RU154283U1 - WIRELESS COMMUNICATION DEVICE, ALLOWING TO TRANSMIT AND RECEIVE INFORMATION IN ONE FREQUENCY BAND - Google Patents

WIRELESS COMMUNICATION DEVICE, ALLOWING TO TRANSMIT AND RECEIVE INFORMATION IN ONE FREQUENCY BAND Download PDF

Info

Publication number
RU154283U1
RU154283U1 RU2015108578/07U RU2015108578U RU154283U1 RU 154283 U1 RU154283 U1 RU 154283U1 RU 2015108578/07 U RU2015108578/07 U RU 2015108578/07U RU 2015108578 U RU2015108578 U RU 2015108578U RU 154283 U1 RU154283 U1 RU 154283U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
unit
signal
conversion unit
Prior art date
Application number
RU2015108578/07U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Васильевич Рогожников
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР)
Priority to RU2015108578/07U priority Critical patent/RU154283U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU154283U1 publication Critical patent/RU154283U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Noise Elimination (AREA)

Abstract

Устройство беспроводной связи, позволяющее вести одновременную передачу и прием информации в одной полосе частот, содержащее: информационный вход, являющийся входом устройства, информационный выход, блок цифроаналогового преобразования, первый блок преобразования частоты, вход которого соединен с выходом блока цифроаналогового преобразования, передающую антенну, приемную антенну, второй блок преобразования частоты, блок аналого-цифрового преобразования, вход которого соединен с выходом второго блока преобразования частоты, отличающееся тем, что в него дополнительно вводится блок формирования сигналов, вход которого является информационным входом устройства, а первый выход блока формирования сигналов соединен с входом блока цифроаналогового преобразования, первый усилитель, вход которого соединен с выходом первого блока преобразования частоты, первый фильтр, вход которого соединен с выходом первого усилителя, а выход соединен с входом передающей антенны, фазовращатель, вход которого соединен с выходом первого усилителя, первый блок задержки, вход которого соединен с выходом фазовращателя, блок ослабления, вход которого соединен с выходом первого блока задержки, второй фильтр, вход которого соединен с выходом приемной антенны, первый сумматор, первый вход которого соединен с выходом блока ослабления, а второй вход соединен с выходом второго фильтра, второй усилитель, вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход соединен с входом второго блока преобразования частоты, второй блок задержки, вход которого соединен с первым выходом аналого-цифрового преобразователя, блок оценки каналаA wireless communication device that allows simultaneous transmission and reception of information in one frequency band, comprising: an information input, which is the input of the device, an information output, a digital-to-analog conversion unit, a first frequency conversion unit, the input of which is connected to the output of the digital-to-analog conversion unit, a transmitting antenna, a receiving antenna an antenna, a second frequency conversion unit, an analog-to-digital conversion unit, the input of which is connected to the output of the second frequency conversion unit, I distinguish in that the signal conditioning unit is additionally introduced into it, the input of which is the information input of the device, and the first output of the signal forming unit is connected to the input of the digital-to-analog conversion unit, the first amplifier whose input is connected to the output of the first frequency conversion unit, the first filter whose input connected to the output of the first amplifier, and the output connected to the input of the transmitting antenna, a phase shifter, the input of which is connected to the output of the first amplifier, the first delay unit, the input of which is connected nen with the output of the phase shifter, the attenuation unit, the input of which is connected to the output of the first delay unit, the second filter, the input of which is connected to the output of the receiving antenna, the first adder, the first input of which is connected to the output of the attenuation unit, and the second input is connected to the output of the second filter, the second an amplifier whose input is connected to the output of the first adder, and the output is connected to the input of the second frequency conversion unit, the second delay unit, the input of which is connected to the first output of the analog-to-digital converter, channel estimation unit

Description

Полезная модель относится к радиосвязи, и может быть использована при разработке беспроводных систем связи.The utility model relates to radio communications, and can be used in the development of wireless communication systems.

Известно устройство беспроводной связи, приведенное в описании изобретения под названием "Система радиосвязи с ретранслятором" [1]. Устройство содержит каскадно соединенные блок коммутации и сопряжения, модулятор, передатчик, фильтр, имеющий два выхода, первый из которых, соединен с входом приемо-передающей антенны, а второй с входом приемника, и два входа, первый из которых соединен с выходом передатчика, а второй с выходом приемо-передающей антенны, демодулятор вход которого соединен с выходом приемника, а выход с входом блока контроля и сопряжения. Скорость передачи данных зависит от ширины используемой полосы частот, и используемого вида модуляции. Недостатком данного устройства является то, что данное устройство работает в дуплексном режиме (временном либо частотном), таким образом, выделенный частотно временной ресурс используется только на 50%, что в свою очередь снижает потенциально возможную скорость передачи информации.A known wireless communication device described in the description of the invention under the name "Radio communication system with a relay" [1]. The device comprises cascade-connected switching and interface unit, a modulator, a transmitter, a filter having two outputs, the first of which is connected to the input of the transceiver antenna, and the second to the input of the receiver, and two inputs, the first of which is connected to the output of the transmitter, and the second with the output of the transceiver antenna, a demodulator whose input is connected to the output of the receiver, and the output with the input of the control and pairing unit. The data rate depends on the width of the used frequency band, and the type of modulation used. The disadvantage of this device is that this device operates in duplex mode (temporary or frequency), so the allocated frequency-time resource is used only by 50%, which in turn reduces the potential transmission rate of information.

