Sự ghép kênh quang đề cập tới kỹ thuật mà nhiều người dùng có thể chia sẻ các phương tiện IR bằng cách sử dụng các tính chất quang. Như đã đề cập ở trên, 2 kỹ thuật được sử dụng trong đa truy nhập quang là đa truy nhập phân chia theo bước sóng WDMA và đa truy nhập phân chia không gian SDMA. WDMA xác định cách thức mà một số người dùng có thể truyền tải thông tin đồng thời trong không gian vật lý sử dụng quang phổ hẹp phát ra từ các bước sóng khác nhau. Hệ thống sử dụng WDMA đơn giản hơn TDMA vì nó sử dụng một số đặc điểm có sẵn của môi trường IR. Trong cấu trúc đơn giản của nó, một bộ thu phát WDMA có thể dễ dàng thực hiện được bằng cách sử dụng một diode laser có độ rộng quang phổ hẹp,và một máy thu bao gồm bộ tách sóng quang và bộ lọc quang mỏng, hoạt động ở các bước sóng khác nhau để có thể truyền tải đồng bộ. Tuy nhiên một số ứng dụng trên thiết bị đầu cuối yêu cầu hoạt động ở các bước sóng khác nhau, chính vì vậy quá trình trở nên phức tạp và tốn kém. Để WDMA hoạt động chính xác thì các nguồn phát và các bộ tách sóng cần hoạt động ở bước sóng chính xác. Ngoài ra, tùy thuộc vào ứng dụng mà các hệ thống thiêt bị đầu cuối dựa trên WDMA có thể yêu cầu sử dụng laser đảo ở máy phát và bộ lọc dải giữa ở máy thu. SDMA cũng có thể là 1 sự thay thế cho WDMA, kỹ thuật này sử dụng máy thu đa góc để phân biệt tín hiệu theo hướng mà chúng tới. SDMA có thể thực hiện bằng cách sử dụng một loạt các ADRs kết hợp với các cấu hình khác nhau của máy bán khuếch tán để tối ưu hóa hiệu suất của liên kết. Có một số kỹ thuật có sẵn để phát hiện và xử lý các tín hiệu nhận được các cấu trúc khác nhau của ADR. Những lợi thế cụ thế và các đặc điểm của một hệ thống ADR phụ thuộc vào các kỹ thuật cụ thể được sử dụng. Những phương pháp này là kết hợp bằng nhau (EGC), tối đa khả năng kết hợp (MLC), lựa chọn đa dạng (SD), và tỷ lệ tối đa kết hợp (MRC). MLC cung cấp sự đồng bộ cao và FOV lớn trong khi giảm thiểu nhiễu, sự phân tán đa đường, và nhiễu đồng kênh.
Hạn chế của MLC là độ phức tạp của nó, mà đôi khi vượt quá yêu cầu của một số ứng dụng. Nếu đối với khung, kỹ thuật thay thế đơn giản hơn như EGC, MRC, hoặc SD thường được ưa chuộng. Tất cả chúng đều có điểm chung rằng trong bộ thu Yj(t) được sử dụng trong một kết hợp tuyến tính không ghi nhớ và tổng dung lượng được lọc bằng cách sử dụng một bộ lọc thời gian liên tục. Điều làm cho các kỹ thuật khác nhau là cách thức mà các trọng số được lựa chọn. SD là một kỹ thuật nhằm cải thiện SNR. Sau đó thực hiện được do thực tế là chỉ có tín hiệu với SNR tốt nhất được sử dụng, có nghĩa là tín hiệu truyền có thể được tách từ tiếng ồn một cách dễ dàng hơn.
