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空间多工（Spartial-division multiplexing，缩写SDM）是一种采用两根光纤的单工工作方式，工作波长限定在1310nm区间。我们通过对使用相同频率的相邻区间造成干扰, 形成同信号的小区域。此方法提供天线接受来自所有方向的信号, 干扰源也会一起接收。通过智能天线的技术及不同的空间配置, 提供了更好的性能增强。我们能使用此方法来获得更高的增益, 是我们能够拿来做为现代信号处理研究一个改进的方法, 近年已逐渐受到研究者的重视。

简介[编辑]

有几种可能的方法来增加固定带宽上的传输容量，大部分的方法已经在使用了。这些方法包括了, 采用不同幅度水平的调制，两个正交副载波（余弦和正弦调制）和极化。频率也用于波分多路复用（WDM）。事实上，唯一剩下的未使用的维度就是空间。也因此我们需要此方法来利用空间为度增加传输容量。有两个基本的策略用于在光纤内实现空间分离 - 多核和多模式操作。

特征[编辑]

1. 没有带宽扩展问题。 2. 接收器需要时间和空间函数的均衡 – 常规性: Rx天线 ≥ Tx天线. 3. 如果空间信道的衰落过程几乎是独立的，那么数据流可以被均衡器分离。 4. 实际的多输入多输出通道，能够线性增加天线的数量或更精确地独立的空间通道。 5. 空间多样性的替代：复多样性(multiplexing–diversity)交易的特性正在被深入研究之中。

多芯和多模光纤[编辑]

多模光纤( Multi Mode Fiber )：中心玻璃芯较粗( 50 或 62.5μm )，可传多种模式的光。但其模间色散较大，这限制了传输数位信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如：600MB/KM 的光纤在 2KM 时则只有 300MB 的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。多模光纤一般采用 LED( 发光二级管 )作为光源。对于局域网我们一般采用多模光纤，一方面传输距离较短，二方面是多模光纤本身及配套设备单模成本低。在实际工程中多采用 62.5μm 的室内或室外多模光纤。

单模光纤( Single Mode Fiber )：中心玻璃芯很细(芯径一般为 9 或 10μm)，只能传一种模式的光。因此其模间色散很小，适用于远端通讯，但还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。后来又发现在 1.31μm 波长处，单模光纤的材料色散和波导色散一为正、一为负，大小也正好相等。这就是说在 1.31μm 波长处，单模光纤的总色散为零。从光纤的损耗特性来看，1.31μm 处正好是光纤的一个低损耗视窗。这样 1.31μm 波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作视窗，也是现在实用光纤通信系统的主要工作波段。单模光纤采用了 ILD( 注入式镭射二级管 )作为光源。

多芯光纤在光纤包层中嵌入了多个芯。然而，核心并没有完全分离。这导致它们之间的串扰，这最终限制了传输性能或需要复杂的DSP来解开信号。另外，单模玻璃纤维不能达到比标准单模光纤更低的损耗或更高的非线性容差，因为这些是材料的基本性能。这些特性根据光纤中的芯数来限制容量的增加。但是，多模光纤允许在单个内核中传播多个独立模式。光纤所支持的模式数量取决于光纤的纤芯尺寸和折射率。增加核心的尺寸允许在光纤内支持更多的模式。典型的商用多模光纤支持数十到数百种模式，并用于短距离。多模光纤提供比多芯光纤更有效的放大，从而可能降低放大成本。这反过来又为基于多模信号的波长选择性切换的大ROADM建立良好的环境。

MIMO[编辑]

MIMO是一种利用多组传送与接收天线的运作，来提升无线传输的速度、距离、可靠度和频谱效率的智能天线（Smart Antenna）系统。谈到MIMO，首先要谈的是多重路径衰减干扰（Multipath Fading）。

Multipath 导因于发射端发送的信号，在空间当中因反射信号造成接收端收到多个反射信号与主要信号（Light Of Sight），因此导致信号干扰失真。多重路径的问题原本被认定是对无线传输负面的影响，然而此一特性现在反被当成是一个有利的特性。MIMO 系统使用的是多组传送与接收天线，透过空间分集的方式，来对抗信号衰减的问题，也就是集合多个传输路径，重组出衰减较为轻微的信号，即使是多重路径的反射，也有可能被重新组合为所要的资料信号。透过发射端与接收端的多组天线获得倍数呈现的信号增益，例如使用 2x2 传送接收天线就可能获得两倍增益的信号，这也就是所谓的分集增益。这里所用的天线都是独立运作的天线，不同于以往天线分集无线装置所使用的一对天线，仅是作为天线方位的涵盖，两天线组收到的信号也只会保留较强的那组信号。

除了利用传送接收提供多组天线的空间分集特性，MIMO 之所以可以使用同一通道来传送多组独立资料流，还另外为采用空间多工（SDM：Spatial Division Multiplexing）的特性。也就是 SDM 以同一频带，将资讯以不同的空间度，由不同天线调变传送出去，每支天线传送的资料讯息都不一样，形成一个三维空间的射频传输；每一个接收端的天线也会收到多组传送端的资讯流，再依序解出资讯。当分开的空间资料流增加，资料流通量也就明显增加，不过每一个空间资料流在每个传送端都必须有自己的 TX/RX 天线组，也因此每一个 MIMO 天线也都需有个别的射频与类比数位转换器，在线路设计的复杂度与成本相对地增加不少。

注释[编辑]

参考文献[编辑]

Jian-Jiun Ding, Time frequency analysis and wavelet transform class ppt,the Department of Electrical Engineering, National Taiwan University (NTU), Taipei, Taiwan, 2017.
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