Наиболее близким к заявляемому устройству, является устройство приема и передачи OFDM-сигналов с повышенной помехоустойчивостью [2]. Устройство прототип состоит из последовательно соединенных: кодера-перемежителя, вход которого является входом устройства, символьного мэппера и блока формирования пилот-сигналов, последовательно соединенных: блока псевдослучайной фазовой модуляции поднесущих, блока вычисления обратного преобразования Фурье, блока вставки защитного интервала, блока цифроаналогового преобразования, I/Q модулятора-преобразователя частоты и передающей антенны, последовательно соединенных: приемной антенны, I/Q демодулятора-преобразователя частоты, блока аналого-цифрового преобразования, блока вычисления прямого преобразования Фурье, блока оценки и коррекции параметров канала, символьного демэппера и помехоустойчивого декодера-деперемежителя, выход которого является информационным выходом устройства, блока вычисления отношения сигнал-шум и фазового демодулятора поднесущих, причем выход блока формирования пилот-сигналов подсоединен к первому входу блока псевдослучайной фазовой модуляции поднесущих, выход блока вычисления прямого преобразования Фурье соединен с первым входом фазового демодулятора поднесущих, вход блока вычисления отношения сигнал-шум подсоединен ко входу I/Q-демодулятора-преобразователя частоты, а выход - ко второму входу блока псевдослучайной фазовой модуляции поднесущих и ко второму входу фазового демодулятора поднесущих, третий вход блока псевдослучайной фазовой модуляции поднесущих является входом данных сигнализации устройства, а выход фазового демодулятора поднесущих является выходом данных сигнализации устройства. Недостатком устройства прототипа является то, что данное устройство работает в дуплексном режиме (временном либо частотном), таким образом, выделенный частотно временной ресурс используется только на 50%, что в свою очередь снижает потенциально возможную скорость передачи информации.Closest to the claimed device is a device for receiving and transmitting OFDM signals with increased noise immunity [2]. The prototype device consists of a series-connected: an interleaver-encoder, the input of which is an input of a device, a symbol mapper and a pilot signal generation unit, connected in series: a pseudo-random phase modulation subcarrier block, an inverse Fourier transform calculation unit, a guard interval insertion unit, a digital-to-analogue conversion unit, I / Q modulator-frequency converter and transmitting antenna, connected in series: receiving antenna, I / Q demodulator-frequency converter, bl as an analog-to-digital conversion, a direct Fourier transform calculation unit, a channel parameter estimation and correction unit, a symbol demaper and a noise-resistant decoder-deinterleaver, the output of which is the information output of the device, a signal-to-noise ratio calculation unit, and a subcarrier phase demodulator, the output of the pilot formation unit -signals is connected to the first input of the pseudo-random phase modulation subcarrier block, the output of the direct Fourier transform calculation unit is connected to the first input sub-carrier demodulator, the input of the signal-to-noise ratio calculation unit is connected to the input of the I / Q demodulator-frequency converter, and the output is connected to the second input of the sub-carrier pseudo-random phase modulation unit and to the second input of the sub-carrier phase demodulator, the third input of the sub-pseudo-random phase modulation subcarrier is a device signaling data input, and a subcarrier phase demodulator output is a device signaling data output. The disadvantage of the prototype device is that this device operates in duplex mode (temporary or frequency), thus, the allocated frequency-time resource is used only by 50%, which in turn reduces the potential transmission rate of information.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, - повышение скорости передачи информации, достигаемое за счет того, что предлагаемое устройство производит одновременную передачу и прием сигналов, в одной полосе частот, что позволяет максимально эффективно использовать выделенный частотно-временной ресурс.The task to which the proposed technical solution is directed is to increase the speed of information transfer, achieved due to the fact that the proposed device performs the simultaneous transmission and reception of signals in the same frequency band, which allows the most efficient use of the allocated time-frequency resource.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известное устройство, содержащее: информационный вход, являющийся входом устройства, информационный выход, блок цифроаналогового преобразования, первый блок преобразования частоты, вход которого соединен с выходом блока цифро-аналогового преобразования, передающую антенну, приемную антенну, второй блок преобразования частоты, блок аналого-цифрового преобразования, вход которого соединен с выходом второго блока преобразования частоты, дополнительно вводится блок формирования сигналов, вход которого является информационным входом устройства, а первый выход блока формирования сигналов соединен с входом блока цифроаналогового преобразования, первый усилитель, вход которого соединен с выходом первого блока преобразования частоты, первый фильтр, вход которого соединен с выходом первого усилителя, а выход соединен с входом передающей антенны, фазовращатель, вход которого соединен с выходом первого усилителя, первый блок задержки, вход которого соединен с выходом фазовращателя, блок ослабления, вход которого соединен с выходом первого блока задержки, второй фильтр, вход которого соединен с выходом приемной антенны, первый сумматор, первый вход которого соединен с выходом блока ослабления, а второй вход соединен с выходом второго фильтра, второй усилитель, вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход соединен с входом второго блока преобразования частоты, второй блок задержки, вход которого соединен с первым выходом аналого-цифрового преобразователя, блок оценки канала распространения радиоволн, первый вход которого соединен с первым выходом блока формирования сигналов, а второй вход с вторым выходом блока аналого-цифрового преобразования, буферное запоминающее устройство, вход которого соединен с выходом блока оценки канала распространения радиоволн, блок формирования компенсирующего сигнала, первый вход которого соединен с выходом буферного запоминающего устройства, а второй вход соединен с вторым выходом блока формирования сигналов, второй сумматор, первый вход которого соединен с выходом второго блока задержки, а второй вход которого соединен с выходом блока формирования компенсирующего сигнала, блок демодуляции сигнала, вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход которого является информационным выходом устройства.The solution to this problem is achieved by the fact that in the known device, comprising: an information input, which is the input of the device, information output, digital-to-analog conversion unit, a first frequency conversion unit, the input of which is connected to the output of the digital-to-analog conversion unit, a transmitting antenna, a receiving antenna, and a second a frequency conversion unit, an analog-to-digital conversion unit, the input of which is connected to the output of the second frequency conversion unit, an additional signal conditioning unit is introduced s, whose input is the information input of the device, and the first output of the signal conditioning unit is connected to the input of the digital-to-analog conversion unit, the first amplifier, the input of which is connected to the output of the first frequency conversion unit, the first filter, the input of which is connected to the output of the first amplifier, and the output is connected to the input of the transmitting antenna, the phase shifter, the input of which is connected to the output of the first amplifier, the first delay unit, the input of which is connected to the output of the phase shifter, the attenuation unit, the input of which is connected the output of the first delay unit, the second filter, the input of which is connected to the output of the receiving antenna, the first adder, the first input of which is connected to the output of the attenuation unit, and the second input is connected to the output of the second filter, the second amplifier, the input of which is connected to the output of the first adder, and the output connected to the input of the second frequency conversion unit, the second delay unit, the input of which is connected to the first output of the analog-to-digital converter, the radio wave propagation channel estimator, the first input of which is connected to the first the course of the signal generation unit, and the second input with the second output of the analog-to-digital conversion unit, a buffer memory device, the input of which is connected to the output of the radio wave propagation channel estimator, the compensation signal generation unit, the first input of which is connected to the output of the buffer memory, and the second input connected to the second output of the signal conditioning unit, a second adder, the first input of which is connected to the output of the second delay unit, and the second input of which is connected to the output of the pho block the compensation signal, a signal demodulation unit, the input of which is connected to the output of the second adder, and the output of which is the information output of the device.

