RU2804518C1 - Method of radio communication with mimo technology and pseudo-random tuning of operating frequencies - Google Patents

Method of radio communication with mimo technology and pseudo-random tuning of operating frequencies Download PDF

Info

Publication number
RU2804518C1
RU2804518C1 RU2023111869A RU2023111869A RU2804518C1 RU 2804518 C1 RU2804518 C1 RU 2804518C1 RU 2023111869 A RU2023111869 A RU 2023111869A RU 2023111869 A RU2023111869 A RU 2023111869A RU 2804518 C1 RU2804518 C1 RU 2804518C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
time
frequencies
symbols
transmitted
Prior art date
Application number
RU2023111869A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Викторович Мокринский
Василий Евгеньевич Тоискин
Сергей Николаевич Шиманов
Владимир Петрович Пашинцев
Сергей Владимирович Вовк
Никита Владиславович Карпенко
Original Assignee
Цимбал Владимир Анатольевич
Filing date
Publication date
Application filed by Цимбал Владимир Анатольевич filed Critical Цимбал Владимир Анатольевич
Application granted granted Critical
Publication of RU2804518C1 publication Critical patent/RU2804518C1/en

Links

Abstract

FIELD: wireless communication systems.
SUBSTANCE: method of radio communication with MIMO technology and pseudo-random tuning of operating frequencies, characterized by the fact that, on the transmitting side, pairs of complex symbols transmitted in parallel are formed, the elements of the upper and the lower lines are transmitted through spatially separated antennas, the elements of the output matrices of the formed pairs of parallel transmitted modulated symbols are transmitted via subcarriers, subcarrier frequencies are formed in a pseudo-random manner, while information about the fading correlation frequency interval is supplied to the time-frequency matrix generator based on the results of ionospheric sounding with a periodicity not less than the duration of the stationarity interval of the decameter communication channel, radio exchange is carried out at the generated subcarrier frequencies for a time not exceeding the duration of the stationary interval of the decameter communication channel, after which the transition to the newly formed subcarrier frequencies is carried out.
EFFECT: enabled operation of a MIMO communication channel using pseudo-random tuning of operating frequencies to ensure immunity to interference.
2 cl, 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к системам беспроводной связи и, в частности, к способам осуществления радиообмена в системах с несколькими пространственно разнесенными приемниками и передатчиками [H04B7/04, H04B7/06, H04B7/08]. The invention relates to wireless communication systems and, in particular, to methods for performing radio communication in systems with several spatially separated receivers and transmitters [H04B7/04, H04B7/06, H04B7/08].

Из уровня техники известна УНИФИЦИРОВАННАЯ СТРУКТУРА И ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ SIMO, SU-MIMO и MU-MIMO ПРИ RL-ПЕРЕДАЧАХ [RU2420880, опубл. 10.12.2010]. Способ беспроводной связи, используемый в системе беспроводной связи, при этом способ содержит этапы, на которых:- передают, по меньшей мере, один опорный сигнал управления мощностью из антенны, выбранной из группы из М антенн, где М является положительным целым числом;- передают смещение спектральной плотности мощности (PSD) из антенны, используемой для сообщения, по меньшей мере, одного опорного сигнала управления мощностью, при этом PSD-смещение основано на опорном уровне PSD для передачи, по меньшей мере, одного опорного сигнала управления мощностью; и - передают контрольный сигнал из каждой антенны в наборе из М антенн для оценки канала системы со многими входами и многими выходами (MIMO), когда М>1, и канала с одним входом и многими выходами (SIMO), когда М=1. A UNIFIED STRUCTURE AND CENTRALIZED PLANNING FOR DYNAMIC MODES SIMO, SU-MIMO and MU-MIMO WITH RL TRANSMISSIONS [RU2420880, publ. 12/10/2010]. A wireless communication method used in a wireless communication system, the method comprising the steps of: transmitting at least one power control reference signal from an antenna selected from a group of M antennas, where M is a positive integer; transmitting a power spectral density (PSD) offset from an antenna used to communicate the at least one power control reference signal, wherein the PSD offset is based on a reference PSD level for transmitting the at least one power control reference signal; and transmitting a pilot signal from each antenna in the set of M antennas to estimate a multiple-input multiple-output (MIMO) channel when M>1 and a single-input multiple-output (SIMO) channel when M=1.

Недостатком аналога является низкая пропускная способности канала связи из-за того, что не задействуется дополнительный частотный ресурс для передачи информации. The disadvantage of the analogue is the low throughput of the communication channel due to the fact that additional frequency resources are not used to transmit information.

Также из уровня техники известен СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ МНОГОПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО MIMO В СИСТЕМАХ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ [RU2649856, опубл. 05.04.2018], причем способ содержит этапы, на которых: определяют отношение энергии на элемент ресурсов (EPRE) физического совместно используемого канала нисходящей линии связи (PDSCH) к EPRE опорного сигнала, характерного для мобильного устройства, на основании номера уровня; передают управляющую информацию нисходящей линии связи, включающую в себя информацию гибридного автоматического запроса на повторную передачу, информацию опорного сигнала, характерного для мобильного устройства, информацию схемы модуляции и кодирования для каждого транспортного блока и информацию индикатора новых данных для каждого транспортного блока; и передают данные по PDSCH на основании управляющей информации нисходящей линии связи.Also known from the prior art is a METHOD FOR TRANSMITTING MULTI-USER MIMO IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS [RU2649856, publ. 04/05/2018], the method comprising the steps of: determining the energy per resource element (EPRE) ratio of a physical downlink shared channel (PDSCH) to the EPRE of a mobile device-specific reference signal based on the layer number; transmitting downlink control information including hybrid automatic retransmission request information, mobile device-specific reference signal information, modulation and coding scheme information for each transport block, and new data indicator information for each transport block; and transmitting data on the PDSCH based on the downlink control information.

Недостатком аналога является низкая пропускная способности канала связи из-за того, что не задействуется дополнительный частотный ресурс для передачи информации. The disadvantage of the analogue is the low throughput of the communication channel due to the fact that additional frequency resources are not used to transmit information.

Также из уровня техники известен СПОСОБ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ МНОГОЧАСТОТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ В ЧАСТОТНЫХ ПОДКАНАЛАХ КОМБИНИРОВАННОЙ МНОГОПОЗИЦИОННОЙ ЧАСТОТНОЙ И ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИИ [RU2574080, опубл. 10.02.2016] в котором данные поступают на вход передающей части системы связи двумя раздельными потоками и далее передаются по N параллельным каналам многочастотной системы связи, использующий группирование L отдельных частотных подканалов в N/L кластеров (групп), в каждом из которых цифровые данные отображаются в виде модуляционных символов, полученных методом комбинированной модуляции последовательно в два этапа: первоначально генерируют по закону многотональной многочастотной модуляции подмножество R из L активных поднесущих, отображающих в каждом кластере символы этой модуляции для данных одного из информационных потоков, отображая в сочетании R тональных поднесущих выбор модуляционного символа, а затем, на втором этапе, цифровые данные второго потока модулируют по закону фазовой модуляции Р из R активных поднесущих и на приемной стороне процесс демодуляции выполняют соответственно в каждом кластере последовательно в два этапа: сначала в некогерентном демодуляторе демодулируют принятые символы тональной многочастотной модуляции, детектируя R активных поднесущих, совокупность которых определяет значения символов-переносчиков цифровых данных первого потока, и на втором этапе, выбирая из R демодулированных на первом этапе Р фазомодулированных поднесущих, демодулируют символы-переносчики данных второго потока, отличающийся тем, что при передаче на втором этапе в каждом кластере из R активных поднесущих, определенных по закону многотональной многочастотной модуляции, модулируется методом многопозиционной фазовой модуляции часть поднесущих Р, а оставшиеся R-P активных поднесущих, позиции которых в составе кластера однозначно определены заданным правилом при передаче по отношению к Р фазоманипулированным поднесущим, используются на приемной стороне для формирования опорных колебаний, необходимых при когерентной демодуляции символов второго информационного потока. Also known from the prior art is a METHOD FOR PARALLEL MULTI-FREQUENCY TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION USING COMBINED MULTI-POSITION FREQUENCY AND PHASE MODULATION IN FREQUENCY SUB-CHANNELS [RU2574080, publ. 02/10/2016] in which data arrives at the input of the transmitting part of the communication system in two separate streams and is then transmitted through N parallel channels of a multi-frequency communication system, using the grouping of L individual frequency subchannels into N/L clusters (groups), in each of which digital data is displayed in the form of modulation symbols obtained by the combined modulation method sequentially in two stages: initially, according to the law of multi-tone multi-frequency modulation, a subset R of L active subcarriers is generated, displaying in each cluster the symbols of this modulation for the data of one of the information flows, displaying in a combination of R tone subcarriers the choice of modulation symbol, and then, at the second stage, the digital data of the second stream is modulated according to the law of phase modulation P from R active subcarriers and on the receiving side the demodulation process is performed respectively in each cluster sequentially in two stages: first, the received tone multifrequency modulation symbols are demodulated in an incoherent demodulator, by detecting R active subcarriers, the totality of which determines the values of the digital data carrier symbols of the first stream, and at the second stage, selecting from R phase-modulated subcarriers demodulated at the first stage, the data carrier symbols of the second stream are demodulated, characterized in that during transmission in the second stage in each cluster of R active subcarriers, defined according to the law of multi-tone multi-frequency modulation, part of the P subcarriers is modulated by the multi-position phase modulation method, and the remaining R-P active subcarriers, the positions of which within the cluster are uniquely determined by a given rule when transmitting in relation to P phase-keyed subcarriers, are used on the receiving side for the formation of reference oscillations necessary for coherent demodulation of symbols of the second information stream.

