RU2627685C1 - Method of using frequency resource, communication system and terminal - Google Patents
Method of using frequency resource, communication system and terminal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2627685C1 RU2627685C1 RU2016127329A RU2016127329A RU2627685C1 RU 2627685 C1 RU2627685 C1 RU 2627685C1 RU 2016127329 A RU2016127329 A RU 2016127329A RU 2016127329 A RU2016127329 A RU 2016127329A RU 2627685 C1 RU2627685 C1 RU 2627685C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signals
- frequency
- station
- terminals
- terminal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J1/00—Frequency-division multiplex systems
- H04J1/02—Details
- H04J1/12—Arrangements for reducing cross-talk between channels
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области беспроводной связи и, в частности, к сетям связи с множественным доступом терминалов к станции. Более конкретно, настоящее изобретение относится к технике множественного доступа с частотным разделением. Оно предпочтительно применимо к сетям связи с низкой скоростью передачи данных, обеспечивающим при малой мощности сигналов большую дальность связи, например, к маломощным сетям с широкой территорией охвата LPWAN с использованием узкополосных сигналов.The invention relates to the field of wireless communications and, in particular, to communication networks with multiple access of terminals to a station. More specifically, the present invention relates to a frequency division multiple access technique. It is preferably applicable to communication networks with a low data rate, providing a large communication range with low signal strength, for example, to low-power networks with a wide coverage area of LPWAN using narrowband signals.
Уровень техникиState of the art
Известна система связи «Стриж», включающая множество терминалов, содержащих средства для формирования и передачи сигналов, и по меньшей мере одну станцию, содержащую средства для приема сигналов, поступающих одновременно от множества терминалов в разных частотных поддиапазонах совместно используемого частотного ресурса, при этом средства для приема сигналов сконфигурированы с возможностью совместной обработки сигналов по алгоритму быстрого преобразования Фурье (БПФ) с последующей автокорреляционной демодуляцией фазоманипулированных сигналов и их обнаружением по структуре передаваемых данных. Использование низкоскоростной передачи и узкополосной модуляции при относительно низкой стабильности частоты сигналов затрудняет множественный доступ терминалов к станции. В этом случае ширина полосы частот мгновенного спектра сигнала и требуемая полоса пропускания согласованного фильтра для его качественного приема на станции существенно меньше ширины полосы частот возможного ухода центральной частоты сигнала. Для уменьшения потерь помехоустойчивости приема сигналов на станции от несовпадения центральных частот сигналов со средними частотами эквивалентных фильтров БПФ, выполняется три преобразования Фурье при разных предварительных сдвигах частоты сигналов. Для уменьшения потерь помехоустойчивости от несовпадения периода БПФ с периодами тактов сигналов дополнительно выполняется еще три БПФ при тех же предварительных сдвигах частоты, но при другом периоде БПФ, сдвинутом на половину длительности тактов. Ввиду несинхронности сигналов терминалов по тактам и по частоте для их совместной обработки методом быстрого преобразования Фурье требуется минимум шестикратное выполнение этого преобразования в расчете на один такт сигналов. Но и при такой сложной обработке сигналов потери помехоустойчивости их приема достигают 4 дБ. Недостатками этого решения являются повышенные требования к производительности средств для приема сигналов в станции и большие потери помехоустойчивости приема.Known communication system "Strizh", including many terminals containing means for generating and transmitting signals, and at least one station containing means for receiving signals arriving simultaneously from multiple terminals in different frequency subbands of a shared frequency resource, while means for signal reception configured with the possibility of joint signal processing according to the fast Fourier transform algorithm (FFT), followed by autocorrelation demodulation phase-shift signals and their detection according to the structure of the transmitted data. The use of low-speed transmission and narrowband modulation with relatively low signal frequency stability makes it difficult for multiple terminals to access the station. In this case, the frequency bandwidth of the instantaneous spectrum of the signal and the required passband of the matched filter for its high-quality reception at the station are significantly less than the bandwidth of the possible departure of the central frequency of the signal. To reduce the noise immunity loss of signal reception at the station from the mismatch of the center frequencies of the signals with the middle frequencies of the equivalent FFT filters, three Fourier transforms are performed at different preliminary frequency shifts of the signals. To reduce the noise immunity losses from the discrepancy between the FFT period and the signal cycle periods, three more FFTs are additionally performed with the same preliminary frequency shifts, but with a different FFT period shifted by half the cycle time. Due to the non-synchronization of the terminal signals in clock cycles and in frequency, for their joint processing by the fast Fourier transform method, a minimum of six times this conversion is required per signal cycle. But even with such complex signal processing, the noise immunity of their reception reaches 4 dB. The disadvantages of this solution are the increased performance requirements of the means for receiving signals in the station and the large loss of noise immunity of the reception.
