman perbaikan. Hal yang sama berlaku untuk spread spectrum. Namun, waktu interleaving menghasilkan penundaan yang besar saat saluran secara perlahan bervariasi. Secara ekivalen, teknik spread spectrum tidak efektif bila bandwidth koherensi saluran lebih besar daripada bandwidth yang menyebar atau, ekuivalen, dimana terdapat delay delay yang relatif kecil di saluran.

Di kebanyakan lingkungan penyebaran, keragaman antena adalah teknik yang praktis, efektif dan, karenanya, diterapkan secara luas untuk mengurangi efek fading multipath. Satu antena dan satu rantai transmisi dapat ditambahkan ke stasiun pangkalan untuk meningkatkan kualitas penerimaan semua unit jarak jauh di area cakupan stasiun base tersebut. Alternatifnya adalah menambahkan lebih banyak antena dan receiver ke semua unit jarak jauh. Solusi pertama pasti lebih irit.

Baru-baru ini, beberapa pendekatan menarik untuk diversifikasi transmit telah disarankan. Skema keragaman penundaan diusulkan oleh Wittneben, untuk simulasi stasiun pangkalan dan kemudian, secara independen, skema serupa disarankan oleh Seshadri dan Winters, untuk satu stasiun pangkalan dimana salinan simbol yang sama ditransmisikan melalui beberapa antena pada waktu yang berbeda, oleh karena itu menciptakan distorsi multipath buatan. Estimator urutan likelihood maksimum (MLSE) atau equalizer mean kuadrat minimum (MMSE) kemudian digunakan untuk menyelesaikan distorsi multipath dan mendapatkan keuntungan keragaman.

Teknik yang diusulkan dalam makalah ini adalah skema keragaman pengiriman sederhana yang meningkatkan kualitas sinyal pada receiver di satu sisi link dengan pemrosesan sederhana di dua antena transmisi di sisi yang berlawanan. Urutan keragaman yang diperoleh sama dengan menerapkan kombinasi penerima dengan rasio maksimal (MRRC) dengan dua antena pada penerima. Skema ini dapat dengan mudah digeneralisasikan ke dua antena transmisi dan M menerima antena untuk memberikan urutan keragaman 2M. Hal ini dilakukan tanpa ada umpan balik dari penerima ke pemancar dan dengan kerumitan komputasi kecil. Skema ini tidak memerlukan perluasan bandwidth, karena redundansi diterapkan di luar angkasa di beberapa antena, tidak dalam waktu atau frekuensi.

Skema keragaman pengiriman baru dapat memperbaiki kinerja kesalahan, kecepatan data, atau kapasitas sistem komunikasi nirkabel. Sensitivitas yang menurun terhadap kemiringan memungkinkan penggunaan skema modulasi tingkat tinggi untuk meningkatkan laju data efektif, atau faktor penggunaan kembali yang lebih kecil di lingkungan multicell untuk meningkatkan kapasitas sistem. Skema ini juga dapat digunakan untuk meningkatkan jangkauan atau area cakupan sistem nirkabel. Dengan kata lain, skema baru ini berlaku efektif di semua aplikasi di mana kapasitas sistem dibatasi oleh multipath fading dan, karenanya, mungkin merupakan cara yang sederhana dan hemat biaya untuk menjawab tuntutan pasar akan kualitas dan efisiensi tanpa perancangan ulang yang lengkap. sistem. Selanjutnya, skema ini tampaknya merupakan kandidat hebat untuk sistem nirkabel generasi mendatang, karena ini secara efektif mengurangi efek memudar pada unit jarak jauh menggunakan beberapa antena transmisi di stasiun pangkalan.

Teknik yang diajukan dalam paper ini adalah skema pemancar sederhana yang beragam, dimana meningkatkan kualitas sinyal pada receiver. pada satu sisi link dengan pemrosesan sederhana dari 2 antena transmiter pada sisi yang lain urutan keragaman yang didapat adalah sama dengan mengaplikasikan  MRRC dengan 2 antena receiver.

skema yang baru menggunakan 2 antena transmiter dan 1 receive, digambarkan dalam 3 fungsi berikut:

1. encoding dan urutan transmisi simbol informasi di transmiter.

2. skema pengkombinasian pada receiver.

3. aturan keputusan untuk deteksi kemungkinan yang maksimum.

diversitas pemancar 2 arah dengan M receiver juga dapat digunakan. ada aplikasi dimana urutan diversitas yang lebih tinggi dibutuhkan dan antena receiver multiple pada unit remote memungkinkan. pada kasus ini, memungkinkan untuk menghasilkan urutan diversitas 2M dengan 2 antena transmit dan 2 antena receive pada detilnya.

secara matematis, skema diversitas pemancar diversitas yang baru dengan 2 antena transmit dan M antena receive setara dengan MRRC 1 antena transmit dan 2 M antena receive. secara aspek pelaksanaan praktis, 2 sistem kemungkinan bisa berbeda. perbedaan itu didapati dalam hal-hal berikut:

1. power yang dibutuhkan.

2. sensifitas estimasi kerusakan chanel. 

3. efek tunda.

4. konfigurasi antena.

5. soft failure.

6. dampak interferensi.

aplikasi yang jelas dari skema adalah untuk menghasilkan peningkatan diversitas pada seluruh remote unit. pada sistem wireless menggunakan 2 antena transmit pada base station dibandingkan 2 antena receive pada seluruh remote terminal. skema tidak butuh feedback dari receive ke transmiter dan perhitungannya yang kompleks mirip dengan MRRC. dibandingkan MRRC, total power yang dipancarkan sama seperti MRRC, tapi ada kerugian 3 dB pada skema baru. dengan jarak 10 wave line pada pemancar dan 3 wave line pada receiver.

karena transmisi simultan dari 2 simbol dari 2 antena. sebaliknya, bila pada power digandakan, maka performa skema baru identik dengan MRRC. akan tetapi, skema baru membutuhkan 2 amplifier power berukuran setengah, sedangkan MRRC membutuhkan 1 amplifier power berukuran penuh, dimana hal ini menjadi keuntungan skema baru.