Mitmekesisus on telekommunikatsioonitööstuses hästi tuntud mõiste. Üldiselt viitab mitmekesisus signaalide optimeerimisele edastuskanalite arvu suurendamise kaudu.
See saavutatakse samade andmete mitme koopia edastamisega.
Lisaks on sageduse ja aja mitmekesisus kaks olulist mitmekesisuse tüüpi, et vähendada sidesignaali tuhmumist ja parandada signaali kvaliteeti saatja ja vastuvõtja vahel.
Võtme tagasivõtmine
- Sageduste mitmekesisus on sidetehnika, mis kasutab signaalide edastamiseks mitut sagedust või sagedusriba, parandades signaali usaldusväärsust ja vähendades häireid.
- Ajaline mitmekesisus on sidetehnika, mis edastab signaale erinevate ajavahemike järel või erineva viivitusega, suurendades signaali usaldusväärsust ja minimeerides tuhmumise või häirete mõju.
- Nii sageduse kui ka aja mitmekesisus parandavad signaali usaldusväärsust sidesüsteemides, kuid "sageduse mitmekesisus" kasutab mitut sagedust, samas kui "aja mitmekesisus" võimendab ajavahemikke või viivitusi.
Sageduse mitmekesisus vs aja mitmekesisus
Sageduse ja aja mitmekesisuse erinevus seisneb selles, et sageduse mitmekesisus tähendab sama signaali sageduse muutmist või sageduskandjate suurendamist. Teisest küljest tähendab ajaline mitmekesisus sama signaali edastamist erinevate ajavahemike järel, et vältida signaali häirumist ja häirimist.
Sageduste mitmekesisuse tehnika ei ole nii vana, kuna see võeti kasutusele 20. sajandil.
Selle aja jooksul muutus raadiosignaali täiustamine vajalikuks, et vältida häireid saatja ja vastuvõtja vahel.
Seetõttu püüdsid teadmised muuta sama signaali sagedust, et vähendada signaali hääbumist (amplituudi variatsiooni).
Mõnikord esineb signaali häireid või häirumist signaalide ebaõige ajahalduse tõttu.
Ajalise mitmekesisuse tehnika tähendab sama aja ümbersuunamist kanal. Muudetud ajavahemik peab olema suurem kui koherentsuse aeg (kui andmetes tekkis aja tõttu probleem).
Võrdlustabel
| Võrdlusparameetrid | Sageduste mitmekesisus | Aja mitmekesisus |
|---|---|---|
| Määratlus | Sageduse mitmekesisus tähendab saadetud andmete sageduse ümbersuunamist. | Ajaline mitmekesisus tähendab intervalli muutmist häireteta andmete saamiseks. |
| summa | Signaali sagedus peab olema suurem kui koherentsuse ribalaius. | Andmete ajavahemik peaks olema suurem kui koherentsuse aeg. |
| eelistused | Kuna vajame sageduse mitmekesisuse jaoks vaba ribalaiust, eelistatakse seda vähem. | Ajalise mitmekesisuse kasutamiseks ei ole vaja varusatelliite paigaldada. |
| Menetlus | Igale saatjale määratakse edastamiseks teatud sagedus ja vastuvõtja koordineerib selle sagedustasemega. | Signaal jagatakse erinevateks ajapiludeks, et vältida selle tuhmumist. |
| Näide | Sagedushüplemise hajaspekter on näide sageduste mitmekesisusest. | Ajalise mitmekesisuse näide on Rake-vastuvõtja (raadiopõhine tehnika andmete tuhmumise vastu). |
Mis on sageduste mitmekesisus?
Traadita võrgusüsteemides (telekommunikatsioon, Wi-Fi signaal jne) on sageduste mitmekesisus ülioluline.
Sageduse mitmekesisus, nagu nimigi viitab, on sagedustaseme ümbersuunamise protsess, et säilitada võrguside kvaliteeti.
Selle tehnika puhul edastatakse signaal kahe või enama kandja sagedusel (mõõdetuna Herts).
See sobib otsenähtavuse paljundamiseks ja kuulub mikrotiheduse rühma. Iga signaal eraldatakse teisest sageduse alusel, et vähendada signaali-müra suhet.
Valitud sageduse tase peaks olema suurem kui koherentsuse ribalaius (sagedustase, mille juures kanal on tasane või konstantne).
Nii kogeb iga edastav signaal erinevaid laineid ja ei ole üksteisega seotud.