Известна система связи по патенту RU 2559834 С2, включающая множество терминалов, содержащих средства для формирования и передачи сигналов, и по меньшей мере одну станцию, содержащую средства для приема сигналов, поступающих одновременно от множества терминалов в разных частотных поддиапазонах совместно используемого частотного ресурса, отличающаяся тем, что средства для приема сигналов сконфигурированы с возможностью совместной обработки сигналов по алгоритму быстрого преобразования Фурье (БПФ) с последующим энергетическим обнаружением сигналов, а средства для демодуляции сигналов сконфигурированы с возможностью индивидуальной демодуляции обнаруженных сигналов. Ввиду несинхронности сигналов терминалов по частоте при их совместной обработке методом быстрого преобразования Фурье с последующим энергетическим обнаружением, потери помехоустойчивости при обнаружении составляют до 3 дБ. Индивидуальная демодуляция сигналов при этом осуществляется без потерь, но ценой существенного повышения требований к производительности средств обработки сигналов в станции.A known communication system according to the patent RU 2559834 C2, including many terminals containing means for generating and transmitting signals, and at least one station containing means for receiving signals arriving simultaneously from many terminals in different frequency subbands of a shared frequency resource, characterized in that the means for receiving signals are configured with the possibility of joint signal processing using the fast Fourier transform (FFT) algorithm with subsequent energy detection signals and means for demodulating signals configured to demodulate individual detected signals. Due to the non-synchronism of the signals of the terminals in frequency when they are jointly processed by the fast Fourier transform method with subsequent energy detection, the noise immunity during detection is up to 3 dB. Individual signal demodulation is carried out without loss, but at the cost of a significant increase in the performance requirements of the signal processing facilities in the station.
Система связи «Стриж» и система связи по патенту RU 2559834 С2 имеют следующие общие недостатки. Во-первых, обе системы имеют низкую пропускную способность множественного доступа к станции. Ввиду того, что ширина полосы частот возможного ухода центральной частоты сигнала терминала существенно больше ширины полосы частот мгновенного спектра сигнала, ширина частотных поддиапазонов, назначаемых разным терминалам, соизмерима с шириной полосы частот возможного ухода центральной частоты сигнала терминала. При такой ширине полосы частотных поддиапазонов их количество в частотном ресурсе значительно меньше, чем при ширине полосы частотных поддиапазонов, соизмеримой с шириной полосы частот мгновенного спектра сигнала. Во-вторых, несинхронность сигналов терминалов по частоте и тактам между собой и со средствами для приема сигналов в станции приводит к большим потерям помехоустойчивости и к значительным переходным помехам между каналами множественного доступа. В-третьих, обе системы характеризуются повышенным риском блокировки сигналов отдельных терминалов помехами, ввиду того, что каждому терминалу назначается единственный частотный поддиапазон или единственная последовательность частотных поддиапазонов на постоянной основе или на длительный период времени.The communication system "Swift" and the communication system according to the patent RU 2559834 C2 have the following common disadvantages. First, both systems have low bandwidth multiple access to the station. Due to the fact that the bandwidth of the possible departure of the central frequency of the terminal signal is significantly larger than the bandwidth of the instantaneous signal spectrum, the width of the frequency subbands assigned to different terminals is comparable to the bandwidth of the possible departure of the central frequency of the terminal signal. With such a bandwidth of the frequency subbands, their number in the frequency resource is much smaller than with a bandwidth of the frequency subbands, commensurate with the bandwidth of the instantaneous spectrum of the signal. Secondly, the non-synchronism of the terminal signals in frequency and clock cycles with each other and with the means for receiving signals in the station leads to large losses of noise immunity and to significant transition interference between multiple access channels. Thirdly, both systems are characterized by an increased risk of blocking the signals of individual terminals by interference, since each terminal is assigned a single frequency subband or a single sequence of frequency subbands on an ongoing basis or for a long period of time.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Данное изобретение направлено на преодоление указанных недостатков и, в частности, на предложение способа использования частотного ресурса, совместно используемого множеством терминалов, с предельно узкой шириной полосы частот частотных поддиапазонов и максимально плотным их размещением в частотном ресурсе с одновременным обеспечением ортогональности сигналов множественного доступа при совместной их обработке в станции. Способом достижения цели изобретения является введение сетевой синхронизации по тактам и частоте передатчиков сигналов множественного доступа по сигналу обратного канала.The present invention is aimed at overcoming these drawbacks and, in particular, at proposing a method of using a frequency resource shared by a plurality of terminals, with an extremely narrow frequency bandwidth of the frequency subbands and maximally densely placing them in the frequency resource while ensuring orthogonality of multiple access signals when combined processing at the station. A way to achieve the objective of the invention is the introduction of network synchronization on the clocks and frequencies of the transmitters of multiple access signals on the return channel signal.
Одно преимущественное, но никоим образом не ограничивающее, применение этого изобретения предполагает систему сбора информации с низкой скоростью передачи данных, такую как сеть датчиков, в которой датчики многократно передают данные, представляющие физический параметр, измеренный для станции сбора данных. Один не ограничивающий пример относится к датчикам в виде электрических, газовых или водяных счетчиков, передающим данные о потреблении электричества, газа или воды на собирающую станцию, чтобы выставить счет за это потребление.One advantageous, but in no way limiting, application of this invention involves a low-speed data acquisition system, such as a sensor network, in which the sensors repeatedly transmit data representing a physical parameter measured for a data collection station. One non-limiting example relates to sensors in the form of electric, gas or water meters transmitting data on the consumption of electricity, gas or water to a collecting station in order to bill for this consumption.