Ngoài ra, giảm đáng kể ảnh hưởng trong hiệu ứng đa tuyến có thể đạt được thông qua các yếu tố trực tiếp khi các cấu trúc phía thu có một FOV hẹp hơn 50°. Mặc dù vậy, khi so sánh với máy thu không đa dạng góc thu, SD có độ phức tạp cao hơn do thực tế là các SNR phải được xác định trong số các yếu tố phía thu. Trong các ứng dụng phản xạ đa tiếng ồn và ánh sáng xung quanh đến từ các hướng xa nơi mà các tín hiệu thông tin đến, MRC cung cấp giảm méo phi tuyến (so với một máy thu FOV rộng bằng cách sử dụng một bộ tách sóng quang duy nhất). Nếu nhiễu ánh sáng xung quanh và phản xạ đa đường đến từ các hướng tương đối gần với hướng từ nơi mà các tín hiệu truyền đến, điều này có thể dẫn đến sự gia tăng đa biến dạng. Một đặc tính quan trọng của MRC là nó làm giảm yêu cầu năng lượng quang học truyền từ 4 đến 6 dB trong các ứng dụng khuếch tán hoạt động ở tốc độ dữ liệu thấp. So với SD, MRC yêu cầu ít quang năng hơn từ 1dB đến 2dB. Ngoài ra, MRC tối đa hóa SNR vì tổng của việc tiếp nhận yj(t) được thực hiện theo các trọng số, mà trong trường hợp này là tỷ lệ thuận với tỷ lệ tín hiệu nhiễu PSD. Hạn chế của kỹ thuật này là nó cũng cần phải ước tính SNR trong các tín hiệu thu được. Trong đó, khi so sánh với góc không đa dạng thu, tăng sự phức tạp của hệ thống.
Truy cập phân chia theo không gian (SDMA) có thể sử dụng ảnh hoặc không ADRs với sự lựa chọn đa dạng một trong hai (SD) hoặc kết hợp tỷ lệ tối đa (MRC). Ứng dụng của SDMA đã được trình bày bởi Kahn. Đề án mà Kahn đề xuất là việc sử dụng các kỹ thuật này truy cập nhiều trong IR LAN không dây ADRs ảnh, sử dụng và máy phát bán khuếch tán chiếu sáng các điểm khác nhau trên một bề mặt phản xạ (như một bức tường hoặc trần nhà). Trong loại ứng dụng nhỏ, đồng kênh can thiệp đạt được khi ADRs ảnh phát hiện năng lượng từ một điểm phản xạ (có nguồn gốc từ các máy phát trong các bề mặt phản ánh) mà không nhận được năng lượng từ một máy phát có thể được tạo ra một điểm trùng lặp với các điểm đầu tiên.
2.3.2.1 Đa dạng góc thu
Đa dạng góc máy thu (ADRs) bao gồm nhiều yếu tố tiếp nhận trực tiếp theo các hướng khác nhau. ADR có thể được tạo ra bằng cách sử dụng mảng của bộ tách sóng quang với quang học tập trung gắn vào chúng và chỉ theo các hướng khác nhau. Trong trường hợp này, các cấu trúc bộ tách sóng quang tập trung có thể được sắp xếp theo cách FOV của chúng không trùng lặp nhau.
Ưu thế hơn của ADRs bao gồm giảm nhiễu đồng kênh, nhiễu ánh sáng nền, và phân tán đa đường. Nhiễu ánh sáng nền có thể được giảm thiểu do thực tế là tín hiệu truyền hiếm khi là đẳng hướng, có nghĩa là nó chiếu sang phía thu chủ yếu là từ một số hướng cụ thể (thường xuyên trùng hợp với định hướng của máy phát và hướng phát ra tín hiệu). Điều này cũng đúng để chiếu sáng nền, trong đó cũng giống như tín hiệu truyền là hiếm khi đẳng hướng. Do đó, nó chiếu sáng các bộ tách sóng chủ yếu từ một số hướng. Điều này có nghĩa rằng ADRs có thể khai thác tính chất trực tiếp của tín hiệu truyền của ánh sáng nền để tăng SNR. Một ADR bao gồm DTIRCs gắn trên một số bộ tách sóng quang. Một cách khác để tạo ra một ADR là liên quan đến việc sử
