XPIC

XPIC , o tecnología de cancelación de interferencia de polarización cruzada, es un algoritmo para suprimir la interferencia mutua entre dos transmisiones recibidas en un sistema de comunicación de multiplexación por división de polarización .

El cancelador de interferencias de polarización cruzada (conocido como XPIC) es una técnica de procesamiento de señales implementada en las señales recibidas demoduladas a nivel de banda base. Normalmente es necesario en sistemas de multiplexación por división de polarización : las fuentes de datos que se van a transmitir se codifican y se asignan a símbolos de modulación QAM a la velocidad de símbolos del sistema y se convierten a una frecuencia portadora, generando dos flujos de radio radiados por una sola antena de doble polarización (consulte el patrón de alimentación de la antena parabólica ). Una antena de doble polarización correspondiente se ubica en el sitio remoto y se conecta a dos receptores, que convierten a la baja los flujos de radio en señales de banda base (BB H, BB V).

Esta técnica de multiplexación/demultiplexación se basa en la discriminación esperada entre las dos polarizaciones ortogonales (XPD):

• una XPD ideal e infinita de todo el sistema garantiza que cada señal en los receptores contenga sólo la señal generada por el transmisor correspondiente (más cualquier ruido térmico);
• En cambio, cualquier nivel real y finito de XPD se manifiesta como una recombinación parcial entre las dos señales, de modo que los receptores observan una interferencia debida a la fuga de polarización cruzada. Algunos de los factores que causan dicha interferencia de polarización cruzada se enumeran en Multiplexación por división de polarización .

Sistema de comunicación por división de polarización

Como consecuencia práctica, en el sitio de recepción las dos corrientes se reciben con una interferencia mutua residual. En muchos casos prácticos, especialmente para modulaciones M- QAM de alto nivel , el sistema de comunicación no puede tolerar los niveles de interferencia de polarización cruzada experimentados y es necesaria una supresión mejorada. Las dos polarizaciones recibidas en las salidas de antena, normalmente H horizontal lineal y V vertical, se encaminan cada una a un receptor cuya salida de banda base se procesa posteriormente mediante un esquema de cancelación de polarización cruzada ad-hoc, comúnmente implementado como una etapa digital. El algoritmo XPIC logra la reconstrucción correcta de H sumando V a H para cancelar cualquier interferencia residual, y viceversa.

Esquema de cancelación de polarización cruzada que implica ecualización en la ruta principal, filtrado XPIC en el componente de polarización cruzada y decisión (segmentación) con cálculo de error residual

El proceso de cancelación se implementa típicamente utilizando dos bloques: un ecualizador de banda base y el XPIC de banda base. La salida de este último se resta del primero y luego se envía a la etapa de decisión, responsable de obtener la estimación del flujo de datos. Los bloques de ecualización y XPIC normalmente son adaptativos para un seguimiento correcto de la función de transferencia del canal variable en el tiempo: XPIC debe proporcionar una conformación de la señal cruzada recibida igual a la parte de la interferencia cruzada que afecta a la principal. El control de retroalimentación para impulsar los criterios de adaptación proviene de la medida del error residual a lo largo del bloque de decisión.

Etapas de ecualización y filtrado XPIC; la salida de este último se resta de la primera antes de la decisión y el cálculo del error de decisión.

En el ejemplo, ambos bloques se basan en la estructura típica del filtro digital de Respuesta de Impulso Finito y cuyos coeficientes no son fijos, sino que están adaptados para minimizar un funcional adecuado mientras múltiples retardos actúan sobre la señal de entrada. ${\displaystyle J}$ ${\displaystyle D}$

Dado:

• ${\displaystyle \epsilon _{k}}$:error complejo residual en el instante de tiempo , ${\displaystyle k}$
• ${\displaystyle s_{k}^{(m)}}$:muestra compleja de la señal principal recibida en banda base en el instante de tiempo , ${\displaystyle k}$
• ${\displaystyle s_{k}^{(x)}}$:señal cruzada de banda base recibida muestra compleja en el instante de tiempo , ${\displaystyle k}$
• ${\displaystyle C_{j,k}^{(m)}}$:coeficiente complejo del ecualizador de banda base en la toma j y el instante de tiempo , ${\displaystyle k}$
• ${\displaystyle C_{j,k}^{(x)}}$:Coeficiente complejo XPIC en el grifo j y el instante de tiempo , ${\displaystyle k}$
• ${\displaystyle j=-n,...,n}$: índice del grifo
• ${\displaystyle y_{k}}$:resultado de cancelar la acción que alimenta el dispositivo de decisión en el instante de tiempo , ${\displaystyle k}$
• ${\displaystyle d_{k}}$: datos transmitidos estimados en el instante de tiempo , por lo que = - ${\displaystyle k}$ ${\displaystyle \epsilon _{k}}$ ${\displaystyle y_{k}}$ ${\displaystyle d_{k}}$
• ${\displaystyle \gamma }$:tamaño de paso o factor de compresión para adaptabilidad,

Si la función a minimizar es, por ejemplo, la potencia media del error residual, el algoritmo de gradiente adaptable prescribe que los coeficientes se actualicen después de cada paso de tiempo como: ^[1] ${\displaystyle J=E[|\epsilon _{k}|^{2}]}$ ${\displaystyle k}$

• ${\displaystyle C_{j,k+1}^{(m)}=C_{j,k}^{(m)}-\gamma \epsilon _{k}(s_{k-j}^{(m)})^{*}}$;
• ${\displaystyle C_{j,k+1}^{(x)}=C_{j,k}^{(x)}-\gamma \epsilon _{k}(s_{k-j}^{(x)})^{*}}$;

donde el asterisco denota conjugación compleja . Con este esquema básico no se requiere conocimiento a priori de los símbolos transmitidos ( conocimiento ciego o cero ).

Cuando el retraso es igual al período del símbolo, los bloques se denotan como espaciados por símbolo, mientras que si es una fracción del período del símbolo, se dice que los bloques están espaciados fraccionalmente. ^[2] Otras funciones de minimización son LMS de mínimos cuadrados medios o ZF de forzamiento cero, mientras que la arquitectura puede ser una retroalimentación de decisión o mejorada aún más por medio de señales conocidas ( señal piloto ). ${\displaystyle D}$ ${\displaystyle D}$

Véase también

• Patente de sistema de borrado de interferencias con receptores independientes
• Patente de sistema de transmisión por polarización cruzada con receptores asíncronos
• Sistema de comunicaciones
• Ecualizador adaptativo

Referencias

1. Meurant, Gerard (2006). Los algoritmos de Lanczos y de gradiente conjugado: de la teoría a los cálculos de precisión finita . SIAM. ISBN 978-0898716160.
2. Treichler, JR; Fijalkow, I.; Johnson, CR (1996). "Ecualizadores espaciados fraccionariamente". Revista IEEE de procesamiento de señales . 13 (3): 65–81. Bibcode :1996ISPM...13...65T. CiteSeerX 10.1.1.412.4058 . doi :10.1109/79.489269.