Недостатком аналога является низкая помехозащищенность из-за того, что не используется технология пространственного разнесения приемных и передающих антенн. The disadvantage of the analogue is low noise immunity due to the fact that the technology of spatial diversity of receiving and transmitting antennas is not used.

Наиболее близким по технической сущности является СХЕМА РАЗНЕСЕНИЯ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ С НЕСКОЛЬКИМИ АНТЕННАМИ [RU2432683, опубл. 27.10.2011]. Способ передачи данных, содержащий этапы, на которых: модулируют данные, подлежащие передаче, во множество модулированных символов; и передают множество модулированных символов в соответствии с выходной матрицей с использованием схемы пространственно-частотного разнесения передачи через множество антенн посредством множества частотных поднесущих; при этом первый символ и второй символ передаются через первую антенну посредством первой частотной поднесущей и второй частотной поднесущей соответственно, третий символ и четвертый символы передаются через вторую антенну посредством третьей частотной поднесущей и четвертой частотной поднесущей соответственно, обратное комплексно-сопряженное значение второго символа и комплексно-сопряженное значение первого символа передаются через третью антенну посредством первой частотной поднесущей и второй частотной поднесущей соответственно, и обратное комплексно-сопряженное значение четвертого символа и комплексно-сопряженное значение третьего символа передаются через четвертую антенну посредством третьей частотной поднесущей и четвертой частотной поднесущей соответственно; и при этом плотность ресурсных элементов, используемых для передачи опорных сигналов через третью антенну и четвертую антенну, меньше плотности ресурсных элементов, используемых для передачи опорных сигналов через первую антенну и вторую антенну.The closest in technical essence is TRANSMISSION DIVERSITY SCHEME WITH MULTIPLE ANTENNAS [RU2432683, publ. 27.10.2011]. A method for transmitting data, comprising the steps of: modulating the data to be transmitted into a plurality of modulated symbols; and transmitting a plurality of modulated symbols in accordance with an output matrix using a multi-antenna transmission space-frequency diversity scheme via a plurality of frequency subcarriers; wherein the first symbol and the second symbol are transmitted through the first antenna by the first frequency subcarrier and the second frequency subcarrier, respectively, the third symbol and the fourth symbol are transmitted through the second antenna by the third frequency subcarrier and the fourth frequency subcarrier, respectively, the inverse complex conjugate of the second symbol and the complex the conjugate value of the first symbol is transmitted through the third antenna by the first frequency subcarrier and the second frequency subcarrier, respectively, and the inverse complex conjugate value of the fourth symbol and the complex conjugate value of the third symbol are transmitted through the fourth antenna by the third frequency subcarrier and the fourth frequency subcarrier, respectively; and wherein the density of the resource elements used to transmit the reference signals through the third antenna and the fourth antenna is less than the density of the resource elements used to transmit the reference signals through the first antenna and the second antenna.

Основной технической проблемой прототипа является низкая помехозащищенность передаваемых данных из-за невозможности совместного использования технологии пространственного разнесения передающих и приемных антенн и псевдослучайное перестройки рабочих частот.The main technical problem of the prototype is the low noise immunity of transmitted data due to the impossibility of sharing the technology of spatial diversity of transmitting and receiving antennas and pseudo-random tuning of operating frequencies.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.The objective of the invention is to eliminate the shortcomings of the prototype.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности функционирования MIMO канала связи с использованием псевдослучайной перестройки рабочих частот для обеспечения помехозащищенности.The technical result of the invention is to enable the operation of a MIMO communication channel using pseudo-random tuning of operating frequencies to ensure noise immunity.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ радиосвязи с технологией MIMO и псевдослучайно перестройкой рабочих частот, характеризующийся тем, что на передающей стороне формируют пары передающихся параллельно комплексных символов, каждую сформированную пару символов кодируют пространственно-временным кодом Аламоути формируя выходную матрицу, элементы верхних и нижних строк выходной матрицы из сформированной пары символов передают через пространственно-разнесенные антенны, элементы выходных матриц сформированных пар параллельно передающихся модулированных символов передают посредством различных поднесущих, частоты поднесущих формируют псевдослучайным образом на основании данных из столбцов частотно-временной матрицы, в которой частоты поднесущих сформированных пар параллельно передающихся модулированных символов ортогональны друг другу и не попадают в интервал частотной корреляции замираний, при этом информация об интервале частот корреляции замираний поступает на формирователь частотно-временной матрицы по результатам зондирования ионосферы с периодичностью, не реже чем длительность интервала стационарности декаметрового канала связи, ведение радиообмена на сформированных частотах поднесущих осуществляют в течение времени, не превышающего длительности интервала стационарности декаметрового канала связи, после чего осуществляют переход на вновь сформированные частоты поднесущих в соответствии со значениями в столбцах частотно-временной матрицы.This technical result is achieved due to the fact that the method of radio communication with MIMO technology and pseudo-random tuning of operating frequencies, characterized by the fact that pairs of complex symbols transmitted in parallel are formed on the transmitting side, each generated pair of symbols is encoded with the space-time Alamouti code, forming an output matrix, elements of the upper and the lower rows of the output matrix from the formed pair of symbols are transmitted through space-spaced antennas, the elements of the output matrices of the formed pairs of parallel transmitted modulated symbols are transmitted through various subcarriers, the frequencies of the subcarriers are formed in a pseudo-random manner based on data from the columns of the time-frequency matrix, in which the frequencies of the subcarriers formed pairs of parallelly transmitted modulated symbols are orthogonal to each other and do not fall into the fading correlation frequency interval, while information about the fading correlation frequency interval is supplied to the time-frequency matrix generator based on the results of ionospheric sounding with a periodicity no less than the duration of the stationarity interval of the decameter communication channel, maintaining radio exchange at the formed subcarrier frequencies is carried out for a time not exceeding the duration of the stationary interval of the decameter communication channel, after which the transition to the newly formed subcarrier frequencies is carried out in accordance with the values in the columns of the time-frequency matrix.

В частности, длительность интервала стационарности декаметрового канала связи составляет от пяти минут до одного часа.In particular, the duration of the stationary interval of a decameter communication channel ranges from five minutes to one hour.

Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.

На фиг. 1 показана общая схема реализации способа передачи и приема данных в системе с несколькими пространственно-разнесенными приемниками и передатчиками, и использованием технологии псевдослучайной перестройки рабочих частот.In fig. Figure 1 shows a general diagram of the implementation of a method for transmitting and receiving data in a system with several spatially separated receivers and transmitters, and using the technology of pseudo-random tuning of operating frequencies.

На фиг. 2 показан алгоритм работы кодера Аламоути.In fig. Figure 2 shows the operating algorithm of the Alamouti encoder.