dụng một thấu kính ảnh trên đỉnh của một bộ tách sóng quang phân đoạn (hoặc một mảng của bộ tách sóng quang) theo cách những thay đổi ở vị trí tâm điểm được tạo ra bởi các biến thể góc cạnh tùy thuộc vào góc đó năng lượng tác động đến trên ống kính. Một trong những lợi thế của việc sử dụng một thấu kính ảnh trong ADR khi so sánh với khi không sử dụng là mảng tách sóng quang có thể là phẳng, tạo điều kiện cho việc sử dụng một số lượng lớn điểm ảnh (hoặc các yếu tố thu). Mỗi điểm ảnh hoặc các khu vực có thể có bộ tiền khuếch đại của riêng mình, điều đó có nghĩa rằng chúng có thể hoạt động hiệu quả như là một bộ tách sóng độc lập. Trong trường hợp này, tiêu thụ điện năng cao cộng với một số lượng lớn tiền khuếch đại có thể được giảm thiểu bằng cách tắt bộ tiền khuếch đại mà không nhận được tín hiệu mong muốn. Kỹ thuật ADR dựa trên việc sử dụng một thấu kính ảnh (tập trung) ở lối vào của một mảng diode tách sóng quang được gọi là một ảnh máy thu đa dạng góc. Nhóm nghiên cứu của Yun và Kavehrad, là một trong những người đầu tiên nghiên cứu việc sử dụng các ADRs cho truyền thông không dây IR. Họ nghiên cứu kỹ thuật này với ý định cải thiện nguồn năng lượng của hệ thống, gọi là máy phát " khuếch tán tại chỗ " và máy thu của họ có thể được gọi là "fly-eye". Máy thu "fly-eye" sử dụng một thấu kính cầu hoặc một thấu kính ảnh, bộ tách sóng quang được đặt ở các vị trí khác nhau. Bằng cách này, sự thay đổi trong góc tới (và do đó sự thay đổi ở vị trí đầu mối) đã làm cho năng lượng của tín hiệu tác động đến bộ tách sóng quang là khác nhau, ADRs ảnh có lợi thế hơn (so với ADRs không-ảnh) là chỉ cần một bộ tập trung, độc lập với số lượng thành phần của diode tách sóng quang. Ngoài ra, đối với chế tạo các bộ phận của bộ tách sóng quang, chỉ cần một mảng phẳng duy nhất làm đơn giản hóa quá trình sản xuất. Do thực tế rằng các mảng tách sóng quang có thể được chế tạo nguyên khối, tạo điều kiện cho việc sử dụng một số lượng lớn các bộ tách sóng. Tuy nhiên, sự đa dạng ảnh của FOV thu hẹp hơn so với một trong những phiên bản không ảnh bởi vì, mỗi phần tử nhận được có thể được định hướng cá nhân, cho các nhà thiết kế kiểm soát nhiều hơn mong muốn tổng thể FOV.
Số lượng của các điểm ảnh trong mảng bộ tách sóng quang được tính bởi công thức là :
J =2
Hoặc : J = 3(n2-n)+1
trong đó n là một số nguyên lớn hơn hoặc bằng 2 và nhỏ hơn 20
Với dIMG là đường kính của ảnh được tạo ra bởi thấu kính ảnh, và tín hiệu trung bình nhận được các điểm ảnh thứ i được cho bởi :
PIMG,I =fi( )PIMG
fi (ψ, θ) là yếu tố trùng lặp cho thấy các phần nhỏ của tổng công suất nhận được là một điểm ảnh cụ thể (khi tín hiệu điểm ảnh trùng lặp nhiều hơn một trong số đó); ψ và θ là vùng cực và các góc phương vị tới tương ứng, và PIMG là công suất trung bình tín hiệu quang nhận được bởi ADR. ADR có thể được sử dụng kết hợp với mát phát khuếch tán tại chỗ SDTS (còn được gọi là máy phát bán khuếch tán), thay thế máy phát khuếch tán thông thường và bù đắp đối với tổn thất đường truyền chất lượng cao của các cấu hình khuếch tán. Điều này có thể do thực tế là SDTS có thể phát ra nhiều chùm tia hẹp chỉ theo các hướng khác nhau, hiệu quả cho các liên kết khuếch tán, nhưng vẫn sử dụng tối ưu công suất phát.
