12. Современные направления развития цррл. Поляризация. Адаптивная модуляция.
В настоящее время используются образцы ЦРРЛ, где используется 256-КАМ, обеспечивающая в полосе одного ствола передачу информации со скоростью 180...200 Мбит/c. При этом достигается спектральная эффективность около 6,4...7 бит/с/Гц.
Поляризованное излучение - это излучение с преимущественным направлением колебаний вектора электрического поля. Различают плоско поляризованное излучение с колебанием вектора электрического поля в одной плоскости и излучение с круговой поляризацией, когда плоскость поляризации, содержащая вектор электрического поля, описывает круговое движение во времени. Если при этом модуль вектора поля изменяется во времени, то имеем эллиптическую поляризацию.
Плоско поляризованное излучение можно получить на выходе поляризатора или поляризационной плёнки. Излучение с круговой поляризацией получают, пропустив через четвертьволновую кварцевую пластинку плоско поляризованное излучение. Восстановить плоско поляризованное излучение можно, пропустив через эту же пластинку излучение с круговой поляризацией.
Уплотнение потоков информации с помощью оптических несущих, имеющих линейную поляризацию, называется уплотнением по поляризации. Плоскость поляризации каждой несущей должна быть расположена под своим углом
Совмещение кросс-поляризованных каналов. В случаях когда частотный ресурс ограничен, а дальнейшее увеличение индексов модуляции не обеспечивает требуемой пропускной способности, применяют технологию совмещения каналов с разной поляризацией в одной полосе частот (CCDP), что позволяет удвоить пропускную способность.
Адаптивная модуляция:
Принцип адаптивной модуляции должен быть кратко пояснен в последующем. Передатчик передает данные по радиоканалу к приемнику. В передатчике сначала подлежащие передаче данные кодируют и уплотняют посредством кодера и перемежителя импульсов. После этого данные в зависимости от характеристики канала модулируют с различным весовым коэффициентом модуляции. Подходящими для этого алфавитами /способами модуляции являются, например, известные способы амплитудно/фазовой манипуляции, двоичная фазовая манипуляция BPSK, квадратурная фазовая модуляция QPSK, квадратурная амплитудная модуляция 16 QAM, 64 QAM и т.д. с соответствующими весовыми коэффициентами модуляции 1, 2, 4 и 6. При высоком отношении сигнал/шум соответствующая поднесущая должна модулироваться высоким числом битов, в то время, как при малом отношении сигнал/шум достаточно малое число битов. Соотношение сигнал/шум обычно оценивают в приемнике и преобразуют для отдельных поднесущих в так называемую таблицу загрузки битов (Bit-Loading). Такая таблица загрузки битов может, например, содержать информации об отношении сигнал/шум или альтернативно запрошенный весовой коэффициент модуляции для каждой отдельной поднесущей. Эту таблицу загрузки битов передают передатчику так, что он соответственно может управлять демультиплексором DEMUX и мультиплексором MUX для адаптивной модуляции.
Демультиплексор DEMUX направляет поток битов, полученный от перемежителя импульсов, на присвоенный соответствующему весовому коэффициенту модуляции модулятор MOD1,..., MODn-1, MODn. При этом модулятор MODi может быть, например, модулятором двоичной фазовой манипуляции BPSK, а модулятор MODn модулятором многопозиционной амплитудной модуляции 64 QAM. Затем полученные после соответствующей модуляции указатели подвергают обратному быстрому преобразованию Фурье (IFFT, Inverse Fast Fourier Transformation) посредством мультиплексора MUX, который также управляется через таблицу загрузки битов. Там указатели преобразуются на соответствующую поднесущую для передачи и затем модулируются на несущую частоту.
В приемнике этот процесс протекает в основном наоборот. Сначала через быстрое преобразование Фурье получают данные от отдельных поднесущих в виде указателей. Последующий демультиплексор DEMUX присваивает данные в соответствии с таблицей загрузки битов подходящему демодулятору. Полученный от демодулятора DEMOD1,..., DEMODn-1, DEMODn поток битов подводят через мультиплексор MUX к расперемежителю импульсов и канальному декодеру.
Как уже упомянуто, желаемая таблица загрузки битов для адаптивной модуляции должна передаваться от передатчика к приемнику. Существенным пунктом при этом является, что таблицы загрузки битов обычно должны вычисляться в приемнике на основе индикации уровня радиосигнала RSSI (Radio Signal Strength Indication) и отношения сигнал-шум/интерференция SNR (Signal to Noise/Interference Ratio) и передаваться передатчику. Для дуплексной схемы с разделением времени TDD (Time Division Duplex) предполагается обычно канал типа WSS (White Sense Stationary), для промежутка времени, в котором таблица загрузки битов является действительной.
Высокий порядок модуляции позволяет увеличить спектральные характеристики канала (пропускная способность/скорость), но приводит к ухудшению энергетических характеристик (меньшая надежность). Адаптивная модуляция используется для обеспечения гарантированной пропускной способности и необходимых показателей надежности при любых погодных условиях. Происходит динамическое изменение индекса модуляции. Радиорелейные каналы связи традиционно проектируются с показателями надежности 99,999% при любых погодных условиях. Радиоканал, использующий модуляцию QPSK, может иметь до 30 дБ запаса на замирание, необходимого для защиты канала в самых худших условиях на тракте, продолжительность которых может составлять всего несколько минут в год: в остальное время запас на замирание может не использоваться. За счет использования менее надежных но более эффективных схем модуляции, доступный запас на замирание может быть преобразован в большую пропускную способность. В этом и заключается суть адаптивной модуляции, динамически подстраивающей модуляцию под условия на тракте.