На фиг. 3 показан типовой способ передачи данных по радиоканалу с использованием технологии MIMO с четырьмя передающими антеннами на одной частоте.In fig. Figure 3 shows a typical method of transmitting data over a radio channel using MIMO technology with four transmit antennas on the same frequency.

На фиг. 4 показан вариант реализации способа передачи данных по пространственно-разнесенным радиопередатчикам с четырьмя передающими антеннами на двух частотах.In fig. Figure 4 shows an embodiment of a method for transmitting data over spatially separated radio transmitters with four transmitting antennas at two frequencies.

На фигурах обозначено: 1 - источник данных; 2 - элементы низкочастотного радиопередающего тракта; 3 - последовательно-параллельный преобразователь; 4 - пространственно-временной кодер Аламоути; 5 - передатчик; 6-передающая антенна; 7 - приемная антенна; 8-приемник; 9-пространственно-временной декодер Аламоути; 10 - параллельно-последовательный преобразователь; 11 - элементы низкочастотного радиоприемного тракта; 12 - получатель данных, 13 - формирователь частотно-временных матриц.The figures indicate: 1 - data source; 2 - elements of the low-frequency radio transmitting path; 3 - serial-parallel converter; 4 - Alamouti space-time encoder; 5 - transmitter; 6-transmitting antenna; 7 - receiving antenna; 8-receiver; 9-space-time decoder Alamouti; 10 - parallel-serial converter; 11 - elements of the low-frequency radio receiving path; 12 - data receiver, 13 - generator of time-frequency matrices.

Система радиосвязи, реализующая способ передачи данных по пространственно-разнесенным радиопередатчикам, характеризуется тем, что на передающей стороне находится источник данных 1, выход которого соединен с функциональными элементами низкочастотного радиопередающего тракта 2, как минимум один из которых соединен с последовательно-параллельным преобразователем 3. Последовательно параллельный преобразователь 3 выполнен с возможностью преобразования последовательности следующих друг за другом символов с выхода низкочастотного радиопередающего тракта 2, в конечную совокупность пар символов, формируемых на параллельных выходах последовательно-параллельного преобразователя 3. В варианте реализации в каждой сформированной паре - расположены соседние символы из первоначальной последовательности. Каждый выход последовательно-параллельного преобразователя 3 соединен с пространственно-временным кодером Аламоути 4. Каждый пространственно-временной кодер Аламоути 4 имеет два выхода, каждый из которых соединен с отдельным передатчиком 5. Каждый выход передатчика 5 соединен с передающей антенной 6.A radio communication system that implements a method of transmitting data over spatially separated radio transmitters is characterized by the fact that on the transmitting side there is a data source 1, the output of which is connected to the functional elements of the low-frequency radio transmitting path 2, at least one of which is connected to a serial-parallel converter 3. In series The parallel converter 3 is configured to convert a sequence of consecutive symbols from the output of the low-frequency radio transmitting path 2 into a finite set of pairs of symbols formed at the parallel outputs of the serial-parallel converter 3. In an embodiment, each generated pair contains adjacent symbols from the original sequence . Each output of the serial-parallel converter 3 is connected to a space-time Alamouti encoder 4. Each space-time Alamouti encoder 4 has two outputs, each of which is connected to a separate transmitter 5. Each output of the transmitter 5 is connected to a transmitting antenna 6.

На приёмной стороне системы радиосвязи находится конечная совокупность приемных антенн 7, каждая из которых соединена с приемником 8. Выходы каждой пары приемников 8 соединены с пространственно-временным декодером Аламоути 9. Пара приемников 8 соединена с конкретным пространственно-временным декодером Аламоути 9 таким образом, чтобы обеспечить декодирование соответствующей пары переданных, посредством пары передатчиков 5 соединённых с соответствующим пространственно-временным кодером Аламоути 4, символов на соответствующей частоте передачи (поднесущей). Выходы пространственно-временных декодеров Аламоути 4 соединены со входами параллельно-последовательного преобразователя 10. Параллельно-последовательный преобразователь 10 выполнен с возможностью преобразования параллельно поступающих с пространственно-временных декодеров Аламоути 9 пар символов в единую последовательность, идущих друг за другом символов. Выход параллельно-последовательного преобразователя 10 соединен с другими функциональными элементами низкочастотного радиоприемного тракта 11, как минимум один из которых соединен с получателем данных 12. On the receiving side of the radio communication system there is a finite set of receiving antennas 7, each of which is connected to a receiver 8. The outputs of each pair of receivers 8 are connected to a space-time Alamouti decoder 9. A pair of receivers 8 is connected to a specific space-time Alamouti decoder 9 in such a way that ensure decoding of the corresponding pair of symbols transmitted, through a pair of transmitters 5 connected to the corresponding space-time Alamouti encoder 4, at the corresponding transmission frequency (subcarrier). The outputs of the space-time Alamouti decoders 4 are connected to the inputs of the parallel-serial converter 10. The parallel-serial converter 10 is configured to convert 9 pairs of symbols arriving in parallel from the space-time Alamouti decoders into a single sequence of consecutive symbols. The output of the parallel-to-serial converter 10 is connected to other functional elements of the low-frequency radio receiving path 11, at least one of which is connected to the data receiver 12.

Также каждый из передатчиков 5 на передающей стороне выполнен с возможностью перестройки частоты передачи, соответственно, каждый из приемников 8 на приемной стороне также выполнен с возможностью перестройки частоты приема. Приемники 8 и передатчики 5 выполнены с возможностью менять частоты передачи и приема синхронно согласно частотно временным матрицам. Частотно временные матрицы формируются посредством формирователей частотно-временных матриц 13, которые могут быть выполнены в виде программно-аппаратных комплексов. Формирователи частотно-временных матриц располагаются как на приемной, так и на передающей сторонах и соединены с соответствующими передатчиками 5 и приемниками 8.Also, each of the transmitters 5 on the transmitting side is configured to adjust the transmission frequency, respectively, each of the receivers 8 on the receiving side is also configured to adjust the receiving frequency. Receivers 8 and transmitters 5 are made with the ability to change transmission and reception frequencies synchronously according to time-frequency matrices. Time-frequency matrices are formed by time-frequency matrix generators 13, which can be implemented in the form of hardware and software systems. Formators of time-frequency matrices are located on both the receiving and transmitting sides and are connected to the corresponding transmitters 5 and receivers 8.

Способ передачи данных по пространственно-разнесенным радиопередатчикам характеризуется тем, что при передаче данных от источника данных 1 осуществляют их обработку в соответствии с известными (из уровня техники) цифровыми алгоритмами обработки передаваемой (посредством радиоканалов) информации. Данную обработку осуществляют за счет наличия функциональных элементов низкочастотного радиопередающего тракта 2. В частности, могут быть использованы следующие функциональные элементы: преобразователь данных в бинарные последовательности; различные блоки, реализующие алгоритмы помехоустойчивого кодирования и перемежения; цифровой модулятор (осуществляющий модуляцию данных, подлежащие передачи и преобразование бинарных последовательностей в комплексные значения, в соответствии с заданным способом цифровой модуляции) и др. функциональные элементы (в зависимости от специфики конкретного варианта реализации низкочастотного передающего тракта). На выходе одного из последовательно осуществляющих обработку данных функциональных элементов низкочастотного радиопередающего тракта 2 формируется множество модулированных комплексных символов передаваемого посредством радиоканала сообщения. При этом символы располагаются в виде последовательности, в которой они расположены последовательно один за другим в соответствии с временем их формирования (z 1, z 2, z 3,, z i, …, z n). Далее сформированная последовательность символов поступает на последовательно-параллельный преобразователь 3, где происходит их попарное разбиение (первая пара включает символы z 1, z 2; вторая пара включает символы z 3, z 4; … j-ая пара включает символы z n-1, z n). Таким образом, пары могут формироваться из соседних символов, а совокупность всех пар сформированных символов включает в себя всю совокупность передающих символов (в случае нечетного количества совокупности передающих символов, добавляется дополнительный неинформационный символ для создания пары). Количество одновременно формируемых пар символов соответствует количеству выходов последовательно-параллельного преобразователя 3 и в то же время количество одновременно формируемых пар символов вдвое меньше, чем количество передающих антенн 6.The method of transmitting data over spatially dispersed radio transmitters is characterized by the fact that when transmitting data from data source 1, they are processed in accordance with known (from the prior art) digital algorithms for processing transmitted (via radio channels) information. This processing is carried out due to the presence of functional elements of the low-frequency radio transmitting path 2. In particular, the following functional elements can be used: data converter into binary sequences; various blocks implementing noise-resistant coding and interleaving algorithms; digital modulator (carrying out modulation of data to be transmitted and conversion of binary sequences into complex values, in accordance with a given digital modulation method) and other functional elements (depending on the specifics of the specific implementation of the low-frequency transmitting path). At the output of one of the functional elements of the low-frequency radio transmitting path 2 that sequentially process the data, a plurality of modulated complex symbols of the message transmitted via the radio channel is formed. In this case, the symbols are arranged in the form of a sequence in which they are arranged sequentially one after another in accordance with the time of their formation (z 1,z 2, z 3,...,z i,...,z n). Next, the generated sequence of symbols is sent to serial-parallel converter 3, where they are split into pairs (the first pair includes symbolsz 1,z 2; the second pair includes charactersz 3,z 4; … the j-th pair includes charactersz n-1,z n). Thus, pairs can be formed from adjacent symbols, and the set of all pairs of formed symbols includes the entire set of transmitting symbols (in the case of an odd number of the set of transmitting symbols, an additional non-information symbol is added to create the pair). The number of simultaneously generated pairs of symbols corresponds to the number of outputs of the serial-parallel converter 3, and at the same time, the number of simultaneously generated pairs of symbols is half that of the number of transmitting antennas 6.

