En el campo de las comunicaciones inalámbricas, la macrodiversidad [1] [2] es un tipo de esquema de diversidad espacial que utiliza varias antenas receptoras o transmisoras para transferir la misma señal. La distancia entre los transmisores es mucho mayor que la longitud de onda , a diferencia de la microdiversidad, donde la distancia es del orden de la longitud de onda o más corta.
En una red celular o una LAN inalámbrica , la macrodiversidad implica que las antenas están situadas normalmente en diferentes sitios de estaciones base o puntos de acceso . La macrodiversidad de receptores es una forma de combinación de antenas y requiere una infraestructura que medie las señales desde las antenas o receptores locales hasta un receptor o decodificador central. La macrodiversidad de transmisores puede ser una forma de transmisión simultánea , donde la misma señal se envía desde varios nodos. Si las señales se envían a través del mismo canal físico (por ejemplo, la frecuencia del canal y la secuencia de propagación), se dice que los transmisores forman una red de frecuencia única , un término utilizado especialmente en el mundo de la radiodifusión.
El objetivo es combatir el desvanecimiento y aumentar la intensidad y la calidad de la señal recibida en posiciones expuestas entre las estaciones base o los puntos de acceso. La macrodiversidad también puede facilitar servicios de multidifusión eficientes , en los que se puede utilizar el mismo canal de frecuencia para todos los transmisores que envían la misma información. El esquema de diversidad puede basarse en la macrodiversidad del transmisor (enlace descendente) y/o la macrodiversidad del receptor (enlace ascendente).
La forma básica de macrodiversidad se denomina macrodiversidad de usuario único. En esta forma, un usuario único, que puede tener múltiples antenas, se comunica con varias estaciones base. Por lo tanto, dependiendo del grado de libertad espacial (DoF) del sistema, el usuario puede transmitir o recibir múltiples flujos de datos independientes hacia/desde estaciones base en el mismo recurso de tiempo y frecuencia.
En la siguiente forma más avanzada de macrodiversidad, múltiples usuarios distribuidos se comunican con múltiples estaciones base distribuidas en el mismo recurso de tiempo y frecuencia. Se ha demostrado que esta forma de configuración utiliza la profundidad de campo espacial disponible de manera óptima y, por lo tanto, aumenta considerablemente la capacidad del sistema celular y la capacidad de los usuarios.
El sistema de comunicación de enlace ascendente MIMO multiusuario de macrodiversidad considerado aquí consta de usuarios distribuidos de una sola antena y estaciones base (BS) distribuidas de una sola antena. Siguiendo el modelo de sistema MIMO de desvanecimiento plano de banda estrecha bien establecido , la relación de entrada-salida se puede dar como
donde y son los vectores de recepción y transmisión, respectivamente, y y son la matriz de canal de macrodiversidad y el vector de ruido AWGN espacialmente no correlacionado, respectivamente. Se supone que la densidad espectral de potencia del ruido AWGN es . El elemento n de , representa el coeficiente de desvanecimiento (ver Desvanecimiento ) del enlace constituyente n que, en este caso particular, es el enlace entre el usuario n y la estación base n. En el escenario de macrodiversidad,
donde se denomina ganancia de enlace promedio, lo que da como resultado una relación señal-ruido (SNR) de enlace promedio de . La matriz de perfil de potencia de macrodiversidad [2] se puede definir como
La relación entrada-salida original puede reescribirse en términos del perfil de potencia de macrodiversidad y la llamada matriz de canal normalizada, como
donde es la raíz cuadrada de cada elemento de , y el operador, , representa la multiplicación de Hadamard (ver producto de Hadamard ). El elemento n de , , satisface la condición dada por
Se ha demostrado que existe un vínculo funcional entre la permanente matriz de perfil de potencia de macrodiversidad y el rendimiento de los sistemas de macrodiversidad multiusuario en el desvanecimiento. [2] Aunque parece como si la macrodiversidad solo se manifestara en el perfil de potencia, los sistemas que dependen de la macrodiversidad normalmente tendrán otros tipos de restricciones de potencia de transmisión (por ejemplo, cada elemento tiene una potencia promedio limitada) y diferentes conjuntos de transmisores/receptores de coordinación cuando se comunican con diferentes usuarios. [4] Tenga en cuenta que la relación de entrada-salida anterior se puede extender fácilmente al caso en el que cada transmisor y/o receptor tiene múltiples antenas.