Prostorový multiplex - Spatial multiplexing - Wikipedia

Prostorový multiplex

2xSMX nebo STC + 2xMRC

Prostorový multiplex nebo multiplexování s děleným prostorem (často zkráceno SM, SDM nebo SMX) je multiplexování technika v MIMO bezdrátová komunikace, optická komunikace a další komunikační technologie používané k přenosu nezávislých kanálů oddělených v prostoru. Mezi další techniky multiplexování patří FDM (multiplexování s frekvenčním dělením ), TDM (multiplexování s časovým dělením ) nebo PDM (polarizace-dělení multiplexování ).

Optická komunikace

Ve vláknové komunikaci SDM označuje použití příčné dimenze vlákna k oddělení kanálů.

Techniky

Vícejádrové vlákno (MCF)

Vícejádrová vlákna jsou vlákna navržená s více než jedním jádrem.

Multiplexování s děleným režimem (MDM)

Multiplexování s dělením režimů využívá příčné prostorové režimy vlákna k oddělení kanálů.

Svazky vláken

Sdružená vlákna jsou také považována za formu SDM, jedná se o obrovský počet vláken svázaných těsně k sobě.

Bezdrátová komunikace

Pokud je vysílač vybaven ${ displaystyle N_ {t}}$ antény a přijímač má ${ displaystyle N_ {r}}$ antény, maximální pořadí prostorového multiplexování (počet proudů) je,

{ displaystyle N_ {s} = min (N_ {t}, N_ {r}) !}

pokud je použit lineární přijímač. Tohle znamená tamto ${ displaystyle N_ {s}}$ toky lze přenášet paralelně, což v ideálním případě vede k ${ displaystyle N_ {s}}$ zvýšení spektrální účinnost (počet bitů za sekundu na Hz, které lze přenášet bezdrátovým kanálem). Praktický zisk multiplexování lze omezit prostorová korelace, což znamená, že některé z paralelních proudů mohou mít velmi slabé kanálové zisky.

Kódování

Přístup s otevřenou smyčkou

V otevřená smyčka MIMO systém s ${ displaystyle N_ {t}}$ antény vysílače a ${ displaystyle N_ {r}}$ antény přijímače lze vztah vstupu a výstupu popsat jako

{ displaystyle mathbf {y} = mathbf {Hx} + mathbf {n}}

kde ${ displaystyle mathbf {x} = [x_ {1}, x_ {2}, ldots, x_ {N_ {t}}] ^ {T}}$ je ${ displaystyle N_ {t} krát 1}$ vektor přenášených symbolů, ${ displaystyle mathbf {y, n}}$ jsou ${ displaystyle N_ {r} krát 1}$ vektory přijatých symbolů a šumu a ${ displaystyle mathbf {H}}$ je ${ displaystyle N_ {r} krát N_ {t}}$ matice kanálových koeficientů. Často se vyskytujícím problémem v prostorovém multiplexování s otevřenou smyčkou je ochrana proti instanci vysoké korelace kanálu a silné nerovnováze výkonu mezi více proudy. Jedno takové rozšíření, o kterém se uvažuje DVB-NGH systémů je tzv vylepšený prostorový multiplex (eSM) systém.

Přístup uzavřené smyčky

Uzavřený systém MIMO využívá informace o stavu kanálu (CSI) ve vysílači. Ve většině případů je ve vysílači k dispozici pouze částečný CSI z důvodu omezení zpětnovazebního kanálu. V systému MIMO s uzavřenou smyčkou lze vztah vstupu a výstupu s přístupem s uzavřenou smyčkou popsat jako

{ displaystyle mathbf {y} = mathbf {HWs} + mathbf {n}}

kde ${ displaystyle mathbf {s} = [s_ {1}, s_ {2}, ldots, s_ {N_ {s}}] ^ {T}}$ je ${ displaystyle N_ {s} krát 1}$ vektor přenášených symbolů, ${ displaystyle mathbf {y, n}}$ jsou ${ displaystyle N_ {r} krát 1}$ vektory přijatých symbolů a šum, ${ displaystyle mathbf {H}}$ je ${ displaystyle N_ {r} krát N_ {t}}$ matice kanálových koeficientů a ${ displaystyle mathbf {W}}$ je ${ displaystyle N_ {t} krát N_ {s}}$ lineární předkódování matice.

Předkódovací matice ${ displaystyle mathbf {W}}$ se používá k předkódování symbolů ve vektoru ke zvýšení výkonu. Dimenze sloupce ${ displaystyle N_ {s}}$ z ${ displaystyle mathbf {W}}$ lze vybrat menší než ${ displaystyle N_ {t}}$ což je užitečné, pokud to systém vyžaduje ${ displaystyle N_ {s} ( neq N_ {t})}$ streamy z několika důvodů. Příklady důvodů jsou následující: buď je pořadí MIMO kanálu nebo počet antén přijímače menší než počet vysílacích antén.