После процесса разбиения последовательности символов каждая из сформированных пар символов поступает с выходов последовательно-параллельного преобразователя 3 на входы пространственно-временных кодеров Аламоути 4, где осуществляется их пространственно-временное кодирование в соответствии с известным алгоритмом (показан пример для символов z i, z i+1): After the process of splitting the sequence of symbols, each of the generated pairs of symbols comes from the outputs of the serial-parallel converter 3 to the inputs of the space-time Alamouti encoders 4, where their space-time encoding is carried out in accordance with the known algorithm (an example is shown for the characters z i , z i+ 1 ):

где G 1 - обозначение выходной матрицы;where G 1 is the designation of the output matrix;

А 1 - символы, формируемые с первого выхода пространственно-временного кодера Аламоути 4; A 1 - symbols generated from the first output of the space-time encoder Alamouti 4;

А 2 - символы, формируемые со второго выхода пространственно-временного кодера Аламоути 4; A 2 - symbols generated from the second output of the space-time encoder Alamouti 4;

τ 1 , τ 2 - первый и второй такты работы пространственно-временного кодера Аламоути 4. τ 1 ,τ 2 - the first and second clock cycles of the Alamouti 4 space-time encoder.

На выходе каждого пространственно-временного кодера Аламоути 4 формируются выходная матрица, состоящая из двух строк, каждая из которых содержит информацию об одном из двух слабо коррелированных сигналов, поступающих на входы передатчиков 5. At the output of each space-time Alamouti encoder 4, an output matrix is formed, consisting of two rows, each of which contains information about one of two weakly correlated signals arriving at the inputs of transmitters 5.

В высокочастотных радиопередающих трактах передатчиков 5 происходит формирование частот поднесущих для передачи сформированных символов; перенос информационного сигнала (содержащего передающие символы) на соответствующую поднесущую; усиление сигнала до требуемой (для передачи) мощности посредством работы усилителей мощности и т.д., далее высокочастотные сигналы подаются на передающие антенны 6, где происходит их излучение в свободное пространство. Таким образом, верхнюю и нижнюю строки выходной матрицы из сформированной пары символов передают через отдельные передающие антенны 6.In the high-frequency radio transmission paths of the transmitters 5, subcarrier frequencies are formed for transmitting the generated symbols; transferring the information signal (containing transmission symbols) to a corresponding subcarrier; amplification of the signal to the required (for transmission) power through the operation of power amplifiers, etc., then high-frequency signals are supplied to transmitting antennas 6, where they are radiated into free space. Thus, the upper and lower rows of the output matrix from the generated pair of symbols are transmitted through separate transmitting antennas 6.

Высокочастотные тракты передатчиков 5 настроены таким образом, что пары передатчиков 5, входы которых соединены с выходами одного пространственно-временного кодера Аламоути 4, формируют поднесущие в конкретный момент времени на одинаковой частоте передачи, отличной от других пар передатчиков 5 (входы которых соединены с выходами других пространственно-временных кодеров Аламоути 4) (f 1, f 2, f 3,… f n,). При этом формируемые каждой порой передатчиков 5 поднесущие частоты в конкретный момент времени являются ортогональными всем другим частотам поднесущих, формируемыми другими парами передатчиков 5, объединёнными общими пространственно-временными кодерами Аламоути 4.The high-frequency paths of the transmitters 5 are configured in such a way that pairs of transmitters 5, the inputs of which are connected to the outputs of one space-time Alamouti encoder 4, form subcarriers at a particular time at the same transmission frequency, different from other pairs of transmitters 5 (the inputs of which are connected to the outputs of other space-time Alamouti coders 4) ( f 1 , f 2 , f 3 ,… f n ,). In this case, the subcarrier frequencies generated by each pore of the transmitters 5 at a particular time are orthogonal to all other subcarrier frequencies generated by other pairs of transmitters 5, united by common space-time Alamouti encoders 4.

Формирование частот передачи, в конкретный момент времени, реализовано посредством формирователя частотно временных матриц 13, в который изначально заложена избыточная совокупность ортогональных друг другу рабочих (пригодных для ведения радиообмена) частот, одновременно с этим на формирователь частотно-временных матриц 13 поступает информация о состоянии канала связи между приемной и передающей сторонами - на основе результатов зондирования ионосферы с периодичностью, не реже чем время стационарности канала связи между абонентами. Формируемые частотно-временные матрицы организованы следующим образом: каждый столбец частотно-временной матрицы представляет собой совокупность ортогональных частот передачи, актуальных на период времени меньшего, чем период стационарности канала связи. Формирователь частотно-временных матриц 13 работает следующим образом: непосредственно перед организацией радиообмена на основе информации по результатам зондирования ионосферы (или основываясь на статистике работы с конкретным радионаправлением), определяют период стационарности канала связи между приемной и передающей стороной. Далее, основываясь на информации по результатам зондирования ионосферы, определяются частоты (диапазоны частот) ДКМВ диапазона, не пригодные для работы в течении периода стационарности канала связи (интервалы частотной корреляции замираний). Далее формируется столбец частотно-временной матрицы, состоящий из заранее заложенных и выбранных псевдослучайным образом ортогональных друг другу частот, при этом частоты, непригодные для работы (попадающие в интервал частотной корреляции замираний), исключаются и заменяются на другие. Изначально, конкретные частоты в рамках текущего столбца выбираются на основе алгоритмов, основанных на выборе частот в соответствии с псевдослучайной последовательностью чисел, характерными для систем связи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. Далее информация о рабочих частотах на ближайший интервал времени передается синхронизировано на передатчики 5 и приемники 6. Далее в течение рабочего интервала времени осуществляется радиообмен на сформированных частотах поднесущих. Одновременно с этим в формирователе частотно-временных матриц 13 формируется очередной столбец рабочих частот - на следующий рабочий интервал времени; аналогично предыдущей итерации - первоначально столбец формируется из ортогональных друг другу частот, отличных от частот, сформированных в столбце на предыдущем рабочем интервале времени в рамках одной строки. Далее из сформированного столбца по результатам зондирования ионосферы значения непригодных частот заменяются на значения пригодных ортогональных частот. После чего обновленные значения столбца частотно-временной матрицы подаются на приемники 8 и передатчики 5, после чего осуществляется радиообмен на частотах согласно текущему столбцу частотно временной матрицы. Далее операция смены частот повторяется. Таким образом, организуется радиообмен по технологии MIMO с псевдослучайной перестройкой рабочих частот. The formation of transmission frequencies at a specific point in time is implemented by means of a time-frequency matrix generator 13, which initially contains a redundant set of operating frequencies orthogonal to each other (suitable for radio communications), at the same time, information about the state of the channel is sent to the time-frequency matrix generator 13 communication between the receiving and transmitting sides - based on the results of ionospheric sounding with a frequency no less than the stationary time of the communication channel between subscribers. The generated time-frequency matrices are organized as follows: each column of the time-frequency matrix represents a set of orthogonal transmission frequencies that are relevant for a period of time shorter than the stationary period of the communication channel. The generator of time-frequency matrices 13 operates as follows: immediately before organizing radio exchange, based on information from the results of ionospheric sounding (or based on statistics of work with a specific radio direction), the period of stationarity of the communication channel between the receiving and transmitting sides is determined. Next, based on information from the results of ionospheric sounding, frequencies (frequency ranges) of the HFCM range are determined that are not suitable for operation during the period of stationarity of the communication channel (fading frequency correlation intervals). Next, a column of the time-frequency matrix is formed, consisting of pre-established and pseudo-randomly selected frequencies orthogonal to each other, while frequencies that are unsuitable for operation (falling into the frequency correlation interval of fading) are excluded and replaced with others. Initially, specific frequencies within the current column are selected based on algorithms based on the selection of frequencies in accordance with a pseudo-random sequence of numbers, characteristic of communication systems with pseudo-random tuning of the operating frequency. Next, information about operating frequencies for the next time interval is transmitted synchronously to transmitters 5 and receivers 6. Then, during the operating time interval, radio exchange is carried out at the generated subcarrier frequencies. At the same time, the next column of operating frequencies is formed in the frequency-time matrix generator 13 - for the next operating time interval; similar to the previous iteration - initially the column is formed from frequencies orthogonal to each other, different from the frequencies formed in the column in the previous working time interval within one row. Next, from the generated column based on the results of ionospheric sounding, the values of unsuitable frequencies are replaced by the values of suitable orthogonal frequencies. After that, the updated values of the column of the time-frequency matrix are supplied to receivers 8 and transmitters 5, after which radio exchange is carried out at frequencies according to the current column of the time-frequency matrix. Next, the operation of changing frequencies is repeated. Thus, radio exchange is organized using MIMO technology with pseudo-random tuning of operating frequencies.

