إرسال متعدد مقسم حسب الاستقطاب
يعد الإرسال المتعدد بتقسيم الاستقطاب Polarization-division multiplexing (PDM) طريقة الطبقة المادية لإشارات تعدد الإرسال المنقولة على الموجات الكهرومغناطيسية ، مما يسمح بقناتين للمعلومات التي يتم إرسالها على نفس تردد الموجة الحاملة باستخدام موجات حالتي تعامد الاستقطاب. يتم استخدامه في روابط الأمواج الميكروية مثل الروابط الهابطة للقنوات فضائية لمضاعفة عرض النطاق الترددي باستخدام اثنين من هوائيات تغذية في أطباق القمر الصناعي. كما أنه يستخدم في اتصالات الألياف الضوئية عن طريق إرسال يساري و استقطاب دائري يمين من خلال نفس الليف البصري.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
الراديو
لطالما استخدمت تقنيات الاستقطاب في الإرسال الراديوي لتقليل التداخل بين القنوات ، خاصة عند الترددات VHF وما بعدها.
في بعض الظروف ، يمكن مضاعفة معدل البيانات لوصلة راديوية عن طريق إرسال قناتين منفصلتين من الموجات الراديوية على نفس التردد ، باستخدام الاستقطاب المتعامد. على سبيل المثال ، يمكن أن يحتوي هوائي الإرسال ، من نقطة إلى نقطة على الموجات الصغرية الأرضية ، على هوائيين للتغذية ؛ هوائي تغذية رأسي ينقل الموجات الدقيقة مع مجالها الكهربائي الرأسي (الاستقطاب الرأسي) ، وهوائي التغذية الأفقي الذي ينقل الموجات الميكروية على نفس التردد مع المجال الكهربائي الأفقي (الاستقطاب الأفقي). يمكن استقبال هاتين القناتين المنفصلتين بواسطة هوائيات تغذية رأسية وأفقية في محطة الاستقبال. بالنسبة للاتصالات الساتلية ، غالبًا ما يتم استخدام الاستقطاب الدائري المتعامد بدلاً من ذلك ، (أي اليمين واليسار) ، حيث لا يتغير الاتجاه بالاستقطاب الدائري بواسطة الاتجاه النسبي للهوائي في الفضاء.
يتألف نظام الاستقطاب المزدوج عادة من مرسلين مستقلين ، يمكن توصيل كل منهما عن طريق الدليل الموجي أو خطوط TEM (مثل الكبل المحوري أو الشريط المخطط أو شبه TEM مثل microstrip) إلى هوائي استقطاب واحد لتشغيله القياسي. على الرغم من أنه يمكن استخدام هوائيين منفصلين مستقطبين منفصلين من أجل PDM (أو تغذيتين متجاورتين في هوائي عاكس) ، يمكن تحقيق إشعاع حالتين مستقطبتين مستقلتين بسهولة عن طريق استقطاب مزدوج واحد هوائي.
عندما يكون للمرسل واجهة دليل موجي ، عادة ما تكون مستطيلة من أجل أن تكون في منطقة أحادية الوضع عند تردد التشغيل ، فإن هوائي مزدوج الاستقطاب مع منفذ دليل موجي دائري (أو مربع) هو العنصر الإشعاعي الذي تم اختياره لأنظمة الاتصالات الحديثة. هناك حاجة إلى منفذ الدليل الموجي الدائري أو المربع بحيث يتم دعم وضعين متدهورين على الأقل. لذلك يجب إدخال مكون مخصص في مثل هذه المواقف لدمج إشارتين منفصلتين مستقطبتين في واجهة مادية ثنائية الاستقطاب ، وهي محول وضع ortho (OMT).
إذا كان للمرسل اتصالات خرج TEM أو شبه TEM ، فبدلاً من ذلك ، يعرض هوائي ثنائي الاستقطاب اتصالات منفصلة (أي ساحة هوائي التصحيح منشورة بنقطتي تغذية) ، ويدمج وظيفة OMT عن طريق لنقل إشارتي الإثارة جوهريًا إلى حالات الاستقطاب المتعامدة.
