La multiplexación espacial o multiplexación por división de espacio ( SM , SDM o SMX ) es una técnica de multiplexación en comunicación inalámbrica MIMO , comunicación por fibra óptica y otras tecnologías de comunicación utilizadas para transmitir canales independientes separados en el espacio.
En comunicación de fibra óptica, SDM se refiere al uso de la dimensión transversal de la fibra para separar los canales.
Las fibras multinúcleo están diseñadas con más de un núcleo. Existen diferentes tipos de MCF, de los cuales el "MCF desacoplado" es el más común, en el que cada núcleo se trata como una ruta óptica independiente. La principal limitación de estos sistemas es la presencia de diafonía entre núcleos. En los últimos tiempos, se han propuesto y demostrado diferentes técnicas de empalme y métodos de acoplamiento y, a pesar de que muchas de las tecnologías de componentes aún se encuentran en la etapa de desarrollo, los sistemas MCF ya presentan la capacidad de una enorme capacidad de transmisión. [1]
Recientemente, se han demostrado algunas tecnologías de componentes desarrolladas para fibra óptica multinúcleo, como divisores en Y tridimensionales entre diferentes fibras multinúcleo, [2] una interconexión universal entre los mismos núcleos de fibra, [3] y un dispositivo para conexión rápida intercambio e intercambio de datos multiplexados por división de longitud de onda entre núcleos de fibra óptica multinúcleo. [4]
Las fibras multimodo tienen un núcleo más grande que permite la propagación de múltiples modos transversales cilíndricos (también conocidos como modos polarizados linealmente), en contraste con una fibra monomodo (SMF) que solo admite el modo fundamental. Cada modo transversal es espacialmente ortogonal y permite la propagación en ambas polarizaciones ortogonales.
Los MMF típicos actualmente no son viables para SDM, ya que el alto recuento de modos da como resultado niveles inmanejables de acoplamiento y dispersión modal. Actualmente se está considerando la utilización de fibras de pocos modos, que son MMF con un tamaño de núcleo diseñado especialmente para permitir un bajo número de modos espaciales.
Debido a imperfecciones físicas, los modos intercambian potencia y experimentan diferentes índices de refracción efectivos a medida que se propagan a través de la fibra. [5] El intercambio de energía da como resultado un acoplamiento modal, y se sabe que este efecto reduce la capacidad alcanzable de la fibra, [6] si los modos experimentan una ganancia o atenuación desigual. Por lo tanto, si no se compensa, el aumento de capacidad no es lineal con respecto al recuento de modos. La diferencia de índice de refracción efectiva da como resultado una interferencia intersimbólica, resultante de la dispersión del retraso. [7]
Los multiplexores de modo constan de linternas fotónicas, conversión de luz multiplano y otros.
Los haces de fibras también se consideran una forma de SDM.
Si el transmisor está equipado con antenas y el receptor tiene antenas, el orden máximo de multiplexación espacial (el número de transmisiones) es,
si se utiliza un receptor lineal. Esto significa que los flujos se pueden transmitir en paralelo, lo que idealmente conduce a un aumento de la eficiencia espectral (el número de bits por segundo por Hz que se pueden transmitir a través del canal inalámbrico). La ganancia de multiplexación práctica puede verse limitada por la correlación espacial , lo que significa que algunos de los flujos paralelos pueden tener ganancias de canal muy débiles.
En un sistema MIMO de bucle abierto con antenas transmisoras y antenas receptoras, la relación entrada-salida se puede describir como
donde es el vector de símbolos transmitidos, son los vectores de símbolos recibidos y ruido respectivamente y es la matriz de coeficientes del canal. Un problema que se encuentra a menudo en la multiplexación espacial de bucle abierto es protegerse contra instancias de alta correlación de canales y fuertes desequilibrios de potencia entre las múltiples corrientes. Una de esas extensiones que se está considerando para los sistemas DVB-NGH es el llamado esquema de multiplexación espacial mejorada (eSM) .
Un sistema MIMO de circuito cerrado utiliza información de estado del canal (CSI) en el transmisor. En la mayoría de los casos, sólo hay CSI parcial disponible en el transmisor debido a las limitaciones del canal de retroalimentación. En un sistema MIMO de circuito cerrado, la relación entrada-salida con un enfoque de circuito cerrado se puede describir como
donde es el vector de símbolos transmitidos, son los vectores de símbolos recibidos y ruido respectivamente, es la matriz de coeficientes del canal y es la matriz de precodificación lineal .
Se utiliza una matriz de precodificación para precodificar los símbolos en el vector para mejorar el rendimiento. La dimensión de la columna se puede seleccionar más pequeña que lo que es útil si el sistema requiere flujos por varias razones. Algunos ejemplos de los motivos son los siguientes: el rango del canal MIMO o el número de antenas receptoras es menor que el número de antenas transmisoras.
![{\displaystyle \mathbf {x} =[x_{1},x_{2},\ldots,x_{N_{t}}]^{T}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8f145a6f958fc6dac91a1642366471e2855ebb7a)
![{\displaystyle \mathbf {s} =[s_{1},s_{2},\ldots ,s_{N_{s}}]^{T}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8c99a04b474a136c05b93ac89fb26bf75add872b)