Система связи по данному изобретению, включающая множество терминалов, содержащих средства для формирования и передачи сигналов, и по меньшей мере одну станцию, содержащую средства для приема сигналов, передаваемых одновременно множеством терминалов в разных частотных поддиапазонах совместно используемого частотного ресурса, дополнительно в каждом терминале содержит средства для приема сигналов от станции, а в станции содержит средства для передачи сигналов от станции, причем, в каждом терминале средства для приема сигналов от станции и средства для передачи сигналов к станции сконфигурированы с возможностью тактовой и частотной синхронизации передаваемых к станции сигналов по принимаемым от станции сигналам.The communication system according to this invention, including many terminals containing means for generating and transmitting signals, and at least one station containing means for receiving signals transmitted simultaneously by multiple terminals in different frequency subbands of a shared frequency resource, further comprises means in each terminal for receiving signals from the station, and in the station contains means for transmitting signals from the station, and, in each terminal, means for receiving signals from the station and and means for transmitting signals to the station configured to clock and frequency synchronization signal transmitted to the stations on signals received from the station.
В соответствии с первым вариантом осуществления, это изобретение относится к терминалу, содержащему средства для формирования и передачи сигналов к станции и средства для приема сигналов от станции. Передаваемые к станции сигналы передаются с использованием частотного ресурса, совместно используемого множеством терминалов. Упомянутый терминал сконфигурирован с возможностью тактовой и частотной синхронизации передаваемых к станции сигналов по принимаемым от станции сигналам.According to a first embodiment, this invention relates to a terminal comprising means for generating and transmitting signals to a station and means for receiving signals from the station. Signals transmitted to the station are transmitted using a frequency resource shared by multiple terminals. The mentioned terminal is configured with the possibility of clock and frequency synchronization of the signals transmitted to the station according to the signals received from the station.
В соответствии с конкретными вариантами осуществления терминал обладает одной или несколькими из следующих характеристик, которые могут быть рассмотрены поодиночке или в любой технически возможной комбинации.In accordance with particular embodiments, a terminal has one or more of the following characteristics that can be considered individually or in any technically feasible combination.
Предпочтительно терминал сконфигурирован для формирования передаваемых сигналов на одной из множества характерных частот, равномерно распределенных по частотному ресурсу с шагом, равным тактовой частоте передаваемых сигналов.Preferably, the terminal is configured to generate transmitted signals at one of a plurality of characteristic frequencies uniformly distributed over the frequency resource with a step equal to the clock frequency of the transmitted signals.
Предпочтительно терминал сконфигурирован для формирования передаваемых сигналов с перестройкой частоты по характерным частотам частотного ресурса с периодом перестройки частоты, равным или меньшим длительности передаваемых сигналов и с синхронизацией перестройки частоты по синхронизирующим сообщениям, поступающим с принимаемыми сигналами.Preferably, the terminal is configured to generate transmitted signals with frequency tuning according to the characteristic frequencies of the frequency resource with a frequency tuning period equal to or shorter than the duration of the transmitted signals and with frequency tuning synchronized according to synchronizing messages received with the received signals.
Предпочтительно терминал сконфигурирован для формирования передаваемых сигналов с М-позиционной частотной манипуляцией, при использовании в качестве характеристических частот М расположенных подряд характерных частот частотного ресурса.Preferably, the terminal is configured to generate transmitted signals with M-positional frequency shift keying when using characteristic frequencies of a consecutive frequency resource as characteristic frequencies of M.
Предпочтительно терминал сконфигурирован для формирования передаваемых сигналов с периодом перестройки частоты, равным периоду тактов передаваемых сигналов.Preferably, the terminal is configured to generate transmitted signals with a frequency tuning period equal to the clock period of the transmitted signals.
Предпочтительно терминал сконфигурирован для формирования передаваемых сигналов с перестройкой частоты с запаздыванием на количество периодов перестройки частоты, определяемое адресом терминала.Preferably, the terminal is configured to generate transmitted signals with frequency tuning with delay by the number of frequency tuning periods determined by the address of the terminal.
В соответствии со вторым вариантом осуществления это изобретение относится к системе связи, содержащей:According to a second embodiment, this invention relates to a communication system comprising:
- множество терминалов в соответствии с изобретением;- many terminals in accordance with the invention;
- по меньшей мере, одну станцию, включающую средства для приема сигналов, поступающих на станцию от множества терминалов на разных частотах частотного ресурса, совместно используемого множеством терминалов, и средства для передачи сигналов от станции, причем станция сконфигурирована с возможностью тактовой и частотной синхронизации средств для приема сигналов со средствами для передачи сигналов от станции.at least one station, including means for receiving signals arriving at the station from a plurality of terminals at different frequencies of a frequency resource shared by a plurality of terminals, and means for transmitting signals from a station, the station being configured to clock and frequency synchronize means for receiving signals with means for transmitting signals from the station.