Функциональная схема предлагаемого устройства приведена на фиг. 1, на которой обозначено: 1 - информационный вход устройства, 2 - блок формирования сигналов, 3 - блок цифро-аналогового преобразования, 4, 15 - первый и второй блоки преобразования частоты, 5, 14 - первый и второй усилители, 6, 12 - первый и второй фильтры, 7 - передающая антенна, 8 - фазовращатель, 9 - первый блок задержки, 10 - блок ослабления, 11 - приемная антенна, 13, 21 - первый и второй сумматор, 16 - блок аналого-цифрового преобразования, 17 - блок оценки канала распространения радиоволн, 18 - буферное запоминающее устройство, 19 - блок формирования компенсирующего сигнала, 20 - второй блок задержки, 22 - блок демодуляции сигнала, 23 - информационный выход устройства.Functional diagram of the proposed device is shown in FIG. 1, on which is indicated: 1 - information input of the device, 2 - signal generation unit, 3 - digital-to-analog conversion unit, 4, 15 - first and second frequency conversion units, 5, 14 - first and second amplifiers, 6, 12 - first and second filters, 7 - transmitting antenna, 8 - phase shifter, 9 - first delay unit, 10 - attenuation unit, 11 - receiving antenna, 13, 21 - first and second adder, 16 - analog-to-digital conversion unit, 17 - block estimates of the radio wave propagation channel, 18 — buffer memory, 19 — compensating generation unit signal, 20 - second delay unit, 22 - signal demodulation unit, 23 - information output of the device.

Подробное описание устройства.Detailed description of the device.

Традиционно системы связи используют дуплексное разделение передаваемой и принимаемой информации, временное либо частотное. При полном дуплексе передача и прием данных производится одновременно, в одной полосе частот, что позволит удвоить скорость передачи данных, за счет более эффективного использования частотно-временного ресурса. Сложность реализации заключается в том, что мощность сигнала на выходе передающей антенны 7 значительно превышает мощность принимаемого сигнала от удаленного приемо-передающего пункта в приемной антенне 11, таким образом, приемный тракт будет забит собственным передаваемым сигналом. Для нормального функционирования полнодуплексной системы связи, необходима развязка порядка 100 дБ меду передающей 7 и приемной 11 антенной каждого приемопередающего пункта. Для того чтобы полнодуплексная связь стала реализуемой, необходимо производить компенсацию собственного передаваемого сигнала в приемном тракте. В условиях многолучевого канала распространения радиоволн (РРВ), приемной антенной 11 будут приниматься не только прямой сигнал с выхода антенны 7, но и сигналы отраженные от различных окружающих объектов. Для компенсации переотраженных сигналов необходимо произвести оценку канала связи между передающей антенной 7 и приемной антенной 11.Traditionally, communication systems use the duplex separation of transmitted and received information, time or frequency. With full duplex, data is transmitted and received simultaneously in the same frequency band, which will double the data transfer rate due to more efficient use of the time-frequency resource. The implementation complexity lies in the fact that the signal power at the output of the transmitting antenna 7 is significantly higher than the power of the received signal from the remote receiving and transmitting point in the receiving antenna 11, thus, the receiving path will be clogged with its own transmitted signal. For the full-duplex communication system to function normally, isolation of about 100 dB is necessary for the honey transmitting 7 and receiving 11 antenna of each transceiver point. In order for full-duplex communication to become feasible, it is necessary to compensate for the own transmitted signal in the receiving path. In the conditions of a multipath channel of propagation of radio waves (RRV), the receiving antenna 11 will receive not only a direct signal from the output of the antenna 7, but also signals reflected from various surrounding objects. To compensate for the reflected signals, it is necessary to evaluate the communication channel between the transmitting antenna 7 and the receiving antenna 11.

Для описания работы устройства введем следующие обозначения:To describe the operation of the device, we introduce the following notation:

- "Пилот сигнал" - заранее известный сигнал, используемый для оценки канала РРВ.- “Pilot signal” - a pre-known signal used to evaluate the PPB channel.

- "Сигнал помеха" - связной сигнал, предназначенный для удаленного приемного пункта, излученный передающей антенной 7, поступивший также в приемную антенну 11.- "Interference signal" - a communication signal intended for a remote receiving point, radiated by a transmitting antenna 7, also received in the receiving antenna 11.