Таким образом, в ходе радиообмена формирователь частотно-временных матриц 13 формирует частоты передачи и приема на основе заранее заложенного банка ортогональных частот с учетом информации, полученной по итогам зондирования ионосферы на периоде стационарности канала связи между абонентами. Thus, during radio exchange, the generator of time-frequency matrices 13 generates transmission and reception frequencies based on a pre-established bank of orthogonal frequencies, taking into account information obtained from ionospheric sounding during the period of stationary communication channel between subscribers.

После излучения сигналов в свободное пространство они распространяются по сформированным радиоканалам и попадают на приемные антенны 7 приемников 8. В ходе осуществления обработки радиосигналов высокочастотные тракты приемников 8 настроены таким образом, что пары приемников 8, выходы которых соединены с входами одного пространственно-временного декодера Аламоути 9, в конкретный момент времени принимают только сигналы на соответствующих поднесущих (f 1, f 2, f 3, … f n,), соответствующих сформированным поднесущим на передающей стороне. Формирователь частотно-временной матрицы 13 обеспечивает совпадение частот приема и передачи во времени на передающей и приемной сторонах.After the signals are emitted into free space, they propagate through the formed radio channels and fall on the receiving antennas 7 of the receivers 8. During the processing of radio signals, the high-frequency paths of the receivers 8 are configured in such a way that pairs of receivers 8, the outputs of which are connected to the inputs of one space-time Alamouti decoder 9 , at a particular moment in time, only signals are received on the corresponding subcarriers ( f 1 , f 2 , f 3 , ... f n ,), corresponding to the generated subcarriers on the transmitting side. The time-frequency matrix generator 13 ensures that the reception and transmission frequencies coincide in time on the transmitting and receiving sides.

Таким образом, для описываемого способа всегда есть пара передатчиков 5 на передающей стороне (объединенных общим пространственно-временным кодером Аламоути 4), работающих на частоте поднесущей f i и пара приемников 8, на приемной стороне, осуществляющая прием на той же частоте поднесущей f i. То есть, если передается пара символов z 1, z 2 на поднесущей f 1. посредством двух передатчиков 5, то и на приемной стороне есть приемники 8, выполненные с возможностью приема символов z 1, z 2 на поднесущей f 1. После осуществления высокочастотной обработки радиосигналов в приемниках 8 низкочастотные сигналы поступают на пространственно-временные декодеры Аламоути 9, где реализуется процесс восстановления исходных символов z i, z i+1. После чего пары одновременно поступающих на входы параллельно-последовательного преобразователя 10 восстановленных символов преобразуются в единую последовательность, где символы следуют один за другим в очередности, соответствующей времени их формирования (z 1, z 2, z 3, …, z i, …, z n). Последовательность символов z 1, z 2, z 3, …, z i, …, z n передается в функциональные элементы низкочастотного радиоприемного тракта 11, где происходит ее обработка (цифровая демодуляция (детектирование), извлечение информационной части из пакетов сообщений, помехоустойчивое декодирование, и др.) после чего, информационный сигнал преобразуется в данные в востребованном для получателя виде, которые поступают к получателю данных 12. Thus, for the described method there is always a pair of transmitters 5 on the transmitting side (united by a common space-time Alamouti encoder 4), operating at the subcarrier frequencyf i and a pair of receivers 8, on the receiving side, receiving at the same subcarrier frequencyf i. That is, if a pair of characters is transmittedz 1,z 2 on a subcarrierf 1. through two transmitters 5, then on the receiving side there are receivers 8 configured to receive symbolsz 1,z 2 on a subcarrierf 1. After high-frequency processing of radio signals in receivers 8, low-frequency signals are sent to space-time Alamouti decoders 9, where the process of restoring the original symbols is implementedz i,z i+1. After which the pairs of 10 reconstructed symbols simultaneously arriving at the inputs of the parallel-serial converter are converted into a single sequence, where the symbols follow one after another in a sequence corresponding to the time of their formation (z 1,z 2, z 3, ...,z i,...,z n). Character sequencez 1,z 2, z 3, ...,z i,...,z nis transmitted to the functional elements of the low-frequency radio receiving path 11, where it is processed (digital demodulation (detection), extracting the information part from message packets, noise-resistant decoding, etc.) after which the information signal is converted into data in the form required by the recipient, which is received to the data recipient 12.

При организации радиообмена посредством реализации заявленного способа передающие антенны 6, работающие на одной поднесущей f i (и передающие разные строки выходной матрицы из сформированной пары символов), располагаются друг от друга на расстоянии, не меньшем, чем значение интервала пространственной корреляции замираний, которое для декаметрового диапазона составляет от 10 м до 200 м [1] . When organizing radio traffic by implementing the claimed method, transmitting antennas 6 operating on the same subcarrier f i (and transmitting different rows of the output matrix from the generated pair of symbols) are located from each other at a distance not less than the value of the spatial fading correlation interval, which for decameter range is from 10 m to 200 m [1] .

