XPIC

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

El cancelador de interferencia de polarización cruzada (conocido como XPIC) es una técnica de procesamiento de señales implementada en las señales recibidas demoduladas en el nivel de banda base. Por lo general, es necesario en los sistemas de multiplexación por división de polarización : las fuentes de datos que se van a transmitir se codifican y mapean en símbolos de modulación QAM a la velocidad de símbolo del sistema y se convierten a una frecuencia portadora, lo que genera dos flujos de radio radiados por una sola antena de doble polarización (ver patrón de alimentación de la antena parabólica ). Una antena de doble polarización correspondiente está ubicada en el sitio remoto y conectada a dos receptores, que convierten las transmisiones 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):

• un XPD ideal e infinito de todo el sistema garantiza que cada señal en los receptores contiene solo la señal generada por el transmisor correspondiente (más cualquier ruido térmico);
• cualquier nivel real, finito, de XPD se manifiesta en cambio 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 los dos flujos 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 experimentados de interferencia de polarización cruzada y es necesaria una supresión mejorada. Las dos polarizaciones recibidas en las salidas de la antena, normalmente lineal horizontal H y vertical V, se enrutan cada una a un receptor cuya salida de banda base se procesa adicionalmente 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 incluye ecualización en la ruta principal, filtrado XPIC en el componente de polarización cruzada y decisión (corte) con cálculo del error residual

El proceso de cancelación se implementa típicamente usando 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 producir la estimación del flujo de datos. Los bloques de ecualización y XPIC son normalmente adaptables para un seguimiento correcto de la función de transferencia de canal variable en el tiempo: XPIC debe proporcionar una configuración 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 en el bloque de decisión.

Etapas de ecualización y filtrado XPIC; la salida de la última 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 Finite Impulse Response y cuyos coeficientes no son fijos, sino adaptados para minimizar un funcional adecuado mientras actúan múltiples retardos 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 de banda base en el instante de tiempo ,${\displaystyle k}$
• ${\displaystyle s_{k}^{(x)}}$: muestra compleja de señal cruzada de banda base en el instante de tiempo ,${\displaystyle k}$
• ${\displaystyle C_{j,k}^{(m)}}$: coeficiente complejo del ecualizador de banda base en el tap j y el instante de tiempo ,${\displaystyle k}$
• ${\displaystyle C_{j,k}^{(x)}}$: Coeficiente complejo XPIC en tap j y tiempo instantáneo ,${\displaystyle k}$
• ${\displaystyle j=-n,...,n}$: índice de 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 , entonces = -${\displaystyle k}$${\displaystyle \epsilon _{k}}$${\displaystyle y_{k}}$${\displaystyle d_{k}}$
• ${\displaystyle \gamma }$: tamaño de paso o factor de compresión para la adaptatividad,

si la función para minimizar es, por ejemplo, la potencia media del error residual , el algoritmo de gradiente de adaptación 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 . No se requiere ningún conocimiento a priori sobre los símbolos transmitidos con este esquema básico ( conocimiento ciego o cero ).

Cuando el retardo es igual al período del símbolo, los bloques se indican como espaciados entre símbolos, 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 mejorar aún más mediante señales conocidas ( señal piloto ).${\displaystyle D}$${\displaystyle D}$

Ver también

• Sistema de borrado de interferencias con patente de receptores independientes
• Sistema de transmisión de polarización cruzada con patente de receptores asíncronos
• Sistema de comunicaciones
• Ecualizador adaptativo

Referencias

1. Meurant, Gerard (2006). Los Lanczos y los algoritmos 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 fraccionados". Revista de procesamiento de señales IEEE . 13 (3): 65–81. CiteSeerX 10.1.1.412.4058 . doi : 10.1109 / 79.489269 .