- "Полезный сигнал" - связной сигнал от удаленного передающего пункта, принимаемый приемной антенной 11,- "Useful signal" - a connected signal from a remote transmitting point, received by the receiving antenna 11,

Первоначально производится оценка канала РРВ, между передающей 7 и приемной 11 антеннами устройства. Блок формирования сигналов 2, формирует "пилот сигнал", с выхода блока формирования сигналов 2, "пилот сигнал" поступает на вход блока цифро-аналогового преобразования 3, на первый вход блока оценки канала распространения радиоволн 17, а также на второй вход блока формирования компенсирующего сигнала 19. С выхода блока цифро-аналогового преобразования 3, сигнал последовательно проходит через первый блок преобразования частоты 4, и первый усилитель 5, с выхода последнего "пилот сигнал" поступает на вход первого фильтра 6 и далее излучается передающей антенной 7. Также "пилот сигнал" с выхода первого усилителя 5 поступает на вход фазовращателя 8, далее на вход первого блока задержки 9. С выхода первого блока задержки 9, "пилот сигнал" поступает на вход блока ослабления 10. Фазовращатель, первый блок задержки и ослабления настраиваются (в ручном либо автоматическом режиме), таким образом, чтобы сигнал прошедший через эти блоки и поступивший на первый вход первого суммтора 13, совпадал по мощности и задержке с сигналом поступившим на второй вход сумматора 13, но при этом был в противофазе, с той целью, чтобы максимально скомпенсировать прямой сигнал излученный антенной 7 и поступивший в приемную антенну 11.Initially, the RRV channel is estimated between the transmitting 7 and receiving 11 antennas of the device. Signal generating unit 2 generates a “pilot signal”, from the output of signal generating unit 2, the “pilot signal” is fed to the input of the digital-to-analog conversion unit 3, to the first input of the estimator of the radio wave propagation channel 17, and also to the second input of the compensating forming unit signal 19. From the output of the digital-to-analog conversion unit 3, the signal sequentially passes through the first frequency conversion unit 4, and the first amplifier 5, from the output of the last “pilot signal”, is fed to the input of the first filter 6 and then transmitted antenna 7. Also, the "pilot signal" from the output of the first amplifier 5 is fed to the input of the phase shifter 8, then to the input of the first delay unit 9. From the output of the first delay unit 9, the "pilot signal" is fed to the input of the attenuation unit 10. Phaser, first block delays and attenuations are configured (in manual or automatic mode), so that the signal transmitted through these blocks and received at the first input of the first adder 13 coincides in power and delay with the signal received at the second input of the adder 13, but it is out of phase , one hundred the purpose to compensate possible direct signal emitted by the antenna 7 and received by the receiving antenna 11.

Излученный передающей антенной 7, "пилот сигнал", пройдя через многолучевой канал распространения радиоволн, принимается приемной антенной 11, поступает на вход второго фильтра 12, где производится фильтрация принимаемых сигналов, и выделение сигналов заданной полосы частот.Radiated by the transmitting antenna 7, the “pilot signal”, passing through the multipath channel of propagation of radio waves, is received by the receiving antenna 11, is fed to the input of the second filter 12, where the received signals are filtered, and the signals of a given frequency band are extracted.

Далее "пилот сигнал" последовательно проходит через сумматор 13, где производится компенсация прямого луча, второй усилитель 14, второй блок преобразования частоты 15, блок аналого-цифрового преобразования 16. С первого выхода блока аналого-цифрового преобразования 16 "пилот сигнал" поступает на вход второго блока задержки 20, а со второго выхода блока 16, "пилот сигнал" поступает на второй вход блока оценки канала распространения радиоволн 17. В блоке 17 по исходному "пилот сигналу" и "пилот сигналу", прошедшему канал распространения радиоволн, формируется оценка канала распространения радиоволн (оценка передаточной функции и импульсной характеристики), между передающей антенной 7, и приемной антенной 11, с учетом компенсации прямого луча после суммирования в блоке 13. Работа блока 17 (блок оценки канала распространения радиоволн) раскрыта в описании полезной модели №115591 «Устройство для оценки передаточной функции канала распространения радиоволн». В данной полезной модели оценка канала распространения радиоволн производится по "пилот сигналу", в цифровом виде. Оценка канала РРВ может быть произведена любым известным методом, например [3]. Оценку импульсной характеристики канала РРВ полученную в блоке 17 обозначим h(m). Полученная в блоке 17 оценка канала РРВ, сохраняется в буферном запоминающем устройстве 18, она необходима на последующих этапах, для формирования компенсирующего сигнала в блоке 19, для устранения переотражений "сигнала помехи" вызванного многолучевостью канала РРВ, а также энергии прямого луча, оставшейся после аналоговой компенсации.Next, the "pilot signal" sequentially passes through the adder 13, where direct beam compensation is performed, the second amplifier 14, the second frequency conversion unit 15, the analog-to-digital conversion unit 16. From the first output of the analog-to-digital conversion unit 16, the "pilot signal" is input the second delay block 20, and from the second output of block 16, the “pilot signal” is fed to the second input of the estimator of the radio wave propagation channel 17. In block 17, according to the original “pilot signal” and “pilot signal” that passed the radio wave propagation channel, forms an estimate of the propagation channel of the radio waves (estimation of the transfer function and impulse response) is made between the transmitting antenna 7 and the receiving antenna 11, taking into account the compensation of the direct beam after summing in block 13. The operation of block 17 (the block for estimating the propagation channel of radio waves) is disclosed in the description of the utility model No. 115591 “Device for evaluating the transfer function of the radio wave propagation channel”. In this utility model, an estimate of the propagation channel of radio waves is made by the “pilot signal”, in digital form. Evaluation of the RRV channel can be performed by any known method, for example [3]. The estimate of the impulse response of the RRV channel obtained in block 17 is denoted by h (m). The RRV channel estimate obtained in block 17 is stored in the buffer storage device 18; it is necessary at subsequent stages to form a compensating signal in block 19, to eliminate the reflections of the “interference signal” caused by the multipath of the RRV channel, as well as the direct beam energy left after the analog compensation.