Заявленный технический результат - обеспечение возможности функционирования MIMO канала связи с использованием псевдослучайной перестройки рабочих частот для обеспечения помехозащищенности - достигается за счет функционирования последовательно-параллельного 2 и параллельно-последовательного 10 преобразователей, которые формируют пары одновременно передающихся символов и восстанавливают из пар принятых символов информационную последовательность данных. При этом, при передаче каждую пару символов кодируют при помощи кода Аламоути и передают на входы соответствующей пары передатчиков 5. Формирователь частотно-временных матриц 13 на основе заранее загруженной совокупности ортогональных друг другу частот и информации о непригодных частотах (попадающих в интервал частотной корреляции замираний) для ведения радиообмена на времени стационарности канала связи, формирует очередной столбец частотно-временной матрицы с частотами приема и передачи и передает информацию на пары передатчиков 5 и приемников 8, входы (выходы) которых соединены с выходами определенного пространственно-временного кодера Аламоути 4 (декодера Аламоути 9) на интервале времени, не превышающем время стационарности канала связи. Через рабочий интервал времени, меньший либо равный времени стационарности канала связи, формирователь частотно-временных матриц 13 формирует новый столбец частотно-временной матрицы с новыми значениями рабочих частот. Далее указанный процесс повторяется на времени длительности ведения радиообмена, обеспечивая тем самым радиообмен с псевдослучайной перестройкой рабочих частот и с использованием технологии MIMO. Условие ортогональности частот поднесущих всех пар передатчиков 5 (все элементы столбца частотно-временной матрицы состояли из ортогональных частот) обеспечивает сохранение заданного уровня помехозащищенности, благодаря отсутствию частотной корреляции на рабочем интервале времени. Условие того, что частоты поднесущих всех пар передатчиков 5 не попадали в интервал запрещенных частот, также обеспечивает сохранение заданного уровня помехозащищенности, благодаря тому, что радиообмен не осуществляют на частотах, на которых АЧХ канала имеет экстремально низкие значения. Требование к тому, чтобы для конкретной пары передатчиков 5 через каждый рабочий период времени формировалась новая частоты передачи, обеспечивает помехозащищённость передачи данных, благодаря смене частоты передачи через каждый рабочий интервал времени. The declared technical result - enabling the functioning of a MIMO communication channel using pseudo-random tuning of operating frequencies to ensure noise immunity - is achieved through the operation of serial-parallel 2 and parallel-serial 10 converters, which form pairs of simultaneously transmitted symbols and restore the information sequence of data from pairs of received symbols . In this case, during transmission, each pair of symbols is encoded using the Alamouti code and transmitted to the inputs of the corresponding pair of transmitters 5. Formator of frequency-time matrices 13 based on a preloaded set of frequencies orthogonal to each other and information about unusable frequencies (falling into the frequency correlation interval of fading) to conduct radio exchange while the communication channel is stationary, it forms the next column of the time-frequency matrix with reception and transmission frequencies and transmits information to pairs of transmitters 5 and receivers 8, the inputs (outputs) of which are connected to the outputs of a certain space-time Alamouti encoder 4 (Alamouti decoder 9) over a time interval not exceeding the stationary time of the communication channel. After a working time interval less than or equal to the stationary time of the communication channel, the time-frequency matrix generator 13 generates a new column of the time-frequency matrix with new values of operating frequencies. Next, this process is repeated for the duration of the radio exchange, thereby providing radio exchange with pseudo-random tuning of operating frequencies and using MIMO technology. The condition of orthogonality of the frequencies of the subcarriers of all pairs of transmitters 5 (all elements of the column of the time-frequency matrix consisted of orthogonal frequencies) ensures the preservation of a given level of noise immunity, due to the absence of frequency correlation in the operating time interval. The condition that the frequencies of the subcarriers of all pairs of transmitters 5 do not fall within the range of prohibited frequencies also ensures that the specified level of noise immunity is maintained, due to the fact that radio exchange is not carried out at frequencies at which the frequency response of the channel has extremely low values. The requirement that for a specific pair of transmitters 5 a new transmission frequency be formed after each working period of time ensures noise immunity of data transmission by changing the transmission frequency after each working time interval.

Периодичность поступления информации на формирователь частотно-временных матриц 13 о результате зондирования ионосферы выбирается, исходя из времени стационарности декаметрового канала связи. В соответствии с проведенными исследованиями [2-5] интервал стационарности декаметрового канала составляет от пяти минут до одного часа. The frequency of receipt of information to the generator of time-frequency matrices 13 about the result of ionospheric sounding is selected based on the stationary time of the decameter communication channel. In accordance with studies [2-5], the stationary interval of the decameter channel ranges from five minutes to one hour.

Пример достижения технического результата.An example of achieving a technical result.

Как известно, основной целью внедрения технологии MIMO является повышение спектральной эффективности в условиях повышенного спроса на частотный ресурс.As is known, the main goal of introducing MIMO technology is to increase spectral efficiency in conditions of increased demand for frequency resources.

Суть технологии MIMO заключается в использовании нескольких передающих антенн и нескольких приемных антенн для организации радиоканала на одной несущей частоте в неоднородных средах распространения радиоволн, вызывающих замирания сигналов в точке приема.The essence of MIMO technology is the use of multiple transmitting antennas and several receiving antennas to organize a radio channel on one carrier frequency in inhomogeneous environments of radio wave propagation, causing signal fading at the receiving point.

Реализация приема в таких условиях основывается на обеспечении разноса по одному или нескольким одновременно параметрам - пространству, поляризации или времени.The implementation of reception in such conditions is based on ensuring diversity in one or several simultaneous parameters - space, polarization or time.

В качестве положительного эффекта в MIMO каналах может быть:A positive effect in MIMO channels can be:

- повышение пропускной способности канала относительно каналов с одной приемной и одной передающей антеннами;- increasing the channel capacity relative to channels with one receiving and one transmitting antennas;

- повышение помехозащищенности в каналах с замираниями;- increasing noise immunity in fading channels;

- пространственное мультиплексирование разных абонентов;- spatial multiplexing of different subscribers;

- обеспечение пространственной избирательности за счет формирования диаграммы направленности.- ensuring spatial selectivity due to the formation of a radiation pattern.

Технология MIMO получила активное развитие в высокочастотных системах связи, таких как WiFi, LTE и др. Одним из проблемных вопросов применения MIMO в каналах декаметрового диапазона является сложность в построении антенных систем, обеспечивающих некоррелированность замираний на разных антеннах по причине необходимости большого разноса (более 100 метров), обусловленного длиной волны. Особо остро данная проблема стоит в случае организации канала между подвижными объектами. Наравне с вышеуказанной проблемой также большие сложности вызывает вопрос увеличения пропускной способности MIMO канала связи декаметрового диапазона из большой избыточности в кодировании поступающих на вход MIMO кодера символов при количестве приемных и передающих антенн больше двух. MIMO technology has been actively developed in high-frequency communication systems, such as WiFi, LTE, etc. One of the problematic issues of using MIMO in decameter range channels is the difficulty in building antenna systems that ensure uncorrelated fading on different antennas due to the need for a large separation (more than 100 meters ), determined by the wavelength. This problem is especially acute in the case of organizing a channel between moving objects. Along with the above problem, the issue of increasing the capacity of a MIMO communication channel in the decameter range also causes great difficulties due to the large redundancy in coding the symbols arriving at the input of the MIMO encoder when the number of receiving and transmitting antennas is more than two.

В заявленном способе используется пространственно-временной кодер 4 и декодер 9 Аламоути, при этом, код Аламоути является простейшим пространственно-временным кодом, который реализует процесс кодирования в соответствии с фиг. 2. Данный код предназначен для работы на двух передающих антеннах 6, с использованием которых за два тактовых интервала и передается два комплексных информационных символа. Таким образом, данный код обладает скоростью, под которой понимается отношение числа передаваемых символов к числу тактовых интервалов:The claimed method uses a space-time encoder 4 and an Alamouti decoder 9, while the Alamouti code is the simplest space-time code that implements the encoding process in accordance with FIG. 2. This code is designed to work on two transmitting antennas 6, using which two complex information symbols are transmitted in two clock intervals. Thus, this code has a speed, which is understood as the ratio of the number of transmitted symbols to the number of clock intervals:

. .

Доказано, что код Аламоути является уникальным по так называемому ранговому критерию, т.е. он имеет максимальный порядок разнесения и обладает скоростью . Коды для большего числа антенн, обеспечивающие максимальный порядок разнесения обладают скоростью , за исключением нескольких кодов для числа передающих антенн 6 и , которые обладают скоростью кода . Таким образом, повышение помехозащищенности обеспечивается за счет снижения пропускной способности. Например, код для числа передающих антенн 6 и четырех предаваемых символов имеет следующий вид (фиг. 3):It has been proven that the Alamouti code is unique according to the so-called rank criterion, i.e. it has maximum diversity order and has speed . Codes for a larger number of antennas, providing maximum diversity order, have a speed , except for a few codes for the number of transmitting antennas 6 And , which have code speed . Thus, increasing noise immunity is achieved by reducing throughput. For example, the code for the number of transmitting antennas is 6 and four transmitted symbols has the following form (Fig. 3):

В соответствии с заявленным способом предлагается, при наличии свободных частот организовать передачу следующим образом: перед пространственно-временным кодом добавляется последовательно-параллельный преобразователь 3, который разбивает последовательный поток информационных символов по следующей схеме (пример для замены пространственно-временного кода для и 4-х передаваемых символов):In accordance with the stated method, it is proposed, subject to the availability of free frequencies organize the transfer as follows: Before the space-time code, a serial-parallel converter 3 is added, which splits the serial stream of information symbols according to the following scheme (an example for replacing the space-time code for and 4 transmitted characters):

Четыре антенны делятся попарно. На каждую пару антенн работает свой пространственно-временной кодер, реализующий код Аламоути (фиг. 4). Тогда на первую пару антенн, работающих на частоте , подается следующая матрица:The four antennas are divided in pairs. Each pair of antennas has its own space-time encoder that implements the Alamouti code (Fig. 4). Then for the first pair of antennas operating at the frequency , the following matrix is supplied:

а на вторую пару антенн, работающих на частоте , подается матрица:and to the second pair of antennas operating at the frequency , the matrix is supplied:

При условии ортогональности частот и , первая и вторая матрицы будут переданы без взаимного влияния.Under the condition of orthogonality of frequencies And , the first and second matrices will be transmitted without mutual influence.