Предпочтительно станция системы связи сконфигурирована с возможностью приема поступающих от терминалов сигналов с перестройкой частоты и с возможностью передачи синхронизирующих сообщений передаваемыми от станции сигналами для синхронизации перестройки частоты в станции и терминалах.Preferably, the communication system station is configured to receive frequency tunable signals from terminals and to transmit synchronization messages by signals transmitted from the station to synchronize frequency tunings in the station and terminals.
Предпочтительно средства для приема поступающих на станцию системы связи сигналов сконфигурированы для выполнения быстрого преобразования Фурье, приспособленного разделять спектральные компоненты, примыкающие к разным характерным частотам частотного ресурса на интервалах времени, согласованных с синхронизированными периодами тактовой частоты упомянутых сигналов.Preferably, the means for receiving the signals arriving at the communication system station are configured to perform a fast Fourier transform adapted to separate spectral components adjacent to different characteristic frequencies of the frequency resource at time intervals consistent with the synchronized clock periods of the mentioned signals.
В соответствии с третьим вариантом осуществления это изобретение относится к способу использования частотного ресурса, совместно используемого множеством терминалов для передачи сигналов, по меньшей мере, к одной станции, причем каждый терминал формирует и передает упомянутые сигналы с их тактовой и частотной синхронизацией по принимаемым от станции сигналам.According to a third embodiment, this invention relates to a method of using a frequency resource shared by a plurality of terminals for transmitting signals to at least one station, each terminal generating and transmitting said signals with their clock and frequency synchronization according to signals received from the station .
В соответствии с конкретными вариантами осуществления способ использования совместно используемого частотного ресурса обладает одной или несколькими из следующих характеристик, которые могут быть рассмотрены поодиночке или в любой технически возможной комбинации.According to particular embodiments, a method for using a shared frequency resource has one or more of the following characteristics, which can be considered individually or in any technically feasible combination.
Предпочтительно каждый терминал передает сигналы к станции на разных характерных частотах частотного ресурса, выбираемых из множества характерных частот, равномерно распределенных по частотному ресурсу с шагом, равным тактовой частоте упомянутых сигналов.Preferably, each terminal transmits signals to the station at different characteristic frequencies of a frequency resource, selected from a plurality of characteristic frequencies uniformly distributed over a frequency resource with a step equal to the clock frequency of said signals.
Предпочтительно каждый терминал передает сигналы с перестройкой частоты по характерным частотам частотного ресурса с периодом перестройки частоты, равным или меньшим длительности передаваемых сигналов, и с синхронизацией перестройки частоты по синхронизирующим сообщениям, поступающим с принимаемыми от станции сигналами.Preferably, each terminal transmits signals with frequency tuning according to the characteristic frequencies of the frequency resource with a frequency tuning period equal to or less than the duration of the transmitted signals, and with frequency tuning synchronization according to synchronization messages received from the signals received from the station.
Предпочтительно каждый терминал передает сигналы с М-позиционной частотной манипуляцией при использовании в качестве характеристических частот М расположенных подряд характерных частот упомянутого частотного ресурса.Preferably, each terminal transmits signals with M-positional frequency shift keying when using the characteristic frequencies of the consecutive characteristic frequencies of said frequency resource as characteristic frequencies of M.
Предпочтительно каждый терминал передает сигналы с периодом перестройки частоты, равным периоду тактов передаваемых сигналов.Preferably, each terminal transmits signals with a frequency tuning period equal to the clock period of the transmitted signals.
Предпочтительно каждый терминал передает сигналы с перестройкой частоты с запаздыванием на число периодов перестройки частоты, определяемое адресом терминала.Preferably, each terminal transmits frequency tunable signals with a delay by the number of frequency tunable periods determined by the terminal address.
Введение сетевой синхронизации обусловило существенное уменьшение ширины полосы частот частотных поддиапазонов, значительное увеличение количества частотных поддиапазонов в частотном ресурсе, синхронность поступающих на станцию сигналов множественного доступа по тактам и частоте, следствием чего стало радикальное уменьшение переходных помех каналов, увеличение пропускной способности множественного доступа, снижение потерь помехоустойчивости обнаружения сигналов и упрощение их обработки в станции.The introduction of network synchronization led to a significant decrease in the frequency bandwidth of the frequency subbands, a significant increase in the number of frequency subbands in the frequency resource, the synchronism of the multiple access signals received at the station by clock and frequency, which resulted in a radical decrease in channel crosstalk, an increase in the capacity of multiple access, and loss reduction noise immunity detection of signals and simplification of their processing in the station.
Предлагаемая в изобретении перестройка частоты сигналов множественного доступа повышает эффективность кодирования в борьбе с помехами и дополнительно увеличивает пропускную способность множественного доступа.The frequency tuning of the multi-access signals of the invention improves the coding efficiency in the fight against interference and further increases the capacity of multiple access.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг. 1 схематично представлена система связи, содержащая станцию и множество терминалов.In FIG. 1 is a schematic representation of a communication system comprising a station and a plurality of terminals.