2.3.2.2 Máy phát bán khuếch tán
Máy phát khuếch tán tại chỗ hoặc bán khuếch tán sử dụng nhiều phần tử truyền với một trường phát xạ hẹp đã được đề xuất như là một cách để giảm thiểu phân tán đa đường và tối ưu hóa điện năng tiêu thụ trong một cấu hình mô phỏng một liên kết khuếch tán.
Một cách khác để tạo ra một bộ nhiều tia truyền bao gồm việc sử dụng các mảng của bề mặt hộp laser phát ra theo chiều dọc (VCSEL), mảng kết hợp với các yếu tố nhiễu xạ cho phép các tia phát ra được định hình hoặc chỉ đạo, như trình bày bởi Karpinnen. Trong máy phát nhiều chùm tia nhỏ gọn Gauss của một VCSEL có thể được chuyển đổi thành một chùm flattop phẳng và định hướng với góc mong muốn bởi yếu tố nhiễu xạ. Các máy phát có thể được thực hiện để phát ra đồng thời hoặc có chọn lọc (trong đó cung cấp hiệu quả năng lượng tốt hơn và phân tán đa đường ít), tùy thuộc vào mức độ phức tạp theo yêu cầu tại máy phát. Trong ví dụ cụ thể được trình bày bởi Karpinnen, có thể truyền được một góc phát xạ = 50° thông qua việc bổ sung các góc độ phát xạ của các yếu tố cá nhân, trong đó cung cấp một góc phát xạ là 10° (theo một chiều). Các yếu tố nhiễu xạ được tạo ra thông qua một chuyển đổi mô hình quang học và chế tạo bởi tia điện sử dụng silic đã nung.
Yun và Kavehrad đề xuất một hệ thống khuếch tán đa cổng (MSDS) vào năm 1992. Nó bao gồm nhiều máy phát, mỗi máy phát phát ra năng lượng trong một chùm hẹp và định hướng theo một hướng khác. Truyền các chùm tia phản xạ qua trần nhà
với chất lượng cao. Al-Ghamdi thực hiện so sánh của một hệ thống khuếch tán đa cổng với một hệ thống thông thường (khuếch tán). Hệ thống khuếch tán được dựa trên phản xạ. Họ phát hiện ra rằng các máy phát nhiều tia tập trung cải thiện năng lương quang nhận được hơn khi so sánh với hệ thống khuếch tán thông thường. Một trong các cấu hình MSDS được sử dụng trong so sánh của họ là sử dụng mảng kim loại cứng. Trong trường hợp này, hình dạng kim loại cứng trên trần nhà (hoặc các bề mặt phản xạ) đã đạt được bằng cách sử dụng bốn dải bao gồm 20 điểm cách nhau 10cm. Các phân tích của hệ thống khuếch tán kim loại cứng đa cổng cho thấy mặc dù ít phân phối năng lượng thống nhất (so với các cấu hình thống nhất của nó), và thực tế rằng năng lượng tập trung ở trung tâm của căn phòng thấp, nhưng mức năng lượng phụ thu được gần các bức tường cao hơn. Một mảng khác được sử dụng để so sánh này là hệ thống hệ thống đa tia đường mở (LSMS). Các LSMS được sử dụng chùm bao gồm một mảng có kích thước 80×1 với các cường độ bằng nhau và với khoảng cách giữa các điểm lân cận là 10cm. Một so sánh từ các cấu hình khác nhau cho thấy rằng năng lương thu được từ các máy phát khuếch tán đa cổng là tốt hơn so với năng lượng nhận được từ một bộ truyền khuếch tán thông thường. Các máy phát các chùm tia đồng đều cho trễ cao hơn, tiếp theo là cấu hình multibeam kim loại cứng và máy phát line-strip multi-beam. Một so sánh các cấu hình khuếch tán multi-spot cũng chỉ ra rằng sự lây lan trễ có thể được giảm đáng kể nếu phía thu sử dụng góc thu đa dạng kết hợp với MSDS.
FOV của một bộ tập trung quang học có thể được thiết lập một giá trị cho phép giảm chiếu sáng nền, nhưng vẫn duy trì một số thuận tiện cho các đường dẫn trực tiếp giữa các điểm khuếch tán và các ADR.