После получения оценки канала РРВ, между передающей 7 и приемной 11 антеннами устройства, устанавливается связь с удаленным приемо-передающим пунктом и начинается передача и прием информационных сигналов. На вход устройства 1 поступает информационный сигнал, в блоке формирования сигналов 2 производится обработка информационного сигнала (помехоустойчивое кодирование, перемежение, модуляция). На выходе блока формирования сигналов 2 формируется дискретный сигнал S1(m), где m - номер отсчета дискретной последовательности. Сигнал S1(m) поступает на вход блока цифро-аналогового преобразования 3, где сигнал преобразуется в аналоговую форму. Далее сигнал S1(t) поступает на вход первого блока преобразования частоты 4, здесь производится перенос сигнала на несущую частоту, после чего сигнал в A раз усиливается в первом усилителе 5:After receiving an estimate of the RRV channel, between the transmitting 7 and receiving 11 antennas of the device, a connection is established with the remote receiving and transmitting point and the transmission and reception of information signals begins. The input of the device 1 receives an information signal, in the signal generation unit 2, the information signal is processed (noise-resistant coding, interleaving, modulation). At the output of the signal generating unit 2, a discrete signal S1 (m) is formed, where m is the reference number of the discrete sequence. The signal S1 (m) is input to the digital-to-analog conversion unit 3, where the signal is converted to analog form. Next, the signal S1 (t) is fed to the input of the first frequency conversion unit 4, here the signal is transferred to the carrier frequency, after which the signal is amplified A times in the first amplifier 5:

Sусил(t)=A·S1(t)·sin(2πft+φ)+n,S gain (t) = A · S1 (t) · sin (2πft + φ) + n,

где S1(t) - модулированный информационный сигнал,where S1 (t) is the modulated information signal,

f - несущая частота сигнала,f is the carrier frequency of the signal,

φ - начальная фаза,φ is the initial phase,

t - время,t is the time

n - шум.n is the noise.

С выхода первого усилителя 5 сигнал Sусил(t) проходит через первый фильтр 6, и далее поступает на вход передающей антенны 7, откуда излучается в удаленный приемо-передающий пункт. Однако, сигнал из передающей антенны 7, через среду распространения, посредствам электромагнитных волн, поступает также в приемную антенну 11 данного устройства. Поскольку предлагаемое устройство работает в режиме полного дуплекса, т.е. передача сигнала удаленному приемному пункту, а также прием сигналов от удаленного передающего пункта производятся одновременно, в одной полосе частот, то собственный сигнал, поступивший из передающей антенны 7, в приемную антенну 11 предлагаемого устройства, создает значительные помехи приему "полезного сигнала", от удаленного приемо-передающего пункта, поскольку мощность собственного "сигнала помехи" на десятки дБ превосходит мощность полезного информационного сигнала от удаленного передающего пункта. Таким образом, в приемной антенне принимается суммарный сигнала Sпр(t): сумма "полезного сигнала", от удаленного передатчика Sпол(t), и "сигнала помехи" Sпом(t). При наличии многолучевого канала распространения радиоволн, в приемной антенной также будут приниматься переотраженные сигналы.The output of the first amplifier 5 S GAIN (t) signal passes through the first filter 6, and then input to the transmitting antenna 7, which is emitted by the remote transceiver transmitting point. However, the signal from the transmitting antenna 7, through the propagation medium, by means of electromagnetic waves, also enters the receiving antenna 11 of this device. Since the proposed device operates in full duplex mode, i.e. the signal is transmitted to a remote receiving center, as well as the reception of signals from a remote transmitting station is carried out simultaneously, in the same frequency band, then the own signal from the transmitting antenna 7 to the receiving antenna 11 of the proposed device creates significant interference with the reception of the “useful signal” from the remote receiving and transmitting point, since the power of its own "interference signal" by tens of dB exceeds the power of the useful information signal from a remote transmitting point. Thus, in the receiving antenna, the total signal S pr (t) is received: the sum of the “useful signal” from the remote transmitter S field (t), and the “interference signal” S pom (t). If there is a multipath propagation channel, radio signals will also be received at the receiving antenna.

Sпр(t)=Sпом(t)+Sпол(t)+n,S ol (t) = S pom (t) + S floor (t) + n,

Sпом(t)=Sпом_пр(t)+Sпом_отр(t),S pom (t) = S pom_pr (t) + S pom_pr (t),

Sпом_пр(t)=A10·S1(t)·sin(2πft+φ10)+n,S pom_pr (t) = A1 0 S1 (t) sin (2πft + φ1 0 ) + n,

Figure 00000002
Figure 00000002

Sпол(t)=Sпол_пр(t)+Sпол_отр(t)S floor (t) = S field_pr (t) + S field_prot (t)

Sпол_пр(t)=A20·S2(t)·sin(2πft+φ20)+n,S pol_pr (t) = A2 0 S2 (t) sin (2πft + φ2 0 ) + n,

Figure 00000003
Figure 00000003

Sпол_пр - прямой "сигнал-помеха",S pol_pr - direct "signal-interference",

Sпом_отр - отражения "сигнала-помехи", вызванные многолучевостью канала РРВ,S pomotr - reflections "signal-interference" caused by the multipath of the PPP channel,

Sпол_пр - прямой "полезный сигнал",S pol_pr - direct "useful signal",

Sпол_отр - отражения "полезного сигнала", вызванные многолучевостью канала РРВ,S pol_opr - reflections of the "useful signal" caused by the multipath channel RRV,

A10 - амплитуда прямого "сигнала-помехи",A1 0 - the amplitude of the direct "signal-interference"

A1i - амплитуда i-ого переотраженного "сигнала-помехи",A1 i - the amplitude of the i-th re-reflected "interference signal",

l - количество переотраженных "сигналов-помех",l is the number of reflected "interference signals",

A20 - амплитуда прямого "полезного сигнала",A2 0 - the amplitude of the direct "useful signal",

A2j - амплитуда j-ого переотраженного "полезного сигнала",A2 j - the amplitude of the j-th re-reflected "useful signal",

k - количество переотраженных "полезных сигналов",k is the number of reflected "useful signals",

S1(t) - модулированный информационный сигнал на выходе блока цифро-аналогового преобразования 3 предлагаемого устройства,S1 (t) is a modulated information signal at the output of the digital-to-analog conversion unit 3 of the proposed device,

S2(t) - модулированный информационный сигнал удаленного передатчика,S2 (t) is the modulated information signal of the remote transmitter,

f - несущая частота сигнала,f is the carrier frequency of the signal,

φ10 - начальная фаза прямого "сигнала-помехи",φ1 0 - the initial phase of the direct "signal-interference",