На фиг. 2 схематично представлены диаграммой а) - поддиапазоны частот с центрами на характерных частотах, на которых терминалы передают сигналы к станции, а диаграммой б) - частотные характеристики эквивалентных фильтров, формируемых быстрым преобразованием Фурье в станции.In FIG. 2 are schematically represented by diagram a) —frequency subbands with centers at the characteristic frequencies at which the terminals transmit signals to the station, and diagram b) —frequency characteristics of equivalent filters generated by the fast Fourier transform in the station.
На фиг. 3 схематично представлена функциональная схема одного варианта осуществления терминала.In FIG. 3 is a schematic functional diagram of one embodiment of a terminal.
На фиг. 4 схематично представлена функциональная схема одного варианта осуществления станции.In FIG. 4 is a schematic functional diagram of one embodiment of a station.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Фигура 1 изображает очень схематичным образом систему связи 1, содержащую несколько терминалов 10 и одну станцию 20.Figure 1 depicts in a very schematic manner a
Изобретение относится к способу использования частотного ресурса, совместно используемого несколькими терминалами 10 для передачи сигналов к станции 20.The invention relates to a method for using a frequency resource shared by
В контексте изобретения «станция» понимается как принимающее и передающее устройство, приспособленное принимать сигналы во всем совместно используемом частотном ресурсе и передавать сигнал на одной частоте. Например, станция 20 представляет собой один из терминалов 10 или специализированное устройство, такое как точка доступа сети связи, концентрирующая данные, передаваемые каждым из терминалов 10.In the context of the invention, a “station” is understood as a receiving and transmitting device adapted to receive signals in an entire shared frequency resource and transmit a signal on a single frequency. For example, the
«Сигнал» понимается как электромагнитные или акустические колебания, распространяемые через беспроводные среды.“Signal” is understood as electromagnetic or acoustic vibrations propagated through wireless media.
Терминалы 10 содержат средства для передачи сигналов и средства для приема сигналов, известные специалисту в данной области. Более того, терминал 10 предпочтительно содержит такое устройство, как программируемый компьютер, включающий в себя, помимо прочего, процессор, соединенный с одним или несколькими электронными запоминающими устройствами, в которых хранится программный код инструкций для процессора. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления терминал 10 также содержит одну или несколько специализированных электронных схем на базе системы на кристалле, ПЛИС и т.п.
Станция 20 содержит средства для передачи сигналов и средства для приема сигналов, известные специалисту в данной области. Более того, станция 20 предпочтительно содержит такое устройство, как программируемый компьютер, включающий в себя, помимо прочего, процессор, соединенный с одним или несколькими электронными запоминающими устройствами, в которых хранится программный код инструкций для процессора. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления станция 20 также содержит одну или несколько специализированных электронных схем на базе системы на кристалле, ПЛИС и т.п.
Изобретение базируется на принципе множественного доступа с частотным разделением МДЧР, т.е. сигналы передаются терминалами 10 с использованием разных частотных поддиапазонов частотного ресурса.The invention is based on the principle of frequency division multiple access FDMA, i.e. signals are transmitted by
В нижеизложенном описании представлен не ограничивающий пример, в котором частотный ресурс состоит из одной полосы частот. Это не означает, что в других примерах, которые не описаны ниже подробно, частотный ресурс не может состоять из нескольких, возможно, не граничащих друг с другом полос частот.The following description provides a non-limiting example in which the frequency resource consists of one frequency band. This does not mean that in other examples, which are not described in detail below, the frequency resource cannot consist of several, possibly not adjacent, frequency bands.