وبالتالي تحمل الإشارة المزدوجة الاستقطاب دفقين بيانات مستقلين إلى هوائي استقبال ، والذي يمكن أن يكون هو نفسه أحادي الاستقطاب ، لاستقبال واحد فقط من التيارين في كل مرة ، أو نموذج ثنائي الاستقطاب ، مرة أخرى بترحيل الإشارة المستقبلة إلى اثنين من موصلات الإخراج أحادية الاستقطاب (عبر OMT إذا كان في الدليل الموجي).
يكمن نظام الاستقطاب الثنائي المثالي في تأسيسه على التعامد المثالي لحالتي الاستقطاب ، وأي واجهات أحادية الاستقطاب في جهاز الاستقبال لن تحتوي نظريًا إلا على الإشارة التي يُراد إرسالها بواسطة الاستقطاب المطلوب ، وبالتالي لا تقدم أي تداخل و مما يسمح بتعدد مسارات البيانات وتعددها بشفافية دون أي تدهور بسبب التعايش مع الآخر.
تشمل الشركات التي تعمل على تكنولوجيا PDM التجارية Siae Microelettronica و هواوِيْ و ألكاتل-لوسنت.
تحتوي بعض أنواع أجهزة الراديو ذات الموجات الدقيقة في الهواء الطلق على محولات طاقة orthomode وتعمل في كلا القطبين من وحدة راديو واحدة ، مما يؤدي إلى إلغاء تداخل الاستقطاب المتقاطع (XPIC) داخل الوحدة اللاسلكية نفسها.
بدلاً من ذلك ، يمكن تضمين محول طاقة orthomode في الهوائي ، والسماح بتوصيل أجهزة راديو منفصلة ، أو منافذ منفصلة للراديو نفسه ، إلى الهوائي.
إلغاء تداخل الاستقطاب المتقاطع (XPIC)
ومع ذلك ، تعاني الأنظمة العملية من سلوكيات غير مثالية تمزج الإشارات وحالات الاستقطاب معًا:
- يحتوي OMT على جانب الإرسال على تمييز محدود للاستقطاب المتقاطع (XPD) وبالتالي يسرب جزءًا من الإشارات المقصود إرسالها في استقطاب واحد إلى الآخر
- يحتوي هوائي الإرسال على XPD محدود وبالتالي يتسرب جزءًا من استقطابه الإدخال إلى حالة الاستقطاب المشع الأخرى
- يؤدي الانتشار في وجود المطر والثلج والبرد إلى إزالة الاستقطاب ، حيث يتم تسريب جزء من الاستقطابين المتأثرين إلى الآخر
- يعمل XPD المحدود لهوائي الاستقبال بشكل مشابه لجانب الإرسال وتساهم المحاذاة النسبية للهوائيين في خسارة نظام XPD
- يمزج XPD المحدود لـ OMT المستقبل أيضًا الإشارات من المنفذ ثنائي الاستقطاب إلى المنافذ أحادية الاستقطاب
ونتيجة لذلك ، تحتوي الإشارة في أحد مطاريف الاستقطاب الأحادي المستقبلة بالفعل على كمية مهيمنة من الإشارة المطلوبة (من المفترض إرسالها إلى استقطاب واحد) وكمية صغيرة من الإشارة غير المرغوب فيها (من المفترض أن يتم نقلها بواسطة الاستقطاب الآخر) ، وهو ما يمثل تدخلاً على السابق. ونتيجة لذلك ، يجب مسح كل إشارة مستقبلة من مستوى التداخل من أجل الوصول إلى نسبة الإشارة إلى الضوضاء والتداخل المطلوبة (SNIR) التي تحتاجها مراحل الاستقبال ، والتي قد تكون بأكثر من 30 ديسيبل لمخططات M - QAM عالية المستوى. يتم تنفيذ هذه العملية من خلال إلغاء التداخل المتقاطع الاستقطاب (XPIC) ، والذي يتم تنفيذه عادةً كمرحلة رقمية للنطاق الأساسي.