φ1i - начальная фаза i-ого переотраженного "сигнала-помехи",φ1 i - the initial phase of the i-th re-reflected "interference signal",

φ20 - начальная фаза прямого "полезного сигнала",φ2 0 - the initial phase of the direct "useful signal",

φ2j - начальная фаза j-ого переотраженного "полезного сигнала",φ2 j - the initial phase of the j-th re-reflected "useful signal",

τ1i - задержка i-ого переотраженного "сигнала-помехи" относительно прямого "сигнала-помехи",τ1 i is the delay of the i-th re-reflected "interference signal" relative to the direct "interference signal",

τ2j - задержка j-ого переотраженного "полезного сигнала" относительно прямого "сигнала-помехи",τ2 j is the delay of the jth re-reflected "useful signal" relative to the direct "interference signal",

причем A1>>A2. Для демодуляции "полезного сигнала", необходимо устранить влияние "сигнала помехи". Для этого сигнал Sусил(t) с выхода первого усилителя 5 поступает на вход фазовращателя 8, после чего сигнал последовательно проходит через блок первый блок задержки 9 и блок ослабления 10. На выходе блока ослабления 10 формируется "компенсирующий сигнал". Задержка и ослабление сигнала в блоках 9 и 10 производятся таким образом, чтобы компенсирующий сигнал как можно более точно совпадал с "сигналом помехой", но был в противофазе. Компенсация "сигнала помехи" производится в первом сумматоре 13. На первый вход первого сумматора 13 поступает сигнал Sкомп(t), на второй вход первого сумматора 13 поступает сигнал Sпр(t), принятый приемной антенной 11, и прошедший через второй фильтр 12where A1 >> A2. To demodulate the “wanted signal”, it is necessary to eliminate the effect of the “interference signal”. For this, the signal S gain (t) from the output of the first amplifier 5 is fed to the input of the phase shifter 8, after which the signal passes sequentially through the block of the first delay unit 9 and the attenuation unit 10. At the output of the attenuation unit 10, a "compensating signal" is generated. The delay and attenuation of the signal in blocks 9 and 10 are made in such a way that the compensating signal matches the “interference signal” as precisely as possible, but is out of phase. Compensation of the "interference signal" is made in the first adder 13. The signal S comp (t) is received at the first input of the first adder 13, the signal S pr (t) is received at the second input of the first adder 13, received by the receiving antenna 11 and passed through the second filter 12

Figure 00000004
Figure 00000004

В случае если

Figure 00000005
, то прямой "сигнал-помеха" Sпом_пр(t) и компенсирующий сигнал Sкомп(t) практически полностью исключат друг друга, таким образом, на выходе первого сумматора 13 имеем сигнал Sпр1(t),If
Figure 00000005
, then the direct "signal-to-noise" S pom_pr (t) and the compensating signal S comp (t) are almost completely excluded from each other, thus, at the output of the first adder 13 we have a signal S pr1 (t),

Sпр1(t)=Sпом_отр(t)+Sпол_пр(t)+Sпол_отр(t)+n,S pr1 (t) = S p_op (t) + S p_p (t) + S p_p (t) + n,

Для максимального устранения принятых отражений «сигнала помехи», вызванных многолучевостью канала РРВ, проводится дополнительная цифровая обработка.To maximize the elimination of the received reflections of the "interference signal" caused by the multipath of the RRV channel, additional digital processing is carried out.

С выхода первого сумматора 13, сигнал Sпр1(t), поступает на вход второго усилителя 14, где сигнал усиливается, и далее поступает на вход второго блока преобразования частоты 15, откуда на вход блока аналого-цифрового преобразования 16. Обозначим оцифрованный сигнал как Sпр1(m).From the output of the first adder 13, the signal S pr1 (t), is fed to the input of the second amplifier 14, where the signal is amplified, and then fed to the input of the second frequency conversion unit 15, from where to the input of the analog-to-digital conversion unit 16. Denote the digitized signal as S pr1 (m).

Sпр1(m)=Sпом_отр(m)+Sпол_пр(m)+Sпол_отр(m)+n,S pr1 (m) = S p_op (m) + S p_p (m) + S p_p (m) + n,

Sпом_отр(m) - сигнал, соответствующий сигналу Sпом_отр(t) после усиления, преобразования частоты и оцифровки,S pomp_image (m) is the signal corresponding to the signal S pomp_image (t) after amplification, frequency conversion and digitization,

Sпол_пр(m) - сигнал, соответствующий сигналу Sпол_пр(t), после усиления, преобразования частоты и оцифровки,S pol_pr (m) is the signal corresponding to the signal S pol_pr (t), after amplification, frequency conversion and digitization,

Sпол_отр(m) - сигнал, соответствующий сигналу Sпол_отр(t), после усиления, преобразования частоты и оцифровки,S pol_opr (m) is the signal corresponding to the signal S pol_opr (t), after amplification, frequency conversion and digitization,

С выхода блока аналого-цифрового преобразования 16, сигнал Sпр1(m) поступает на вход второго блока задержки 20. В блоке 19 производится формирование компенсирующего сигнала, на основании сигнала сформированного в блоке 2 и оценке канала РРВ хранящейся в блоке 18. Компенсирующий сигнал Sкомп(m) может быть записан следующим образом: Sкомп(m)=ifft(fft(S1(m))·fft(h(m))), где: fft - операция прямого быстрого преобразования Фурье, ifft - операция обратного быстрого преобразования Фурье. Второй блок задержки 20 используется для того, чтобы поступающие на первый и второй входы второго сумматора были синхронизированы. С выхода блока 19, компенсирующий сигнал Sкомп(m) поступает на второй вход второго сумматора 21, где складывается с сигналом Sпр(m). Компенсирующий сигнал Sкомп(m) с выхода блока 19, практически полностью повторяет сигнал Sпом_отр(m), но находится с ним в противофазе. Таким образом, производится компенсация "сигнала-помехи", Sпом_отр(m), вызванного многолучевостью канала РРВ. Запишем сигнал Sпр2(m), на выходе второго сумматора 21:From the output of the analog-to-digital conversion block 16, the signal S pr1 (m) is input to the second delay block 20. In block 19, a compensating signal is generated based on the signal generated in block 2 and the channel estimate of the PPB stored in block 18. Compensating signal S comp (m) can be written as follows: S comp (m) = ifft (fft (S1 (m)) · fft (h (m))), where: fft is the forward fast Fourier transform operation, ifft is the inverse fast operation Fourier transform. The second delay unit 20 is used so that the inputs to the first and second inputs of the second adder are synchronized. From the output of block 19, the compensating signal S comp (m) is supplied to the second input of the second adder 21, where it is added to the signal S pr (m). The compensating signal S comp (m) from the output of block 19, almost completely repeats the signal S pomotr (m), but is in antiphase with it. Thus, the compensation of the "signal-interference", S pomotr (m), caused by the multipath channel RRV. We write the signal S CR2 (m), at the output of the second adder 21:

Sпр2(m)=Sпол_пр(m)+Sпол_отр(m)+n,S pr 2 (m) = S pol_pr (m) + S pol_prot (m) + n,

С выхода второго сумматора 21 сигнал Sпр2(m), поступает на вход блока демодуляции сигнала 22, где производится демодуляция (декодирование, деперемежение), и извлекается информационная последовательность, которая поступает на информационный выход 23 предлагаемого устройства. Оценку канала РРВ между передающей антенной 7 и приемной антенной 11 предлагаемого устройства, следует периодически повторять, частота повторения зависит от скорости изменения канала РРВ (время когерентности). Описанные выше операции позволяют получить развязку, между передающим и приемным трактом, порядка 100 дБ, которая достигается за счет аналоговой компенсации "сигнала помехи", цифровой компенсации, производимой после аналого-цифрового преобразования, а также за счет физического разнесения приемной 7 и передающей 11 антенн предлагаемого устройства.From the output of the second adder 21, the signal S pr2 (m) is fed to the input of the signal demodulation unit 22, where demodulation (decoding, deinterleaving) is performed, and the information sequence is extracted, which is fed to the information output 23 of the proposed device. The evaluation of the PPP channel between the transmitting antenna 7 and the receiving antenna 11 of the proposed device should be repeated periodically, the repetition rate depends on the rate of change of the PPP channel (coherence time). The operations described above make it possible to obtain an isolation between the transmitting and receiving paths of the order of 100 dB, which is achieved due to analog compensation of the “interference signal”, digital compensation produced after analog-to-digital conversion, and also due to the physical diversity of the receiving 7 and transmitting 11 antennas the proposed device.

Повышение скорости передачи информации достигается за счет работы устройства в полнодуплексном режиме (одновременная передача и прием информации в одной полосе частот), что позволяет максимально эффективно использовать выделенный частотно-временной ресурс, и может достигать от 1,5 до 2 раз, по сравнению с устройством прототипом.Increasing the speed of information transfer is achieved due to the device operating in full duplex mode (simultaneous transmission and reception of information in one frequency band), which allows the most efficient use of the allocated time-frequency resource, and can reach from 1.5 to 2 times, compared with the device prototype.

1. Пат. РФ №2371852, МПК H04B 7/24. Система радиосвязи с ретранслятором. Опубл. 27.10.20091. Pat. RF №2371852, IPC H04B 7/24. Radio communication system with a repeater. Publ. 10/27/2009

2. Пат. РФ №2423002, МПК H04J 13/00. Устройство приема и передачи OFDM-сигналов с повышенной помехоустойчивостью. Опубл. 20.02.20102. Pat. RF №2423002, IPC H04J 13/00. A device for receiving and transmitting OFDM signals with increased noise immunity. Publ. 02/20/2010

3. Е.П. Ворошилин, Е.В. Рогожников, А.С. Вершинин, Метод повышения точности оценки передаточной функции канала распространения радиоволн / Известия Томского политехнического университета. 2011. Т. 319. №5, с. 133-137.3. E.P. Voroshilin, E.V. Rogozhnikov, A.S. Vershinin, Method for improving the accuracy of estimating the transfer function of a radio wave propagation channel / Bulletin of Tomsk Polytechnic University. 2011.V. 319. No. 5, p. 133-137.

Claims (1)