На фигуре 2 диаграмма а) иллюстрирует разбиение частотного ресурса на частотные поддиапазоны, а диаграмма б) - амплитудно-частотные характеристики эквивалентных фильтров, формируемых быстрым преобразованием Фурье в станции 20. Диаграммы сопоставимы по осям абсцисс, на которых откладывается частота. Частотный поддиапазон характеризуется его центральной частотой, называемой рабочей частотой терминала и его шириной полосы частот. В соответствии с изобретением рабочие частоты терминалов назначаются из характерных частот, равномерно распределенных по частотному ресурсу с шагом, равным тактовой частоте передаваемых терминалами 10 сигналов. Характерные частоты обозначены на диаграмме а) сплошными линиями со стрелкой, а границы частотных поддиапазонов - пунктирными линиями. Ширина полосы частот частотных поддиапазонов равна тактовой частоте передаваемых терминалами сигналов. Средние частоты полос пропускания эквивалентных фильтров, формируемых быстрым преобразованием Фурье в станции 20, также устанавливаются равными характерным частотам частотного ресурса и совпадают с возможными рабочими частотами терминалов. Таким образом, согласно изобретению частотные поддиапазоны, используемые терминалами 10, имеют минимально возможную ширину полосы частот и плотно примыкают друг к другу своими границами, в результате чего частотный ресурс разбивается на максимально возможное число частотных поддиапазонов, что создает условие для максимизации пропускной способности множественного доступа, характеризуемой количеством терминалов 10, которые одновременно могут получить доступ к одной станции 20.In figure 2, diagram a) illustrates the partitioning of the frequency resource into frequency subbands, and diagram b) shows the amplitude-frequency characteristics of equivalent filters generated by the fast Fourier transform in
Это изобретение относится также к системе связи 1, содержащей множество терминалов 10 и, по меньшей мере, одну станцию 20.This invention also relates to a
Фигура 3 схематично показывает один вариант осуществления терминала 10. Терминал содержит антенну приемника терминала 101, приемник терминала 102, синтезатор тактов терминала 103, синтезатор частоты терминала 104, передатчик терминала 105 и антенну передатчика терминала 106.Figure 3 schematically shows one embodiment of a terminal 10. The terminal comprises an antenna of a receiver of
Фигура 4 схематично показывает один вариант осуществления станции 20 на основе известной специалистам архитектуры «программно-определяемого радио». Станция содержит аналоговый модуль приемника 200, цифровой модуль приемника 210, модуль передатчика 220, опорный генератор 231 и синтезатор тактов станции 232. Аналоговый модуль приемника 200 включает антенну приемника станции 201, квадратурный приемник 202 и синтезатор частоты приемника 203. Цифровой модуль приемника 210 включает два аналого-цифровых преобразователя 211, блок быстрого преобразования Фурье (БПФ) 212 и демодулятор 213. Модуль передатчика 220 включает синтезатор частоты передатчика 221, передатчик станции 222 и антенну передатчика станции 223.Figure 4 schematically shows one embodiment of a
В связи с тем, что средства синтеза частоты в недорогом терминале 10 имеют собственный уход частоты, значительно превышающий ширину полосы частот мгновенного спектра передаваемого терминалом 10 сигнала, для реализации системы связи со способом использования частотного ресурса по изобретению необходимо синхронизировать рабочие частоты терминалов 10 со средними частотами эквивалентных фильтров, формируемых блоком БПФ 212 в станции 20, а такты передаваемых терминалами сигналов синхронизировать с тактами выполнения преобразования блоком БПФ 212 в станции 20, т.е., реализовать сетевую синхронизацию.Due to the fact that the frequency synthesis means in an
В одном не ограничивающем варианте осуществления системы связи по изобретению используется квазизамкнутая сетевая синхронизация. Частотная синхронизация передаваемого терминалом 10 сигнала обеспечивается измерением во время приема сигнала от станции 20 ошибки частоты настройки приемника терминала 102, задаваемой синтезатором частоты терминала 104, относительно частоты принимаемого сигнала, с последующим вводом корректирующей поправки частоты в синтезатор частоты терминала 104, определяющий частоту настройки передатчика терминала 105 во время передачи сигнала к станции 20. Тактовая синхронизация передаваемого терминалом 10 сигнала обеспечивается перезапуском источника тактов по поступлению сигнала кадровой синхронизации с принимаемым от станции 20 сигналом и подстройкой тактов по мере дальнейшего приема сигнала от станции 20. Источником тактов для приемника терминала 102 и передатчика терминала 105 служит синтезатор тактов терминала 103. По окончании приема сигнала от станции 20 начинается передача сигнала на станцию 20, во время которой синхронность тактов передаваемого сигнала поддерживается за счет стабильности частоты синтезатора тактов терминала 103.In one non-limiting embodiment of the communication system of the invention, quasi-closed network synchronization is used. The frequency synchronization of the signal transmitted by the terminal 10 is provided by measuring, at the time of receiving the signal from the
Выбор и поддержание средних частот настройки эквивалентных фильтров, формируемых блоком БПФ 212 станции 20 равными частотам передаваемых станцией 20 сигналов, а также выбор и поддержание правильного временного положения тактов выполнения преобразования Фурье блоком БПФ 212 относительно тактов и кадров передаваемых станцией 20 сигналов, обеспечиваются соответствующим выбором частот источников высокочастотных и тактовых сигналов и синхронизацией от общего опорного генератора 231 синтезатора частоты передатчика 221, синтезатора частоты приемника 203 и синтезатора тактов станции 232, задающего такты и кадры передатчика станции 222, отсчеты аналого-цифровых преобразователей 211, отсчеты и такты блока БПФ 212, а также такты демодулятора 213.The selection and maintenance of the average tuning frequencies of equivalent filters generated by the
В результате реализации сетевой синхронизации системы связи обеспечивается практическая ортогональность сигналов множественного доступа на тактовых интервалах при обработке их в станции и значительное уменьшение перекрестных помех между каналами.As a result of the implementation of network synchronization of the communication system, the practical orthogonality of multiple access signals at clock intervals when processing them in the station and a significant reduction in crosstalk between channels is ensured.
