편파분할다중

Polarization-division multiplexing
멀티플렉싱
Multiplexing diagram.svg
아날로그 변조
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편파분할다중(PDM)은 전자파로 반송되는 신호를 다중화하는 물리층 방법으로, 2개의 직교 편파 상태의 파형을 사용하여 2개의 정보 채널을 동일한 반송파 주파수로 전송할 수 있습니다.위성 TV 다운링크와 같은 마이크로파 링크에서 사용되며, 위성 안테나에서 2개의 직교 편광 피드 안테나를 사용하여 대역폭을 두 배로 늘립니다.또한 동일한 광섬유를 통해 좌우 원편광 빔을 별도로 전송하여 광섬유 통신에도 사용됩니다.

라디오

편파 기술은 특히 VHF 주파수 이상에서 채널 간의 간섭을 줄이기 위해 무선 전송에 오랫동안 사용되어 왔습니다.

상황에 따라서는 직교 편파를 사용하여 동일한 주파수로 두 개의 개별 전파 채널을 전송함으로써 무선 링크의 데이터 속도를 두 배로 높일 수 있습니다.예를 들어 지상 마이크로파 링크의 포인트 투 포인트로 송신 안테나는 2개의 피드 안테나를 가질 수 있다.전계 수직(수직 편파)으로 마이크로파를 송신하는 수직 피드 안테나 및 전계 수평(수평)으로 같은 주파수로 마이크로파를 송신하는 수평 피드 안테나이다.알 편광).이들 2개의 개별 채널은 수신 스테이션에서 수직 및 수평 피드 안테나로 수신할 수 있습니다.위성통신에서는 공간에서의 안테나의 상대방향에 의해 원형편광의 감각이 변화하지 않기 때문에 직교 원형편광(즉, 오른손과 왼손)이 대신 사용되는 경우가 많다.

듀얼 편파 시스템은 통상 2개의 독립된 송신기로 구성되어 있으며, 각각은 도파관 또는 TEM 라인(동축 케이블, 스트립, 준TEM 등)에 의해 단일 편파 안테나에 접속되어 표준 동작을 할 수 있다.PDM(또는 리플렉터 안테나 내의 2개의 인접 피드)에는 2개의 개별 단편파 안테나를 사용할 수 있지만, 대부분의 경우 단일 이중편파 안테나를 사용하여 2개의 독립된 편파 상태를 방사할 수 있습니다.

송신기에 도파관 인터페이스가 있는 경우(일반적으로 동작 주파수에서 싱글 모드 영역에 들어가기 위해 직사각형), 원형(또는 사각) 도파관 포트가 있는 이중 편파 안테나는 최신 통신 시스템에 선택된 방사 소자입니다.최소 두 개의 퇴화 모드가 지원되도록 원형 또는 사각 도파관 포트가 필요합니다.따라서 이러한 상황에서는 2개의 개별 단일 편파 신호를 하나의 이중 편파 물리 인터페이스, 즉 Ortho-Mode Transducer(OMT; 직교 모드 변환기)에 병합하기 위해 애드혹 컴포넌트를 도입해야 합니다.

송신기가 TEM 또는 준TEM 출력 접속을 가지는 경우, 듀얼 편파 안테나는 종종 다른 접속(즉, 2개의 급전점을 가지는 인쇄된 사각 패치 안테나)을 나타내며, 2개의 여자 신호를 직교 편파 상태로 본질적으로 전송함으로써 OMT의 기능을 내장한다.

따라서 이중편파 신호는 수신 안테나에 2개의 독립된 데이터 스트림을 반송하고, 수신 안테나 자체는 단일편파 안테나일 수 있으며, 수신 신호를 한 번에 2개의 단편파 출력 커넥터(도파로인 경우 OMT를 통해)로 중계한다.

이상적인 이중 편광 시스템은 두 편광 상태의 완벽한 직교성에 기반을 두고 있으며, 수신기의 단일 편광 인터페이스는 이론적으로 원하는 편광에 의해 전송되는 신호만을 포함하므로 간섭이 발생하지 않고 두 데이터 스트림을 다중화할 수 있습니다.서로 공존하기 때문에 열화되지 않고 투명하게 티플렉스 및 디멀티플렉스됩니다.

상용 PDM 기술에 종사하는 기업에는 Siae Microeltronica, Huawei, Alcatel-Lucent 등이 있습니다.

옥외 마이크로파 무선에는, 내장형 오르소 모드 변환기가 있어, 1개의 무선 유닛으로부터 양쪽의 극성으로 동작해, 무선 유닛내에서 Cross-Polarization Interference Cancelation(XPIC; 교차 편파 간섭 취소)를 실행하는 것이 있습니다.또는 오르소모드 트랜스듀서는 안테나에 내장되어 별도의 무선 또는 동일한 무선의 개별 포트를 안테나에 접속할 수 있다.

OMT와 H 및 V 극성 포트에 연결된2개의 ODU를 나타내는 CableFree 2+0 XPIC 마이크로파 링크

Cross-Polarization Interference Cancelation(XPIC)

그러나 실제 시스템은 신호와 편광 상태를 함께 혼합하는 이상적이지 않은 동작으로 인해 어려움을 겪습니다.

