Diversity-Technik

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Diversitäres (Funk-)Übertragungssystem mit parallel redundanten Kanälen.

Das Konzept der diversitären Redundanz zur Verfügbarkeitserhöhung bzw. Verbesserung der Ausfallsicherheit wird auf vielen technischen Gebieten schon lange angewendet. In der Nachrichtentechnik erfolgt mit der Diversity-Technik die redundante Übertragung von Daten über stochastisch unabhängige Kanäle, die nur zu einer geringen Wahrscheinlichkeit zur selben Zeit fehleranfällig sind.

Betriebsarten[Bearbeiten]

In der Funkübertragungstechnik unterscheidet man grundsätzlich zwischen folgenden Formen von Diversitäts-Betriebsarten:

Zeitdiversität[Bearbeiten]

Nutzdaten werden mehrmals zeitlich versetzt über denselben Kanal gesendet, um zeitabhängige Schwankungen der Signalstärke auszugleichen.

Raumdiversität[Bearbeiten]

Dabei werden zwei oder mehr Sende-Empfangs-Wege betrieben. Realisiert wird dies meistens durch räumlich getrennte Antennen. Der Empfänger wählt das stärkste empfangene Signal aus.

Frequenzdiversität[Bearbeiten]

Dasselbe Signal wird zeitgleich über zwei oder mehrere Trägerfrequenzen übertragen. Bei Störungen oder einer kompletten Signalauslöschung ist zu erwarten, dass nicht alle verwendeten Frequenzbereiche davon betroffen sind. Bei der parallelen Übertragung des Signals werden zwei Sender und Empfänger parallel betrieben und dadurch zwei Frequenzbänder belegt.

Combiner[Bearbeiten]

Ein wichtiges Element in solch einem diversitären Übertragungssystem ist der sog. „Combiner“, welcher die diversitär redundanten Signale empfangsseitig wieder zusammenführt, beziehungsweise das bessere zur weiteren Verarbeitung auswählt. Die „Combiner“-Technologien werden traditionell nach Brennan[1] wie folgt klassifiziert:

  • Maximal-Ratio Combiner
  • Equal-Gain Combiner
  • Scanning/Switching Combiner
  • Selection Combiner

Zum zusammenführen von parallel redundant übertragenen längeren Signalsequenzen, wie bspw. Datenpaketen, wurde in 2012 das Prinzip des "Timing Combining" definiert. Prinzipiell ähnlich arbeitend wie ein "Selection Combiner" leitet ein "Timing Combiner" das erste vollständig empfangene Datenpaket sofort zur Verarbeitung weiter und verwirft die über die redundanten Pfade nachfolgend ankommenden Paketkopien. Dadurch "gewinnt" immer der schnellste Kanal und es kann eine erhebliche Verbesserung nicht nur in Bezug auf Paketverlust, sondern vor allem des Zeitverhaltens bei drahtloser Datenübertragung erreicht werden [2].

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

  1. D.G. Brennan, "Linear diversity combining techniques," Proc. IRE, vol.47, no.1, pp.1075–1102, June 1959
  2. Rentschler, M.; Laukemann, P., "Performance analysis of parallel redundant WLAN," Emerging Technologies & Factory Automation (ETFA), 2012 IEEE 17th Conference on , vol., no., pp.1,8, 17-21 Sept. 2012