В таком случае реализуется сокращение числа тактовых интервалов для передачи 4-х символов с 8 (для кода , фиг. 3) до 2 (фиг. 4), при условии сохранения максимального разноса передачи (2 по антеннам и 2 по частоте), что равнозначно увеличению пропускной способности общего многочастотного MIMO радиоканала в 4 раза.In this case, a reduction in the number of clock intervals for transmitting 4 symbols from 8 is implemented (for the code , fig. 3) to 2 (Fig. 4), provided that the maximum transmission spacing is maintained (2 by antennas and 2 by frequency), which is equivalent to increasing the capacity of the general multi-frequency MIMO radio channel by 4 times.

При этом, для обеспечения помехозащищенности - в рамках заявленного способа, предлагается использование псевдослучайной перестройки рабочих частот. В начальный момент времени перед осуществлением радиообмена на основе псевдослучайного алгоритма формирователем частотно временной матрицы 13 на приемной стороне были выбраны ортогональные частоты 10375 Гц и 13645 Гц. Однако на основе информации, которая поступила по результатам зондирования ионосферы, частоты попадают в интервал частотной корреляции замираний. В связи с чем, частота 13645 Гц отнесена программно-аппаратным комплексом к запрещенной и была заменена на частоту 13450 Гц (которая также ортогональна частоте 10375 Гц). После того, как был сформирован столбец частотно-временной матрицы, информация о частотах была передана по отдельному (служебному) каналу связи на формирователь частотно-временных матриц 13 на передающей стороне, для синхронизации частот приема и передачи. Далее радиообмен в течении рабочего интервала времени равному 10 секундам осуществлялся на указанных частотах. После чего формирователь частотно-временных матриц 13 выдал новые частоты 11325 Гц и 14625 Гц, ортогональные друг другу и не являющимися запрещенными. В итоге после 30 смен частот (5 минут - время стационарности канала связи), пришли обновленные данные по зондированию ионосферы, и для следующего периода стационарности интервал частотной корреляции изменился. Последующие 30 столбов частотно временной матрицы были сформированы с данным учетом. Пример сформированной частотно-временной матрицы представлен в таблице 1.At the same time, to ensure noise immunity, within the framework of the claimed method, it is proposed to use pseudo-random tuning of operating frequencies. At the initial moment of time before radio exchange based on a pseudo-random algorithm, orthogonal frequencies of 10375 Hz and 13645 Hz were selected by the shaper of the time-frequency matrix 13 on the receiving side. However, based on the information received from the results of ionospheric sounding, the frequencies fall into the frequency correlation interval of fading. In this connection, the frequency of 13645 Hz was classified as prohibited by the hardware and software complex and was replaced by a frequency of 13450 Hz (which is also orthogonal to the frequency of 10375 Hz). After the column of the time-frequency matrix was generated, the frequency information was transmitted via a separate (service) communication channel to the time-frequency matrix generator 13 on the transmitting side to synchronize the reception and transmission frequencies. Next, radio exchange during a working time interval of 10 seconds was carried out at the indicated frequencies. After which the generator of frequency-time matrices 13 produced new frequencies of 11325 Hz and 14625 Hz, orthogonal to each other and not forbidden. As a result, after 30 frequency changes (5 minutes - the time of stationarity of the communication channel), updated data on ionospheric sounding arrived, and for the next period of stationarity the frequency correlation interval changed. The next 30 columns of the time-frequency matrix were formed taking this into account. An example of the generated time-frequency matrix is presented in Table 1.

Таблица 1Table 1 Рабочие интервалы времени
(каждый интервал в соответствии с примером равен 10 секундам)
Working time intervals
(each interval according to the example is 10 seconds)
11 22 33 44 55 ... 30thirty 3131 f1 f 1 1037510375 1132511325 1175011750 1234012340 1560015600 ... 1754017540 1355013550 f2 f 2 1345013450 1462514625 1482514825 1345013450 1037510375 ... 95809580 1445014450

Таким образом, достигается заявленный технический результат повышение помехозащищенности за счет псевдослучайной перестройки рабочих частот; сохранение высокого уровня помехозащищенности также достигается за счет поступления информации по результатом зондирования ионосферы не реже чем раз за период стационарности ДКМВ канала связи и использованию в частотно-временной матрице ортогональных и незапрещенных частот.Thus, the declared technical result is achieved: increasing noise immunity due to pseudo-random tuning of operating frequencies; maintaining a high level of noise immunity is also achieved due to the receipt of information on the results of ionospheric sounding at least once during the period of stationarity of the HFCM communication channel and the use of orthogonal and non-forbidden frequencies in the time-frequency matrix.

Пример технической реализации заявленного способаAn example of technical implementation of the claimed method

Источник данных 1 осуществляет передачу информации на расстояние R = 2000 км из северных широт в среднюю полосу из района размещения радиоприемников в район размещения радиопередатчиков. Система связи организована в соответствии с четырьмя передающими 6 и четырьмя приемными 7 антеннами. В районе размещения радиопередатчиков и районе размещения радиоприемников антенны, работающие на разных частотах f 1, f 2, разнесены друг от друга на расстояние в 150 м. Антенны, работающие на одинаковых частотах, разнесены друг от друга на расстояние 5 м. Для реализации функциональных элементов низкочастотного радиопередающего 2 и радиоприемного 11 трактов используется модернизированное модемное оборудование, разработанное АНО «ИИФ», реализованное на базе цифровых сигнальных процессоров отечественного производства со скоростью передачи 3,6 кбит/с и оригинальным протоколом связи с наращиваемой избыточностью помехоустойчивого кодирования и с адаптацией по скорости передачи данных во время сеанса связи. В качестве пространственно-временных кодеров 5 и декодеров 9 Аламоути, последовательно-параллельного 3 и параллельно-последовательного 10 преобразователей, а также формирователей частотно-временных матриц 13 на приемной и передающей сторонах - используются отдельные аппаратно-программные вычислительные устройства, интегрированные в низкочастотный радиопередающий и радиоприёмный тракты. В качестве передатчиков 5 используются типовые радиопередатчики ПКМ-5 с интегрированными усилителями мощности и синтезаторами частот; в качестве приемников 8 используются типовые радиоприёмники Р-160П (Р-170); в качестве предающих 6 и приемных 7 антенн используются наклонные дипольные антенны Д2х40. Интеграция низкочастотных и высокочастотных трактов реализована посредством программно-аппаратных устройств с аналогово-цифровыми и цифро-аналоговыми преобразователями.Data source 1 transmits information over a distance of R = 2000 km from northern latitudes to the middle zone from the area where radio receivers are located to the area where radio transmitters are located. The communication system is organized in accordance with four transmitting 6 and four receiving 7 antennas. In the area where radio transmitters are located and the area where radio receivers are located, antennas operating at different frequencies f 1 , f 2 are spaced 150 m apart from each other. Antennas operating at the same frequencies are spaced 5 m apart from each other. To implement functional elements Low-frequency radio transmitting 2 and radio receiving 11 paths use modernized modem equipment developed by ANO "IIF", implemented on the basis of domestically produced digital signal processors with a transmission speed of 3.6 kbit/s and an original communication protocol with increasing redundancy of noise-resistant coding and with adaptation to transmission speed data during a communication session. Separate hardware-software computing devices integrated into the low-frequency radio transmitting and radio receiving paths. As transmitters 5, standard PKM-5 radio transmitters with integrated power amplifiers and frequency synthesizers are used; standard radio receivers R-160P (R-170) are used as receivers 8; Inclined dipole antennas D2x40 are used as transmitting 6 and receiving 7 antennas. Integration of low-frequency and high-frequency paths is realized through software and hardware devices with analog-to-digital and digital-to-analog converters.