Устройство беспроводной связи, позволяющее вести одновременную передачу и прием информации в одной полосе частот, содержащее: информационный вход, являющийся входом устройства, информационный выход, блок цифроаналогового преобразования, первый блок преобразования частоты, вход которого соединен с выходом блока цифроаналогового преобразования, передающую антенну, приемную антенну, второй блок преобразования частоты, блок аналого-цифрового преобразования, вход которого соединен с выходом второго блока преобразования частоты, отличающееся тем, что в него дополнительно вводится блок формирования сигналов, вход которого является информационным входом устройства, а первый выход блока формирования сигналов соединен с входом блока цифроаналогового преобразования, первый усилитель, вход которого соединен с выходом первого блока преобразования частоты, первый фильтр, вход которого соединен с выходом первого усилителя, а выход соединен с входом передающей антенны, фазовращатель, вход которого соединен с выходом первого усилителя, первый блок задержки, вход которого соединен с выходом фазовращателя, блок ослабления, вход которого соединен с выходом первого блока задержки, второй фильтр, вход которого соединен с выходом приемной антенны, первый сумматор, первый вход которого соединен с выходом блока ослабления, а второй вход соединен с выходом второго фильтра, второй усилитель, вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход соединен с входом второго блока преобразования частоты, второй блок задержки, вход которого соединен с первым выходом аналого-цифрового преобразователя, блок оценки канала распространения радиоволн, первый вход которого соединен с первым выходом блока формирования сигналов, а второй вход с вторым выходом блока аналого-цифрового преобразования, буферное запоминающее устройство, вход которого соединен с выходом блока оценки канала распространения радиоволн, блок формирования компенсирующего сигнала, первый вход которого соединен с выходом буферного запоминающего устройства, а второй вход соединен с вторым выходом блока формирования сигналов, второй сумматор, первый вход которого соединен с выходом второго блока задержки, а второй вход которого соединен с выходом блока формирования компенсирующего сигнала, блок демодуляции сигнала, вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход которого является информационным выходом устройства.
Figure 00000001
A wireless communication device that allows simultaneous transmission and reception of information in one frequency band, comprising: an information input, which is the input of the device, an information output, a digital-to-analog conversion unit, a first frequency conversion unit, the input of which is connected to the output of the digital-to-analog conversion unit, a transmitting antenna, a receiving antenna an antenna, a second frequency conversion unit, an analog-to-digital conversion unit, the input of which is connected to the output of the second frequency conversion unit, I distinguish in that the signal conditioning unit is additionally introduced into it, the input of which is the information input of the device, and the first output of the signal forming unit is connected to the input of the digital-to-analog conversion unit, the first amplifier whose input is connected to the output of the first frequency conversion unit, the first filter whose input connected to the output of the first amplifier, and the output connected to the input of the transmitting antenna, a phase shifter, the input of which is connected to the output of the first amplifier, the first delay unit, the input of which is connected nen with the output of the phase shifter, the attenuation unit, the input of which is connected to the output of the first delay unit, the second filter, the input of which is connected to the output of the receiving antenna, the first adder, the first input of which is connected to the output of the attenuation unit, and the second input is connected to the output of the second filter, the second an amplifier whose input is connected to the output of the first adder, and the output is connected to the input of the second frequency conversion unit, the second delay unit, the input of which is connected to the first output of the analog-to-digital converter, channel estimation unit radio wave propagation, the first input of which is connected to the first output of the signal conditioning block, and the second input to the second output of the analog-to-digital conversion unit, a buffer memory device, the input of which is connected to the output of the radio wave propagation channel estimator, the compensation signal generating block, the first input of which is connected with the output of the buffer memory, and the second input is connected to the second output of the signal generation unit, the second adder, the first input of which is connected to the output of the second nth delay unit, and the second input of which is connected to the output of the compensating signal generating unit, the signal demodulation unit, the input of which is connected to the output of the second adder, and whose output is the information output of the device.
Figure 00000001
RU2015108578/07U 2015-03-11 2015-03-11 WIRELESS COMMUNICATION DEVICE, ALLOWING TO TRANSMIT AND RECEIVE INFORMATION IN ONE FREQUENCY BAND RU154283U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015108578/07U RU154283U1 (en) 2015-03-11 2015-03-11 WIRELESS COMMUNICATION DEVICE, ALLOWING TO TRANSMIT AND RECEIVE INFORMATION IN ONE FREQUENCY BAND

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015108578/07U RU154283U1 (en) 2015-03-11 2015-03-11 WIRELESS COMMUNICATION DEVICE, ALLOWING TO TRANSMIT AND RECEIVE INFORMATION IN ONE FREQUENCY BAND

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU154283U1 true RU154283U1 (en) 2015-08-20

Family

ID=53880277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015108578/07U RU154283U1 (en) 2015-03-11 2015-03-11 WIRELESS COMMUNICATION DEVICE, ALLOWING TO TRANSMIT AND RECEIVE INFORMATION IN ONE FREQUENCY BAND

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU154283U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU170314U1 (en) * 2016-06-06 2017-04-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) FULL DUPLEX WIRELESS DEVICE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU170314U1 (en) * 2016-06-06 2017-04-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) FULL DUPLEX WIRELESS DEVICE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105594131B (en) The method and apparatus for reducing communication system self-interference signal
EP2860925B1 (en) Method and full-duplex communication device for acquiring channel response of self-interfering channel
CN103200140A (en) Interference elimination system and method based on pre-equalization
US20200003866A1 (en) System and method for performing spillover cancellation
CN106209151A (en) Full duplex self-interference eliminates wireless signal receive-transmit system and wireless signal receiving/transmission method
Jebur et al. In-band full-duplex interference for underwater acoustic communication systems
CN101447965A (en) System of echo cancellation and echo channel estimation using the multiple antennas
KR102096531B1 (en) Transmission and receiving method and apparatus for distance and doppler estimation of a target
RU154283U1 (en) WIRELESS COMMUNICATION DEVICE, ALLOWING TO TRANSMIT AND RECEIVE INFORMATION IN ONE FREQUENCY BAND
JP3999955B2 (en) Method for estimating downlink channel and apparatus for estimating downlink channel
US10177805B2 (en) Method and apparatus for tuning finite impulse response filter in in-band full duplex transceiver
KR20080022390A (en) System and method for full duplex relay in a communication system
JP5135074B2 (en) An echo signal removal and echo channel estimation system using an array antenna.
RU170314U1 (en) FULL DUPLEX WIRELESS DEVICE
RU2016143251A (en) METHOD FOR CONDUCTING BILATERAL HIGH-SPEED RADIO COMMUNICATIONS WITH EFFECTIVE USE OF RADIO-FREQUENCY SPECTRUM IN DEPARTMENTAL COMMUNICATION SYSTEM
KR101722520B1 (en) Analog self interference cancellation system in ofdm-based wireless communication system
KR102441528B1 (en) Method and apparatus for estimating input information of finite impulse response filter in in-band full duplex transceiver
Li et al. Delay CoMP of LoRa Modulation in Wireless Tree Topology Network
Naman et al. Self-Interference Cancellation Techniques for In-Band Full-Duplex Wireless Communication Systems: A Review
KR101584481B1 (en) Full duplex communication device and Method for controlling the same
KR101075687B1 (en) Cooperative communication system based on code division miltiple access and method thereof
KR100996302B1 (en) An analysis method of multiple-sensor node underwater communications using time reversal transmission method
US20240072947A1 (en) Transmitter and receiver for high-resolution sub-band coded time frequency waveform radar system with bandpass sampling
KR101015200B1 (en) Apparatus of self-interference channel estimations based on frequency-domain in wireless relay systems
RU204823U1 (en) POWER SUPPLY INFORMATION TRANSMISSION DEVICE

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20170312