  • 송신측의 OMT는 유한한 교차편파 판별(XPD)을 가지며, 따라서 한쪽 편파에서 다른 쪽으로 전송되는 신호의 일부가 누출된다.
  • 송신 안테나는 유한한 XPD를 가지고 있기 때문에 입력 편파의 일부를 다른 복사 편파 상태로 누출한다.
  • 비, 눈, 우박이 존재하는 상태에서 전파되는 것은 두 충돌하는 편광의 일부가 다른 편광으로 누출될 때 탈분극을 일으킨다.
  • 수신 안테나의 유한 XPD는 송신측과 동일하게 작용하며 두 안테나의 상대적인 정렬은 시스템 XPD의 손실에 기여한다.
  • 수신 OMT의 유한 XPD는 마찬가지로 이중 편광 포트에서 단일 편광 포트로 신호를 더 혼합합니다.

그 결과, 수신된 단편파 단자 중 하나의 신호는 실제로 원하는 신호(한 편파로의 송신 수단)의 지배량과 바람직하지 않은 신호(다른 편파로의 반송 수단)의 소량을 포함하고 있어 전자에 대한 간섭을 나타낸다.그 결과, 수신 스테이지에 필요한 Signal-to-Noise-and-Interference Ratio(SNIR; 신호 대 잡음 및 간섭비)에 도달하기 위해서는, 각 수신 신호를 간섭 레벨로부터 클리어 할 필요가 있습니다.SNIR는, 높은 레벨의 M-QAM 스킴의 경우 30 dB를 넘는 경우가 있습니다.이러한 동작은 일반적으로 베이스밴드 디지털 스테이지로서 실장되는 XPIC에 의해 실행됩니다.XPIC)에 의해 실행됩니다.

공간 다중화에 비해 PMD 시스템의 수신 신호는 누출량이 유용한 신호보다 훨씬 작기 때문에 훨씬 더 유리한 반송파 대 간섭 비율을 가지며, 공간 다중화는 유용한 신호의 양과 동일한 간섭량으로 작동합니다.이 관찰은 양호한 PMD 설계에 유효하며, 일반적으로 (취소 없이) 시작점은 감소된 변조를 통해 저용량 링크를 확립하기에 충분하기 때문에 적응형 XPIC를 일반적인 MIMO 취소 방식보다 간단하게 설계할 수 있습니다.

XPIC는 일반적으로 원하는 신호를 포함하는 수신 신호 "C" 중 하나에 지배적인 기간으로 작용하고 다른 수신 신호 "X" 신호도 사용합니다(교란 신호를 지배적인 기간으로 포함).XPIC 알고리즘은 "X"에 복소계수를 곱한 후 수신된 "C"에 추가합니다.복합 재조합 계수는 재조합 시 측정된 MMSE를 최대화하기 위해 적응적으로 조정됩니다.MMSE가 필요한 수준으로 개선되면 두 단자가 고차 변조로 전환할 수 있습니다.

차동 크로스 편광 무선 통신

차동 기술을 이용한 편광 안테나 전송의 새로운 방법입니다.

포토닉스

편광분할다중화는 일반적으로 위상변조 또는 광QAM과 함께 사용되며, 단일 파장에서 100 Gbit/s 이상의 전송 속도를 허용합니다.그런 다음 일련의 PDM 파장 신호를 파장 분할 다중화 인프라스트럭처를 통해 전송할 수 있으며, 잠재적으로 그 용량이 상당히 확장될 수 있습니다.복수의 편파 신호를 조합하여 새로운 편파 상태를 형성할 수 있습니다.이것은 병렬 편파 상태 [1]생성이라고 불립니다.

광섬유 전송 시스템에서의 PDM 의 실용화에 있어서의 큰 문제는, 파이버 환경의 물리적인 변화에 의해서, 시간이 지남에 따라 발생하는 편광 상태의 변화입니다.장거리 시스템에서는 이러한 편차가 제한 없이 점진적으로 누적되어 편광의 존스 벡터가 전체 푸앵카레 구에 걸쳐 빠르게 불규칙하게 회전합니다.편파 모드 분산, 편파 의존 손실, 교차 편파 변조 등도 PDM 시스템에서 문제를 일으킬 수 있는 현상입니다.

이러한 이유로 PDM은 일반적으로 고급 채널 코딩 기술과 함께 사용되며 디지털 신호 처리를 사용하여 편파 관련 신호 아티팩트에 탄력적인 방식으로 신호를 디코딩할 수 있습니다.사용되는 변조에는 PDM-QPSK 및 PDM-DQPSK가 포함됩니다.

상용 PDM 테크놀로지에 종사하고 있는 기업에는 알카텔 루센트, 씨에나, 시스코 시스템즈, 화웨이, 인피네라 등이 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ She, Alan; Capasso, Federico (17 May 2016). "Parallel Polarization State Generation". Scientific Reports. Nature. 6: 26019. arXiv:1602.04463. Bibcode:2016NatSR...626019S. doi:10.1038/srep26019. PMC 4869035. PMID 27184813.
  2. ^ The Road to 100G Networking, Ciena, 2008