Предпочтительным, но не ограничивающим, вариантом осуществления системы связи по изобретению является использование дуплексной конфигурации станции 20 и полудуплексной конфигурации терминалов 10. Полудуплексный терминал начинает передавать сигнал на станцию после завершения приема сигнала от станции, по которому производится тактовая и частотная синхронизация передаваемого сигнала к станции. Это не означает, что сигналы от станции должны передаваться только после завершения передач сигналов к станции. Например, в то время, когда одна часть терминалов передает сигналы к станции в ответ на первый запросный сигнал от станции, станция может передавать второй запросный сигнал ко второй части терминалов. Естественно, что ответные сигналы от второй части терминалов должны передаваться после завершения передач как второго запросного сигнала от станции, так и ответных сигналов к станции от части терминалов, отвечающих на первый запросный сигнал от станции.A preferred, but not limiting, embodiment of the communication system of the invention is the use of the duplex configuration of the
В контексте предыдущего абзаца «запросный» и «ответный» имеют не дословное значение, а лишь отражают причинно-следственную связь: «ответный» является следствием «запросного».In the context of the previous paragraph, “interrogative” and “response” do not have a literal meaning, but only reflect a causal relationship: “response” is a consequence of “interrogation”.
Система связи по изобретению с перестройкой частоты сигналов, передаваемых терминалами 10 к станции 20, по характерным частотам частотного ресурса с периодом перестройки частоты, равным или меньшим длительности передаваемых сигналов, и с синхронизацией процессов, связанных с перестройкой частоты в терминалах и станции, по синхронизирующим сообщениям, передаваемым станцией 20 к терминалам 10, имеет преимущество в помехоустойчивости к помехам, поражающим часть частотного ресурса. Помехоустойчивость обеспечивается применением кодирования с исправлением ошибок.A communication system according to the invention with frequency tuning of signals transmitted by
Предпочтительно перестройка частоты, передаваемых от терминалов к станции сигналов, производится с периодом перестройки частоты, равным периоду тактов упомянутых сигналов, чтобы все символы сигнала передавались на разных характерных частотах частотного ресурса. Этим достигается уменьшение зависимости ошибок приема символов и статистическое выравнивание частоты ошибок «от терминала к терминалу» и «от сигнала к сигналу». Выравнивание уменьшает дисперсию частоты ошибок и вероятность больших «выбросов» частоты ошибок, что увеличивает вероятность исправления ошибок при декодировании помехоустойчивого кода и, в конечном итоге, увеличивает пропускную способность системы связи.Preferably, the frequency tuning transmitted from the terminals to the signal station is tuned with a frequency tuning period equal to the clock period of said signals so that all symbols of the signal are transmitted at different characteristic frequencies of the frequency resource. This achieves a reduction in the dependence of symbol reception errors and statistical equalization of the error rate “from terminal to terminal” and “from signal to signal”. Alignment reduces the variance of the error rate and the likelihood of large “spikes” in the error rate, which increases the likelihood of error correction when decoding the error-correcting code and, ultimately, increases the throughput of the communication system.
При перестройке частоты сигнала с периодом перестройки частоты, равным периоду тактов сигнала, невозможно использовать для передачи цифровой информации фазовую манипуляцию, но возможно использовать М-позиционную частотную манипуляцию. В варианте осуществления системы связи по изобретению с использованием в станции быстрого преобразования Фурье для частотного разделения сигналов, поступающих от множества терминалов, эквивалентные фильтры, формируемые быстрым преобразованием Фурье, могут быть использованы и как фильтры фильтрового дискриминатора - демодулятора частотно-манипулированных сигналов. Использование в качестве характеристических частот частотно-манипулированного сигнала М расположенных подряд характерных частот обеспечивает практически одинаковое отношение сигнал/помеха для символов с разными характеристическими частотами при соблюдении условия взаимной ортогональности символов.When tuning the frequency of a signal with a frequency tuning period equal to the period of the clock cycles of the signal, it is impossible to use phase shift keying to transmit digital information, but it is possible to use M-position frequency shift keying. In an embodiment of a communication system according to the invention using a fast Fourier transform station for frequency separation of signals from multiple terminals, equivalent filters generated by a fast Fourier transform can also be used as filters of a filter discriminator-demodulator of frequency-manipulated signals. The use of frequency-manipulated signal M as characteristic frequencies of consecutive characteristic frequencies provides almost the same signal-to-noise ratio for characters with different characteristic frequencies, subject to the condition of mutual orthogonality of the characters.
Предпочтительно перестройка частоты передаваемых от терминалов к станции сигналов, производится с запаздыванием на число периодов перестройки частоты, определяемое адресом терминала. Во всех одновременно передающих терминалах перестройка частоты происходит по одной частотно-временной матрице, но со сдвигом по времени занятия одинаковых частотных позиций, чем достигается практическая ортогональность сигналов терминалов и значительное увеличение пропускной способности системы множественного доступа с частотным разделением.Preferably, the frequency tuning of the signals transmitted from the terminals to the station is delayed by the number of frequency tuning periods determined by the terminal address. In all simultaneously transmitting terminals, frequency tuning takes place according to one time-frequency matrix, but with a time shift of occupying the same frequency positions, which achieves the practical orthogonality of the terminal signals and a significant increase in the bandwidth of the frequency-division multiple access system.
