Multiplexación espacial

Las fibras multinúcleo se diseñan con más de un núcleo. Existen diferentes tipos de fibras multinúcleo, siendo la más común la fibra multinúcleo desacoplada, en la que cada núcleo se considera una trayectoria óptica independiente. La principal limitación de estos sistemas es la diafonía entre núcleos. Recientemente, se han propuesto y demostrado diversas técnicas de empalme y métodos de acoplamiento, y a pesar de que muchas de las tecnologías de los componentes aún se encuentran en fase de desarrollo, los sistemas de fibras multinúcleo ya ofrecen una enorme capacidad de transmisión.

Recientemente, se han demostrado algunas tecnologías de componentes desarrolladas para fibra óptica multicore, como divisores en Y tridimensionales entre diferentes fibras multicore, ^{[ 1 ]} una interconexión universal entre los mismos núcleos de fibra, ^{[ 2 ]} y un dispositivo para el intercambio rápido de datos multiplexados por división de longitud de onda entre núcleos de fibra óptica multicore. ^{[ 3 ]}

Las fibras multimodo poseen un núcleo más grande que permite la propagación de múltiples modos transversales cilíndricos (también conocidos como modos de polarización lineal), a diferencia de las fibras monomodo (SMF), que solo soportan el modo fundamental. Cada modo transversal es espacialmente ortogonal y permite la propagación en ambas polarizaciones ortogonales.

Actualmente, las fibras multimodo típicas no son viables para la modulación espacial de frecuencia (SDM), ya que el elevado número de modos genera niveles inmanejables de acoplamiento y dispersión modal. Se está considerando la utilización de fibras de pocos modos, que son fibras multimodo con un núcleo diseñado específicamente para permitir un bajo número de modos espaciales.

Debido a imperfecciones físicas, los modos intercambian potencia y experimentan diferentes índices de refracción efectivos al propagarse a través de la fibra. ^{[ 4 ]} El intercambio de potencia produce acoplamiento modal, y se sabe que este efecto reduce la capacidad alcanzable de la fibra, ^{[ 5 ]} si los modos experimentan ganancia o atenuación desiguales. Por lo tanto, si no se compensa, el aumento de capacidad no es lineal con respecto al número de modos. La diferencia en el índice de refracción efectivo produce interferencia intersimbólica, resultante de la dispersión del retardo. ^{[ 6 ]}

Los multiplexores de modo constan de linternas fotónicas, conversión de luz multiplanar y otros componentes.

Las fibras agrupadas también se consideran una forma de SDM.

En un sistema MIMO de bucle abierto con${\displaystyle N_{t}}$antenas transmisoras y${\displaystyle N_{r}}$Antenas receptoras, la relación entrada-salida se puede describir como

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

dónde${\displaystyle \mathbf {x} =[x_{1},x_{2},\ldots ,x_{N_{t}}]^{T}}$es el${\displaystyle N_{t}\times 1}$vector de símbolos transmitidos,${\displaystyle \mathbf {y,n} }$ son los${\displaystyle N_{r}\times 1}$ vectores de símbolos recibidos y ruido respectivamente y${\displaystyle \mathbf {H} }$es el ${\displaystyle N_{r}\times N_{t}}$ Matriz de coeficientes de canal. Un problema frecuente en la multiplexación espacial de bucle abierto es la prevención de casos de alta correlación de canales y fuertes desequilibrios de potencia entre las múltiples secuencias. Una extensión que se está considerando para los sistemas DVB-NGH es el esquema de multiplexación espacial mejorada (eSM) .

Un sistema MIMO de bucle cerrado utiliza información del estado del canal (CSI) en el transmisor. En la mayoría de los casos, solo se dispone de CSI parcial en el transmisor debido a las limitaciones del canal de retroalimentación. En un sistema MIMO de bucle cerrado, la relación entrada-salida con un enfoque de bucle cerrado se puede describir como:

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

dónde${\displaystyle \mathbf {s} =[s_{1},s_{2},\ldots ,s_{N_{s}}]^{T}}$es el${\displaystyle N_{s}\times 1}$vector de símbolos transmitidos,${\displaystyle \mathbf {y,n} }$son los${\displaystyle N_{r}\times 1}$vectores de símbolos recibidos y ruido respectivamente,${\displaystyle \mathbf {H} }$es el ${\displaystyle N_{r}\times N_{t}}$ matriz de coeficientes de canal y${\displaystyle \mathbf {W} }$es el ${\displaystyle N_{t}\times N_{s}}$matriz de precodificación lineal .

Una matriz de precodificación${\displaystyle \mathbf {W} }$Se utiliza para precodificar los símbolos en el vector para mejorar el rendimiento. La dimensión de la columna${\displaystyle N_{s}}$de${\displaystyle \mathbf {W} }$se puede seleccionar un tamaño menor que${\displaystyle N_{t}}$lo cual es útil si el sistema requiere${\displaystyle N_{s}(\neq N_{t})}$transmisiones debido a varias razones. Algunos ejemplos de estas razones son: o bien el rango del canal MIMO o bien el número de antenas receptoras es menor que el número de antenas transmisoras.