Пространственное мультиплексирование - Википедия - Spatial multiplexing

Пространственное мультиплексирование

2xSMX или STC + 2xMRC

Пространственное мультиплексирование или же мультиплексирование с разделением по пространству (часто сокращенно SM, SDM или же SMX) это мультиплексирование техника в MIMO беспроводная связь, волоконно-оптическая связь и другие коммуникационные технологии, используемые для передачи независимых каналов, разделенных в пространстве. Другие методы мультиплексирования включают FDM (мультиплексирование с частотным разделением ), TDM (мультиплексирование с временным разделением ) или PDM (мультиплексирование с поляризационным разделением ).

Волоконно-оптическая связь

В волоконно-оптической связи SDM означает использование поперечного размера волокна для разделения каналов.

Методы

Многожильное волокно (MCF)

Многожильные волокна представляют собой волокна с более чем одной сердцевиной.

Мультиплексирование с разделением по модам (MDM)

Мультиплексирование с разделением по модам использует поперечные пространственные моды волокна для разделения каналов.

Пучки волокон

Связанные волокна также считаются формой SDM, это огромное количество волокон, плотно связанных друг с другом.

Беспроводная связь

Если передатчик оборудован ${ displaystyle N_ {t}}$ антенны и приемник ${ displaystyle N_ {r}}$ антенн, максимальный порядок пространственного мультиплексирования (количество потоков) составляет,

{ Displaystyle N_ {s} = мин (N_ {t}, N_ {r}) !}

если используется линейный приемник. Это означает, что ${ displaystyle N_ {s}}$ потоки могут передаваться параллельно, что в идеале приводит к ${ displaystyle N_ {s}}$ увеличение спектральная эффективность (количество бит в секунду на Гц, которое может быть передано по беспроводному каналу). Практическое усиление мультиплексирования может быть ограничено пространственная корреляция, что означает, что некоторые из параллельных потоков могут иметь очень слабое усиление канала.

Кодирование

Открытый подход

В открытый цикл MIMO система с ${ displaystyle N_ {t}}$ антенны передатчика и ${ displaystyle N_ {r}}$ приемных антенн соотношение ввода-вывода можно описать как

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

куда ${ Displaystyle mathbf {x} = [x_ {1}, x_ {2}, ldots, x_ {N_ {t}}] ^ {T}}$ это ${ displaystyle N_ {t} times 1}$ вектор передаваемых символов, ${ displaystyle mathbf {y, n}}$ являются ${ displaystyle N_ {r} times 1}$ векторы принятых символов и шума соответственно и ${ displaystyle mathbf {H}}$ это ${ displaystyle N_ {r} times N_ {t}}$ матрица канальных коэффициентов. Часто встречающаяся проблема при пространственном мультиплексировании с разомкнутым контуром заключается в защите от случая высокой корреляции каналов и сильного дисбаланса мощности между множеством потоков. Одно такое расширение, которое рассматривается для DVB-NGH систем - это так называемые улучшенное пространственное мультиплексирование (eSM) схема.

Замкнутый подход

Система MIMO с обратной связью использует информацию о состоянии канала (CSI) в передатчике. В большинстве случаев на передатчике доступна только частичная CSI из-за ограничений канала обратной связи. В системе MIMO с обратной связью отношения ввода-вывода при подходе с обратной связью можно описать как

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

куда ${ Displaystyle mathbf {s} = [s_ {1}, s_ {2}, ldots, s_ {N_ {s}}] ^ {T}}$ это ${ displaystyle N_ {s} times 1}$ вектор передаваемых символов, ${ displaystyle mathbf {y, n}}$ являются ${ displaystyle N_ {r} times 1}$ векторы принятых символов и шума соответственно, ${ displaystyle mathbf {H}}$ это ${ displaystyle N_ {r} times N_ {t}}$ матрица коэффициентов канала и ${ displaystyle mathbf {W}}$ это ${ displaystyle N_ {t} times N_ {s}}$ линейный предварительное кодирование матрица.

Матрица предварительного кодирования ${ displaystyle mathbf {W}}$ используется для предварительного кодирования символов в векторе для повышения производительности. Размер столбца ${ displaystyle N_ {s}}$ из ${ displaystyle mathbf {W}}$ можно выбрать меньше, чем ${ displaystyle N_ {t}}$ что полезно, если система требует ${ Displaystyle N_ {s} ( neq N_ {t})}$ стримов по нескольким причинам. Примеры причин следующие: либо ранг канала MIMO, либо количество приемных антенн меньше, чем количество передающих антенн.