See aitab vastuvõtjal vastu võtta signaale erinevatelt radadelt. Ekspertide sõnul rakendatakse sageduste mitmekesisust N:1 kaitselülituse kaudu.
Ühte sagedust kasutatakse sageduse mitmekesisuse skeemi koostamiseks kandesageduse N numbri kaudu. See tähendab, et sageduse mitmekesisuse jaoks on vaja ühte vaba ribalaiust.
Signaali intensiivsuse suurendamiseks sageduste mitmekesisuse kaudu on vaja ühte antenni. Pealegi oleks vastuvõtjate arv sarnane kanalite arvuga.
See võib olla kulukas tehnika suuruse ja toitehalduse osas.
Mis on aja mitmekesisus?
Ajaline mitmekesisus on ka võrgundussektoris ülioluline tehnika. See tähendab sama teabe saatmist, kuid erinevate ajavahemike järel.
Teisisõnu saadetakse signaale teatud ajavahemike järel uuesti välja.
Igaüks neist peab olema pikem kui aeg, mil signaalid varem tuhmusid (koherentsusaeg). Saatja saadab kodeeritud signaali edasisuunamise veakontrolli kodeeringuga.
Seda tehnikat nimetatakse kanali kodeerimiseks, et minimeerida signaalides esinevaid vigu.
Signaali tuhmumine, saatja häired või saatja ja vastuvõtja takistused võivad põhjustada tõrkeid (tõrke purunemine).
Seda tehnikat kasutatakse siis, kui teatud ajavahemikul ilmneb rohkem vigu, kuid mõnel teisel ajaintervallil on signaalid suurepärased või vähem vigased.
Lisaks on vigade kontrollimiseks riistvara vähe või üldse mitte. Ajalise mitmekesisuse kaudu saavad kasutajad meelde tuletada teavet, mis neil signaalivigade tõttu kahe silma vahele jäi.
Näiteks on sees olev Rake'i vastuvõtja CDMA (Koodijaotuse mitmikjuurdepääs).
Rake tähendab inglise keeles millegi kogumist. Rake vastuvõtja on praktiliselt abiks signaali vigade vastu võitlemisel. See koosneb CDMA all olevatest alam-vastuvõtjatest.
Kui saatja saadab andmeid, kuid satub raskustesse, jõuavad signaalid paljusid teid rake vastuvõtjani.
Rake-vastuvõtja edastab samu signaale mitmest alam-vastuvõtjast (sõrmedest) erinevates ajapiludes. Nii saab vastuvõtja veatu signaali.
Peamised erinevused sageduse ja aja mitmekesisuse vahel
- Mõiste sageduste mitmekesisus tähendab edastava signaali sageduse muutmist moonutuste vältimiseks. Teisest küljest tähendab ajaline mitmekesisus edastatavate andmete aja muutmist.
- Tehnika sageduse mitmekesisus on signaalidest vea eemaldamiseks kallis. Aja mitmekesisuse meetod on aga odav, kuna andmesignaalide kaitsmiseks on vaja vähem riistvara.
- Sageduse mitmekesisus on vähem eelistatud tehnoloogia võrreldes aja mitmekesisuse meetodiga.
- Saatjatele määratakse andmete edastamise sagedus ja vastuvõtjad häälestuvad nendega sageduse mitmekesisuse meetodi alusel. Vastupidi, aja mitmekesisuse tehnikas jagatakse signaalid edastamise ajal eraldi ajavahemikeks.
- Sageduste mitmekesisuse praktiline näide on sagedushüplemise hajaspekter. Ajalise mitmekesisuse puhul on see aga Rake'i vastuvõtja.
- https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/2030613.2030642
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6513233/
Viimati värskendatud: 13. juulil 2023
Olen selle blogipostituse kirjutamisega nii palju vaeva näinud, et teile väärtust pakkuda. See on mulle väga kasulik, kui kaalute selle jagamist sotsiaalmeedias või oma sõprade/perega. JAGAMINE ON ♥️
Piyush Yadav on viimased 25 aastat töötanud kohalikus kogukonnas füüsikuna. Ta on füüsik, kelle kirg on muuta teadus meie lugejatele kättesaadavamaks. Tal on loodusteaduste bakalaureusekraad ja keskkonnateaduste magistrikraad. Tema kohta saate tema kohta rohkem lugeda bio-leht.
