RSI je poměr vlastního rušení k požadovanému signálu, který měří účinnost potlačovacích technik klíčových pro umožnění simultánního vysílání a příjmu na stejné frekvenci v plně duplexních systémech.

Popis

Poměr vlastního rušení (RSI) je bezrozměrná metrika definovaná jako poměr výkonu zbytkového vlastního rušení po potlačení k výkonu požadovaného přijímaného signálu. Matematicky RSI = P_zbytkové_SI / P_požadovaný, často vyjádřeno v decibelech (dB). Jde o ústřední hodnotu pro hodnocení systémů využívajících vnitropásmový plně duplexní (IBFD) rádiový provoz, kde zařízení vysílá a přijímá současně na stejném kmitočtu. Hlavní výzvou u IBFD je ohromný výkon vlastního vysílaného signálu zařízení, který proniká do jeho vlastního přijímacího řetězce a může přehlušit slabý požadovaný signál od vzdáleného vysílače. Tento průnik se označuje jako vlastní rušení (SI).

Proces zmírňování SI zahrnuje sofistikované techniky potlačení vlastního rušení (SIC), které fungují napříč více doménami: anténní doménou (využitím izolace antén a směrového oddělení), analogovou/RF doménou (využitím vyvažovacích obvodů, laditelných filtrů a RF potlačení) a digitální doménou (využitím adaptivního digitálního zpracování signálu pro modelování a odečtení odhadovaného rušení). Metrika RSI zachycuje celkovou účinnost tohoto celého SIC řetězce. Po všech stupních potlačení je zbývající výkon rušení (P_zbytkové_SI) tím, co narušuje požadovaný signál. Nižší hodnota RSI indikuje úspěšnější potlačení, což znamená, že zbytkové SI je mnohem slabší než požadovaný signál, což umožňuje úspěšnou demodulaci a dekódování.

Ve specifikacích 3GPP, zejména v kontextu NR a studiích o pokročilých transceiverech (např. pro Integrated Access and Backhaul - IAB), se RSI používá k charakterizaci požadavků na výkon transceiveru a k modelování výkonu na systémové úrovni. Dosahovaná hodnota RSI určuje praktickou proveditelnost IBFD. Například, pokud je vysílaný výkon +20 dBm a šumové dno přijímače je -90 dBm, musí systém SIC dosáhnout zhruba 110 dB potlačení, aby snížil zbytkové SI na úroveň šumového dna. RSI by v tomto případě bylo poměrem tohoto zbytkového výkonu na úrovni šumového dna k výkonu příchozího požadovaného signálu. Konstruktéři systémů používají RSI k výpočtu efektivního poměru signálu k rušení a šumu (SINR), který přímo určuje dosažitelné datové rychlosti a spolehlivost plně duplexního spoje.

K čemu slouží

Metrika RSI byla zavedena, aby řešila zásadní výzvu vnitropásmové plně duplexní komunikace, technologie slibující zdvojnásobení spektrální účinnosti tím, že umožňuje simultánní vysílání a příjem na stejném frekvenčním zdroji. Tradiční bezdrátové systémy pracují v poloduplexních režimech (časově nebo frekvenčně dělených) právě proto, aby se vyhnuly vážnému problému vlastního rušení. Snaha o IBFD jako prostředek k dramatickému zvýšení kapacity pro 5G a další generace si vyžádala standardizovaný způsob, jak kvantifikovat klíčovou technickou překážku: jak dobře dokáže transceiver potlačit své vlastní vysílání.

Před formální definicí RSI používal výzkum plně duplexních systémů různé ad-hoc metriky, jako je ‘hloubka potlačení’ nebo se uváděl pouze absolutní zbytkový výkon. RSI poskytuje metriku relevantnější pro systém, protože dává rušení do vztahu k síle požadovaného signálu. To je zásadní, protože dopad zbytkového rušení není absolutní; je relativní vůči tomu, co se přijímač snaží dekódovat. Určitá úroveň zbytkového výkonu může být zanedbatelná při příjmu silného signálu z blízké základnové stanice, ale katastrofální při příjmu slabého signálu na okraji buňky. RSI přímo vstupuje do výpočtu SINR, což z něj činí nezbytný parametr pro analýzu výkonnosti spoje a simulaci na systémové úrovni.

Jeho vytvoření bylo motivováno prací 3GPP na pokročilých anténních systémech a nových scénářích nasazení v Release 15 a novějších, jako je IAB. V IAB uzel přenáší backhaulový i přístupový provoz a plně duplexní provoz by mohl výrazně zvýšit jeho účinnost. Definice RSI umožnila 3GPP specifikovat požadavky na výkon pro transceivery schopné podporovat takové funkce. Poskytuje společný jazyk pro výrobce zařízení a operátory sítí, aby specifikovali, testovali a ověřovali schopnosti hardwaru v potlačení vlastního rušení, což zajišťuje interoperabilitu a předvídatelné výkonnostní zisky z plně duplexních technologií při jejich nasazení.

Klíčové vlastnosti

• Kvantifikuje účinnost potlačení vlastního rušení (SIC) v plně duplexních systémech
• Definován jako poměr výkonu zbytkového vlastního rušení k výkonu požadovaného signálu
• Kritický vstup pro výpočet efektivního SINR v plně duplexních spojích
• Používá se k specifikaci požadavků na výkon transceiveru ve standardech 3GPP
• Aplikovatelný napříč více doménami potlačení: anténní, analogovou/RF a digitální
• Umožňuje modelování na systémové úrovni a analýzu kapacity pro vnitropásmový plně duplexní provoz

Související pojmy

• SINR – Signal to Interference plus Noise Ratio

Definující specifikace

• TS 23.282 (Rel-20) — MCData Functional Architecture & Info Flows
• TS 23.379 (Rel-20) — MCPTT Functional Architecture
• TR 38.858 (Rel-18) — Technical Report on Evolution of NR Duplex Operation

📖 Anglický originál a plná specifikace: RSI na 3GPP Explorer