Объем этого изобретения не ограничен представленными выше вариантами осуществления в качестве не ограничивающих примеров и распространяется на все модификации, доступные специалистам в данной области, наряду с их эквивалентами.The scope of this invention is not limited by the above embodiments as non-limiting examples, and extends to all modifications available to those skilled in the art, along with their equivalents.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016127329A RU2627685C1 (en) | 2016-07-06 | 2016-07-06 | Method of using frequency resource, communication system and terminal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016127329A RU2627685C1 (en) | 2016-07-06 | 2016-07-06 | Method of using frequency resource, communication system and terminal |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2627685C1 true RU2627685C1 (en) | 2017-08-10 |
Family
ID=59632512
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016127329A RU2627685C1 (en) | 2016-07-06 | 2016-07-06 | Method of using frequency resource, communication system and terminal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2627685C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2703672C1 (en) * | 2018-12-21 | 2019-10-21 | Общество с ограниченной ответственностью "СОВРЕМЕННЫЕ РАДИО ТЕХНОЛОГИИ" | Computer-implemented combined method of multiple access in lpwan network between subscriber stations and a base station |
RU2756977C1 (en) * | 2020-11-22 | 2021-10-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Radio complex for meteor burst and transionospheric communication |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998014026A1 (en) * | 1996-09-27 | 1998-04-02 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for adjacent service area handoff in communication systems |
WO1998039858A2 (en) * | 1997-03-04 | 1998-09-11 | Qualcomm Incorporated | A multi-user communication system architecture with distributed transmitters |
WO2007045983A1 (en) * | 2005-10-20 | 2007-04-26 | Eads Secure Networks | Handover management in group calls |
RU2400932C2 (en) * | 2005-05-10 | 2010-09-27 | Майкрософт Корпорейшн | Protocol of wireless communication of game terminal for peripheral devices |
-
2016
- 2016-07-06 RU RU2016127329A patent/RU2627685C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998014026A1 (en) * | 1996-09-27 | 1998-04-02 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for adjacent service area handoff in communication systems |
WO1998039858A2 (en) * | 1997-03-04 | 1998-09-11 | Qualcomm Incorporated | A multi-user communication system architecture with distributed transmitters |
RU2400932C2 (en) * | 2005-05-10 | 2010-09-27 | Майкрософт Корпорейшн | Protocol of wireless communication of game terminal for peripheral devices |
WO2007045983A1 (en) * | 2005-10-20 | 2007-04-26 | Eads Secure Networks | Handover management in group calls |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2703672C1 (en) * | 2018-12-21 | 2019-10-21 | Общество с ограниченной ответственностью "СОВРЕМЕННЫЕ РАДИО ТЕХНОЛОГИИ" | Computer-implemented combined method of multiple access in lpwan network between subscriber stations and a base station |
RU2756977C1 (en) * | 2020-11-22 | 2021-10-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Radio complex for meteor burst and transionospheric communication |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2975814B1 (en) | Chirp Signal Processor | |
AU2007333330B2 (en) | Location of wideband OFDM transmitters with limited receiver bandwidth | |
US8145238B2 (en) | Location of wideband OFDM transmitters with limited receiver bandwidth | |
US10735047B2 (en) | Methods, systems, and articles of manufacture for joint decoding of packets in wireless networks using chirp spread-spectrum modulation | |
CN110235420B (en) | Multiband scheduling for wake-up radio | |
NO170446B (en) | PROCEDURE AND DEVICE FOR SYNCHRONIZING RECEIVER DEVICES BY A DIGITAL MULTIPLE PLEASE TRANSMISSION SYSTEM | |
CN1845487B (en) | Quasi OTDM transmitting method and system | |
CN109802719A (en) | A kind of satellite communication system based on the interference of inhibition narrowband | |
EP2884709B1 (en) | Gfdm radio transmission using a pseudo circular preamble | |
JP6704470B2 (en) | Overlap multiplex modulation method, apparatus and system | |
RU2627685C1 (en) | Method of using frequency resource, communication system and terminal | |
CN113454919B (en) | Satellite communication system | |
US8837640B2 (en) | Multiple protocol receiver | |
EA007858B1 (en) | Method for the time-and frequency-domain synchronization of multiple devices in a transmission system with ofdm modulation | |
US5748036A (en) | Non-coherent digital FSK demodulator | |
JP2000252947A (en) | Ofdm multi-channel transmission sending/receiving system | |
CN106160969A (en) | A kind of LTE down-going synchronous data launch configuration and method of reseptance | |
RU2711582C1 (en) | Method and system for receiving telemetric information on a rf channel | |
CN106341364B (en) | Method for estimating a cyclostationary transmission channel and corresponding receiver | |
CN109768823B (en) | Narrow-band multi-channel satellite communication system | |
EP1499031B1 (en) | Method for ultra wideband communication using frequency band modulation, and system for the same | |
US9160590B2 (en) | Diversity with a coded signal | |
EP2584709A1 (en) | Multiple protocol receiver | |
RU2774894C1 (en) | Method for noise-resistant data transmission to globally remote objects | |
RU2799089C1 (en) | Method for transmitting information using frequency shift modulation in the presence of interference with non-uniform spectral density |