Список использованных источниковList of sources used

1. Пашинцев В.П., Коваль С.А., Цимбал В.А., Тоискин В.Е., Сенокосов М.А., Скорик А.Д. Структурно-многолучевой подход к разработке пространственно-временной модели одномодового декаметрового канала связи с диффузной многолучевостью. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2022. №6. Https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.6.31. Pashintsev V.P., Koval S.A., Tsimbal V.A., Toiskin V.E., Senokosov M.A., Skorik A.D. Structural multipath approach to the development of a spatiotemporal model of a single-mode decameter communication channel with diffuse multipath. Journal of Radioelectronics [electronic journal]. 2022. No. 6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.6.3

2. Альперт Я.Л. Распространение радиоволн и ионосфера. М.: Изд-во АН СССР, 1960.2. Alpert Ya.L. Radio wave propagation and the ionosphere. M.: Publishing House of the USSR Academy of Sciences, 1960.

3. Алимов В.А. О стационарности процесса рассеяния коротких радиоволн в ионосфере // Известия вузов. Радиофизика. 1974. Т. 17. № 19.3. Alimov V.A. On the stationarity of the process of scattering short radio waves in the ionosphere // News of universities. Radiophysics. 1974. T. 17. No. 19.

4. МККР. Документы XI Пленарной ассамблеи. Осло, 1966. Т. 2 М.: Связь, 1969. 4. ICKR. Documents of the XI Plenary Assembly. Oslo, 1966. T. 2 M.: Communication, 1969.

5. Чернов Ю.А. Специальные вопросы распространения радиоволн в сетях связи и радиовещания. М.: Техносфера, 2018. - 688 с. ISBN 978-5-94836-503-9.5. Chernov Yu.A. Special issues of radio wave propagation in communication and broadcasting networks. M.: Tekhnosphere, 2018. - 688 p. ISBN 978-5-94836-503-9.

Claims (2)

1. Способ радиосвязи с технологией MIMO и псевдослучайной перестройкой рабочих частот, характеризующийся тем, что на передающей стороне формируют пары передающихся параллельно комплексных символов, каждую сформированную пару символов кодируют пространственно-временным кодом Аламоути, формируя выходную матрицу, элементы верхних и нижних строк выходной матрицы из сформированной пары символов передают через пространственно-разнесенные антенны, элементы выходных матриц сформированных пар параллельно передающихся модулированных символов передают посредством различных поднесущих, частоты поднесущих формируют псевдослучайным образом на основании данных из столбцов частотно-временной матрицы, в которой частоты поднесущих сформированных пар параллельно передающихся модулированных символов ортогональны друг другу и не попадают в интервал частотной корреляции замираний, при этом информация об интервале частот корреляции замираний поступает на формирователь частотно-временной матрицы по результатам зондирования ионосферы с периодичностью, не реже чем длительность интервала стационарности декаметрового канала связи, ведение радиообмена на сформированных частотах поднесущих осуществляют в течение времени, не превышающего длительности интервала стационарности декаметрового канала связи, после чего осуществляют переход на вновь сформированные частоты поднесущих в соответствии со значениями в столбцах частотно-временной матрицы.1. A method of radio communication with MIMO technology and pseudo-random tuning of operating frequencies, characterized by the fact that on the transmitting side pairs of complex symbols transmitted in parallel are formed, each generated pair of symbols is encoded with the space-time Alamouti code, forming an output matrix, elements of the upper and lower rows of the output matrix from the formed pair of symbols is transmitted through spatially separated antennas, the elements of the output matrices of the formed pairs of parallel transmitted modulated symbols are transmitted via different subcarriers, the frequencies of the subcarriers are formed in a pseudo-random manner based on data from the columns of the time-frequency matrix, in which the frequencies of the subcarriers of the formed pairs of parallel transmitted modulated symbols are orthogonal each other and do not fall into the fading frequency correlation interval, while information about the fading correlation frequency interval is supplied to the time-frequency matrix generator based on the results of ionospheric sounding with a frequency no less than the duration of the stationarity interval of the decameter communication channel, radio exchange is carried out at the generated subcarrier frequencies for a time not exceeding the duration of the stationary interval of the decameter communication channel, after which the transition to the newly formed subcarrier frequencies is carried out in accordance with the values in the columns of the time-frequency matrix. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что длительность интервала стационарности декаметрового канала связи составляет от пяти минут до одного часа.2. The method according to claim 1, characterized in that the duration of the stationary interval of the decameter communication channel is from five minutes to one hour.
RU2023111869A 2023-05-05 Method of radio communication with mimo technology and pseudo-random tuning of operating frequencies RU2804518C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2804518C1 true RU2804518C1 (en) 2023-10-02

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1326165A1 (en) * 1984-11-27 1999-10-10 В.П. Данилов DEVICE FOR DISTRIBUTING INFORMATION
US20060008021A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-12 Nokia Corporation Reduction of self-interference for a high symbol rate non-orthogonal matrix modulation
RU2432683C2 (en) * 2007-05-08 2011-10-27 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Diversity scheme when transmitting with several antennae
RU2503129C2 (en) * 2004-01-13 2013-12-27 Квэлкомм Инкорпорейтед Data transmission with spatial spreading in mimo communication system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1326165A1 (en) * 1984-11-27 1999-10-10 В.П. Данилов DEVICE FOR DISTRIBUTING INFORMATION
RU2503129C2 (en) * 2004-01-13 2013-12-27 Квэлкомм Инкорпорейтед Data transmission with spatial spreading in mimo communication system
US20060008021A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-12 Nokia Corporation Reduction of self-interference for a high symbol rate non-orthogonal matrix modulation
RU2432683C2 (en) * 2007-05-08 2011-10-27 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Diversity scheme when transmitting with several antennae

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10277374B2 (en) Methods and systems for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) multiple zone partitioning
KR101500772B1 (en) Method and apparatus for transmitting and receiving data using multiple antennas transmit diversity scheme
KR100904470B1 (en) Pattern diversity to support a mimo communications system and associated methods
CN101185259B (en) Systems and methods for beamforming feedback in multi antenna communication systems
TWI387233B (en) A method for transmitting a signal in multi-antenna communication system
CN101563952B (en) A method of transmitting data by utilizing resources in hybrid automatic request operations
KR102508858B1 (en) Method and Apparatus for Transmitting Diversity
CN104823384A (en) System and method for open-loop MIMO communications in SCMA communications system
CN102577486A (en) Wireless communication system, communication apparatus, wireless communication method and terminal apparatus
CN101971518A (en) Antenna mapping in a mimo wireless communication system
CN102461249A (en) Communication system, communication apparatus and communication method
KR20100014333A (en) Efficient uplink feedback in a wireless communication system
CN102804658A (en) Wireless base station device, mobile station device, and wireless communication method
CN101978616B (en) Method and device for cyclic delay mapping for the signal in the multi-antenna transmitter
CN102474382B (en) Wireless communication device and wireless communication method
KR20150024109A (en) Method And Apparatus For Transmitting And Receiving Signal Based On Multi-Antenna
RU2804518C1 (en) Method of radio communication with mimo technology and pseudo-random tuning of operating frequencies
CN101141231A (en) Space-domain multiplexing MIMO MC-DS-CDMA system uplink transmitting and receiving method
CN111342868B (en) Large-scale MIMO transmission method and device
RU2799577C1 (en) Method for data transmission over spatially distribute radio transmitters
KR101422026B1 (en) A method for transmitting/receiving signal in a Multiple Input Multiple Output system
KR101108054B1 (en) Method of transmitting preamble and apparatus for transmitting data in MIMO-OFDM system
RU2402163C2 (en) Systems and methods for generation of antenna directivity patterns in systems of communication with multiple inputs and multiple outputs