Войти
Мультиплексирование с поляризационным разделением (PDM ) - это физический уровень метод мультиплексирования сигналов, передаваемых на электромагнитных волнах, позволяющий передавать два канала информации на одной и той же несущей частоте с использованием двух волн ортогональных поляризация состояний. Он используется в микроволновых линиях связи, таких как нисходящие линии спутникового телевидения, для удвоения полосы пропускания за счет использования двух ортогонально поляризованных питающих антенн в спутниковых антеннах. Он также используется в оптоволоконной связи, передавая отдельные левые и правые световые лучи с круговой поляризацией через одно и то же оптическое волокно.
Методы поляризации давно используются в радиопередаче для уменьшения помех между каналами, особенно на частотах VHF и выше.
При некоторых обстоятельствах скорость передачи данных по радиоканалу может быть увеличена вдвое за счет передачи двух отдельных каналов радиоволн на одной и той же частоте с использованием ортогональной поляризации. Например, в наземных микроволновых линиях связи точка-точка передающая антенна может иметь две фидерные антенны; антенна с вертикальным питанием, которая передает микроволны с вертикальным электрическим полем (вертикальная поляризация ), и антенна с горизонтальным питанием, которая передает микроволны на той же частоте с горизонтальным электрическим полем (горизонтальная поляризация ). Эти два отдельных канала могут приниматься вертикальными и горизонтальными антеннами на приемной станции. Для спутниковой связи вместо этого часто используется ортогональная круговая поляризация (то есть правая и левая), поскольку смысл круговой поляризации не меняется из-за относительной ориентации антенны в пространстве.
Система с двойной поляризацией обычно состоит из двух независимых передатчиков, каждый из которых может быть подключен с помощью волновода или линий ТЕМ (например, коаксиальных кабелей или полосковой или квази-ТЕМ, например, микрополосковой ) на однополяризационную антенну для ее стандартной работы. Хотя для PDM могут использоваться две отдельные антенны с одной поляризацией (или два соседних источника в рефлекторной антенне ), излучение двух независимых состояний поляризации часто может быть легко достигнуто с помощью одной антенны с двойной поляризацией.
Когда передатчик имеет волноводный интерфейс, обычно прямоугольный, чтобы находиться в одномодовой области на рабочей частоте, антенна с двойной поляризацией и круглым (или квадратным) волноводным портом является излучающим элементом, выбранным для современные системы связи. Порт круглого или квадратного волновода необходим для поддержки как минимум двух вырожденных мод. Поэтому в таких ситуациях должен быть введен специальный компонент для объединения двух отдельных однополяризованных сигналов в один физический интерфейс с двойной поляризацией, а именно: датчик ортогонального режима (OMT).
В случае, если передатчик имеет TEM или квази-ТЕМ выходные соединения, вместо этого антенна с двойной поляризацией часто представляет отдельные соединения (например, квадратная квадратная патч-антенна с двумя точками питания) и выполняет функцию OMT посредством внутренней передачи двух сигналы возбуждения в состояния ортогональной поляризации.
Таким образом, сигнал с двойной поляризацией передает два независимых потока данных на приемную антенну, которая сама может быть однополяризованной, для приема только одного из двух потоков за раз, или модель с двойной поляризацией., снова передавая полученный сигнал на два однополяризационных выходных разъема (через OMT, если он находится в волноводе).
.
Идеальная система с двойной поляризацией лежит в основе идеальной ортогональности двух состояний поляризации, и любой из однополяризованных интерфейсов в приемнике теоретически будет содержать только сигнал, предназначенный для передачи с желаемой поляризацией, таким образом вводя отсутствие помех и возможность прозрачного мультиплексирования и демультиплексирования двух потоков данных без какого-либо ухудшения качества из-за сосуществования друг с другом.
Компании, работающие над коммерческой технологией PDM, включают Siae Microelettronica, Huawei и Alcatel-Lucent.