مقارنة بـ تعدد الإرسال المكاني ، فإن الإشارات المستقبلة لنظام PMD لها نسبة مواتية أكثر بكثير من الحامل إلى التداخل ، حيث أن كمية التسرب غالبًا ما تكون أصغر بكثير من الإشارة المفيدة ، في حين يعمل تعدد الإرسال المكاني بكمية من التداخل يساوي كمية الإشارة المفيدة. هذه الملاحظة ، الصالحة لتصميم PMD جيد ، تسمح بتصميم XPIC التكيفي بطريقة أبسط من مخطط إلغاء MIMO العام ، نظرًا لأن نقطة البداية (بدون الإلغاء) عادة ما تكون كافية بالفعل لإنشاء ارتباط منخفض السعة عن طريق تعديل مخفض.
يعمل الرمز XPIC عادة على إحدى الإشارات المستقبلة "C" التي تحتوي على الإشارة المطلوبة كمصطلح مسيطر وتستخدم الإشارة المستقبلة الأخرى "X" أيضًا (التي تحتوي على إشارة التداخل كمصطلح مسيطر). تضاعف خوارزمية XPIC "X" في معامل مركب ثم تضيفها إلى "C" المستلمة. يتم تعديل معامل إعادة التركيب المعقد بشكل تكيفي لتعظيم MMSE كما تم قياسه على إعادة التركيب. بمجرد تحسين MMSE إلى المستوى المطلوب ، يمكن للجهازين التبديل إلى تعديلات عالية الترتيب.
الاتصالات اللاسلكية التفاضلية المستقطبة
هي طريقة جديدة لإرسال هوائي مستقطب باستخدام تقنية تفاضلية .[1].
الضوئيات
عادةً ما يتم استخدام تعدد الإرسال بتقسيم الاستقطاب جنبًا إلى جنب مع تعديل الطور أو QAM البصري ، مما يسمح بسرعات إرسال تبلغ 100 گيگابت / ثانية أو أكثر على طول موجة واحدة. يمكن بعد ذلك نقل مجموعات من إشارات الطول الموجي PDM عبر البنية التحتية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي ، مما قد يؤدي إلى توسيع قدرتها بشكل كبير. يمكن دمج إشارات الاستقطاب المتعددة لتشكيل حالات استقطاب جديدة ، تُعرف باسم توليد حالة الاستقطاب المتوازية.[2]
إن المشكلة الرئيسية في الاستخدام العملي لـ PDM عبر نظام إرسال الألياف الضوئية هي الانحرافات في حالة الاستقطاب التي تحدث باستمرار بمرور الوقت بسبب التغيرات الفيزيائية في بيئة الألياف. عبر نظام المسافات الطويلة ، تتراكم هذه الانجرافات بشكل تدريجي بلا حدود ، مما يؤدي إلى دوران سريع وغير منتظم للضوء المستقطب ناقل جونز على كامل Poincaré المجال. تشتت نمط الاستقطاب ، الضياعات المعتمدة على الاستقطاب. و تعديل الاستقطاب المتقاطع هي ظواهر أخرى يمكن أن تسبب مشاكل في أنظمة PDM.
لهذا السبب ، يتم استخدام PDM بشكل عام جنبًا إلى جنب مع تقنيات تشفير القناة المتقدمة ، مما يسمح باستخدام معالجة الإشارات الرقمية لفك تشفير الإشارة بطريقة مرنة تجاه تصنيع الإشارة ذات الصلة بالاستقطاب. تتضمن التشكيلات المستخدمة PDM-QPSK و PDM-DQPSK.[3]
تشمل الشركات التي تعمل على تكنولوجيا PDM التجارية ألكاتل-لوسنت و سيينا و أنظمة سيسكو و هواوِيْ و إنفنيرا.
انظر أيضاً
مراجع
- ^ Differential Cross-Polarized Wireless Communications, Scientific Research, 2019-04-02
- ^ She, Alan; Capasso, Federico (17 May 2016). "Parallel Polarization State Generation". Scientific Reports (in الإنجليزية). Nature. 6: 26019. arXiv:1602.04463. Bibcode:2016NatSR...626019S. doi:10.1038/srep26019. PMC 4869035. PMID 27184813.
- ^ "The Road to 100G Networking" (PDF). Ciena. 2008. Retrieved 2012-06-25.