XPIC

XPIC (交差偏波干渉キャンセル技術) は、偏波分割多重通信システムにおける 2 つの受信ストリーム間の相互干渉を抑制するアルゴリズムです。

交差偏波干渉キャンセラ（XPIC）は、復調された受信信号に対してベースバンドレベルで実装される信号処理技術です。これは通常、偏波分割多重システムで必要となります。送信されるデータソースは、システムのシンボルレートでQAM変調シンボルに符号化およびマッピングされ、搬送周波数にアップコンバートされます。これにより、1つの偏波共用アンテナから放射される2つの無線ストリームが生成されます（パラボラアンテナの給電パターンを参照）。対応する偏波共用アンテナはリモートサイトに設置され、2つの受信機に接続されます。受信機は無線ストリームをベースバンド信号（BB H、BB V）にダウンコンバートします。

この多重化/多重分離技術は、2 つの直交偏波 (XPD) 間の予測される識別に基づいています。

システム全体の理想的な無限 XPD により、受信機の各信号には対応する送信機によって生成された信号 (および熱ノイズ) のみが含まれることが保証されます。
XPDの実際の有限レベルは、2つの信号間の部分的な再結合として現れ、受信機は交差偏波漏洩による干渉を観測します。このような交差偏波干渉を引き起こす要因のいくつかは、偏波分割多重方式に記載されています。

実際の結果として、受信側では2つのストリームが残留相互干渉を伴って受信されます。多くの実用ケース、特に高レベルM- QAM変調の場合、通信システムは経験的に許容できるレベルの交差偏波干渉に耐えることができず、より優れた干渉抑制が必要となります。アンテナ出力で受信された2つの偏波（通常は直線状の水平Hと垂直V）は、それぞれ受信機に送られ、そのベースバンド出力は、一般的にデジタルステージとして実装されるアドホックな交差偏波除去方式によってさらに処理されます。XPICアルゴリズムは、VとHを加算して残留干渉をキャンセルし、逆もまた同様に行うことで、Hの正しい再構成を実現します。

主経路の等化、交差偏波成分のXPICフィルタリング、および残差誤差の計算を伴う決定（スライス）を含む交差偏波キャンセル方式

キャンセル処理は通常、ベースバンドイコライザとベースバンドXPICという2つのブロックを用いて実装されます。後者の出力は前者から減算され、データストリームの推定値を生成する判定段に送られます。イコライザブロックとXPICブロックは通常、時間変動するチャネル伝達関数を正確に追跡するために適応的に動作します。XPICは、受信クロス信号を、メイン干渉に影響を与えるクロス干渉成分と等しく整形する必要があります。適応基準を制御するフィードバック制御は、判定ブロック全体の残差誤差の測定値に基づいて行われます。

イコライゼーションとXPICフィルタリングステージ。後者の出力は、決定と決定エラーの計算の前に前者から減算されます。

この例では、両方のブロックは有限インパルス応答デジタルフィルタの一般的な構造に基づいており、その係数は固定されておらず、入力信号に複数の遅延が作用するときに適切な関数を最小化するように適応されています。 $J$ $D$

与えられた条件:

$\epsilon_{k}$ : 時刻における残差複素誤差、 $k$
$s_{k}^{(m)}$ : 時刻におけるベースバンド主受信信号複素サンプル、 $k$
$s_{k}^{(x)}$ : 時刻におけるベースバンドクロス受信信号複素サンプル、 $k$
$C_{j,k}^{(m)}$ : タップjと時刻におけるベースバンドイコライザの複素係数、 $k$
$C_{j,k}^{(x)}$ : タップjと時刻のXPIC複素係数、 $k$
$j=-n,...,n$ : タップのインデックス
$y_{k}$ : 時刻瞬間に決定装置に入力されたアクションをキャンセルした結果、 $k$
$d_{k}$ : 時刻における推定送信データ、つまり= - $k$ $\epsilon_{k}$ $y_{k}$ $d_{k}$
$\gamma$ : 適応性のステップサイズまたは圧縮係数、

最小化する関数が例えば平均べき乗残差誤差である場合、適応勾配アルゴリズムは、各時間ステップ後に係数が次のように更新されることを規定する：^[¹^] $J=E[|\epsilon _{k}|^{2}]$ $k$

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

ここで、アスタリスクは複素共役を表します。この基本方式（ブラインドまたはゼロ知識）では、送信されるシンボルに関する事前知識は必要ありません。

遅延がシンボル周期に等しい場合、ブロックはシンボル間隔と表記され、遅延がシンボル周期の分数である場合、ブロックは分数間隔と表記される。^[²^]他の最小化関数としては、最小二乗平均平方根LMSやゼロ強制ZFなどがあり、アーキテクチャとしては決定フィードバックや、既知の信号（パイロット信号）によってさらに改善することができる。 $D$ $D$

参照

参考文献

^ Meurant, Gerard (2006).ランチョス法と共役勾配法：理論から有限精度計算まで. SIAM. ISBN 978-0898716160。
^ Treichler, JR; Fijalkow, I.; Johnson, CR (1996). 「分数間隔イコライザー」. IEEE Signal Processing Magazine . 13 (3): 65– 81. Bibcode : 1996ISPM...13...65T . CiteSeerX 10.1.1.412.4058 . doi : 10.1109/79.489269 .

[1] Meurant, Gerard (2006).ランチョス法と共役勾配法：理論から有限精度計算まで. SIAM. ISBN 978-0898716160。

[2] Treichler, JR; Fijalkow, I.; Johnson, CR (1996). 「分数間隔イコライザー」. IEEE Signal Processing Magazine . 13 (3): 65– 81. Bibcode : 1996ISPM...13...65T . CiteSeerX 10.1.1.412.4058 . doi : 10.1109/79.489269 .

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