Некоторые типы наружных микроволновых радиостанций имеют встроенные преобразователи орторежима и работают в обеих полярностях от одного радиоблока, выполняя подавление кросс-поляризационных помех (XPIC ) внутри самого радиоблока. В качестве альтернативы, преобразователь орторежима может быть встроен в антенну и позволяет подключать к антенне отдельные радиомодули или отдельные порты того же радиомодуля.
CableFree 2 + 0 XPIC Microwave Link, показывающий OMT и два ODU, подключенных к портам полярности H и V Однако практические системы страдают от неидеального поведения которые смешивают сигналы и состояния поляризации вместе:
Как следствие, сигнал на одном из принимаемых терминалов с одной поляризацией фактически содержит преобладающее количество полезного сигнала (предназначенного для передачи на одну поляризацию) и незначительное количество нежелательного сигнала (предназначенного для передачи другой поляризацией), который представляет собой помехи по отношению к первой. Как следствие, каждый принятый сигнал должен быть очищен от уровня помех, чтобы достичь требуемого отношения сигнал / шум и помехи (SNIR), необходимого для приемных каскадов, которое может быть порядка более 30 дБ. для высокоуровневых схем M- QAM. Такая операция выполняется с помощью подавления кросс-поляризационных помех (XPIC), обычно реализуемого как цифровой каскад основной полосы частот.
По сравнению с пространственным мультиплексированием, принятые сигналы для системы PMD имеют гораздо более благоприятное отношение несущей к помехе, поскольку величина утечки часто намного меньше, чем полезный сигнал, тогда как пространственное мультиплексирование работает с количеством помех, равным количеству полезного сигнала. Это наблюдение, действительное для хорошей конструкции PMD, позволяет спроектировать адаптивную XPIC более простым способом, чем обычная схема отмены MIMO, поскольку начальной точки (без отмены) обычно уже достаточно для установления канала с низкой пропускной способностью с помощью пониженная модуляция.
XPIC обычно действует на один из принятых сигналов «C», содержащий полезный сигнал в качестве доминирующего члена, и также использует другой принятый сигнал «X» (содержащий мешающий сигнал в качестве доминирующего элемента). Алгоритм XPIC умножает «X» на комплексный коэффициент, а затем добавляет его к полученному «C». Коэффициент комплексной рекомбинации регулируется адаптивно, чтобы максимизировать MMSE, измеренный при рекомбинации. Как только MMSE улучшится до требуемого уровня, два терминала могут переключиться на модуляцию высокого порядка.
Это новый метод передачи поляризованной антенны с использованием дифференциальной техники.
Мультиплексирование с разделением поляризации - это обычно используется вместе с фазовой модуляцией или оптическим QAM, обеспечивая скорость передачи 100 Гбит / с или более на одной длине волны. Затем наборы сигналов с длинами волн PDM могут передаваться через инфраструктуру мультиплексирования с разделением по длине волны, потенциально существенно увеличивая ее пропускную способность. Множественные поляризационные сигналы могут быть объединены для образования новых состояний поляризации, которые известны как.
Основная проблема при практическом использовании PDM в волоконно-оптических системах передачи - это дрейф поляризации. состояние, которое происходит постоянно с течением времени из-за физических изменений в среде волокна. В системе с большим расстоянием эти дрейфы накапливаются постепенно без ограничений, что приводит к быстрому и беспорядочному вращению поляризованного света вектора Джонса по всей сфере Пуанкаре. Поляризационная модовая дисперсия,. и другие явления, которые могут вызвать проблемы в системах PDM.
По этой причине PDM обычно используется в сочетании с передовыми методами канального кодирования, что позволяет использовать обработку цифрового сигнала для декодирования сигнала таким образом, чтобы устойчивость к артефактам сигнала, связанным с поляризацией. Используемые модуляции включают и.
Компании, работающие над коммерческой технологией PDM, включают Alcatel-Lucent, Ciena, Cisco Systems, Huawei и Infinera.
