RU2459359C1 - Method to generate channel signals and device that implements it - Google Patents

Method to generate channel signals and device that implements it Download PDF

Info

Publication number
RU2459359C1
RU2459359C1 RU2011135556/08A RU2011135556A RU2459359C1 RU 2459359 C1 RU2459359 C1 RU 2459359C1 RU 2011135556/08 A RU2011135556/08 A RU 2011135556/08A RU 2011135556 A RU2011135556 A RU 2011135556A RU 2459359 C1 RU2459359 C1 RU 2459359C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
eigenvectors
output
matrices
input
subband
Prior art date
Application number
RU2011135556/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Георгиевич Жиляков (RU)
Евгений Георгиевич Жиляков
Сергей Павлович Белов (RU)
Сергей Павлович Белов
Дмитрий Игоревич Ушаков (RU)
Дмитрий Игоревич Ушаков
Денис Владимирович Урсол (RU)
Денис Владимирович Урсол
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет"
Priority to RU2011135556/08A priority Critical patent/RU2459359C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2459359C1 publication Critical patent/RU2459359C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: information technologies.
SUBSTANCE: device that implements the Method to generate channel OFDM signals comprises a source of information, a unit comprising a converter of serial symbols into parallel ones and an expander, a unit to insert a protective interval and a quadrature modulator comprising two digital-to-analog converters, two multipliers, a bearing oscillation generator, a device of phase shift by π/2, a summator, a unit of signal generation on the basis of internal vectors of subband matrices, which includes a generator of internal vectors of subpolar matrices, a device to control the generator of the internal vectors of subband matrices, J multipliers to multiply n arriving parallel information symbols to internal vectors of subpolar matrices and the summator.
EFFECT: increased number of channels simultaneously transferring data in a dedicated frequency range and reduction of interference noise of radio communication systems.
2 cl, 5 dwg

Description

Изобретения относятся к области радиосвязи, а именно к беспроводной связи с частотным разделением, и могут быть использованы для цифрового формирования канальных сигналов.The invention relates to the field of radio communications, namely to wireless communication with frequency division, and can be used for digital generation of channel signals.

Известен способ формирования канальных сигналов [1], в системах с частотным разделением, реализуемый путем дискретизации с частотой fд=8 кГц, входных речевых сообщений (имеющих частоту fв=4 кГц), поступающих от М абонентов на соответствующий каждому из них вход одного из М параллельно подключенных каналов, последующего представления каждого квантованного значения отсчета речевого сообщения, в каждом из М параллельно подключенных каналов, в 8-разрядный сигнал с ИКМ, который модулирует в фазовом модуляторе различные для каждого из М каналов несущие частоты методом ФМ-4, с выхода каждого из М каналов фазоманипулированные сигналы, после прохождения схемы объединения каналов, поступают на вход оконечного каскада передающего устройства.A known method of generating channel signals [1], in systems with frequency separation, implemented by sampling with a frequency f d = 8 kHz, input voice messages (having a frequency f in = 4 kHz), received from M subscribers to the corresponding input of one of them from M parallel-connected channels, the subsequent presentation of each quantized value of the count of the voice message, in each of M parallel-connected channels, into an 8-bit PCM signal that modulates in the phase modulator different for each of M channels carrier frequencies using the FM-4 method, from the output of each of the M channels the phase-shifted signals, after passing through the channel combining circuit, are fed to the input of the terminal stage of the transmitting device.

Указанный способ не позволяет наилучшим образом использовать выделенные частотные ресурсы при формировании канальных сигналов в системах с частотным разделением, так как для уменьшения взаимного влияния между соседними каналами необходимо вводить защитные интервалы, что является недостатком этого устройства.The specified method does not allow the best use of the allocated frequency resources in the formation of channel signals in systems with frequency separation, since in order to reduce the mutual influence between adjacent channels, it is necessary to introduce guard intervals, which is a disadvantage of this device.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ формирования канальных сигналов, использующий ортогональное уплотнение с частотным разделением OFDM и устройство, его реализующее [2].The closest technical solution (prototype) is a method of generating channel signals using orthogonal frequency division multiplexing OFDM and a device that implements it [2].

Известный способ осуществляется путем преобразования информационных символов, где символ - сигнал многопозиционной системы модуляции, содержащий информацию об объединенных в группы количестве бит и их комбинации, которому в зависимости от битовой комбинации присваивается определенное значение символа, и передают их на ортогональных поднесущих частотах. Способ осуществляют следующим образом.The known method is carried out by converting information symbols, where the symbol is a signal of a multi-position modulation system containing information about the number of bits combined in groups and their combinations, which, depending on the bit combination, is assigned a specific symbol value, and they are transmitted on orthogonal subcarrier frequencies. The method is as follows.

Представляют на передающей стороне информацию в виде совокупности из n последовательных информационных символов длительностью n*τ, где τ - длительность одного символа, преобразуют их в совокупность из n параллельных информационных символов длительностью τ каждый, которые затем преобразуют в параллельные информационные символы длительностью TS=n*τ каждый. Далее полученную совокупность обрабатывают алгоритмом обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ). Процедура ОБПФ позволяет вычислить значения канального сигнала в моменты времени [0 TS], т.е. суммирование гармонических составляющих, расположенных последовательно с шагом Δf в частотной области, причем Δf=1/TS, где TS - длительность сигнала, и модулированных информационными символами, причем вся полоса частот, выделенная для передачи, разделяется на n частотных интервалов шириной V=[-νi,-νi-1)∪[νi-1, νi) каждый, и, таким образом, каждый информационный символ передается в своем подканале. Применение процедуры ОБПФ позволяет произвести умножение каждого из предназначенных для передачи n информационных символов увеличенной длительности на соответствующую поднесущую частоту с фиксированным частотным шагом Δf без использования n умножителей и n генераторов поднесущих частот, что существенно упрощает схемотехническую реализацию передатчика и приемника системы связи, использующую OFDM. Далее осуществляют вставку защитного интервала и обработку квадратурным модулятором.Present on the transmitting side information in the form of a set of n consecutive information symbols of length n * τ, where τ is the duration of one symbol, they are converted into a set of n parallel information symbols of length τ each, which are then converted into parallel information symbols of duration T S = n * τ each. Next, the resulting set is processed by the inverse fast Fourier transform (IFFT) algorithm. The IFFT procedure allows calculating the values of the channel signal at time instants [0 T S ], i.e. summation of harmonic components arranged in series with a step Δf in the frequency domain, with Δf = 1 / T S , where T S is the signal duration, and modulated by information symbols, and the entire frequency band allocated for transmission is divided into n frequency intervals of width V = [-ν i , -ν i-1 ) ∪ [ν i-1 , ν i ) each, and thus, each information symbol is transmitted in its subchannel. The use of the IFFT procedure allows each of the n information symbols of increased duration to be multiplied by the corresponding subcarrier frequency with a fixed frequency step Δf without using n multipliers and n subcarrier generators, which greatly simplifies the circuitry of the transmitter and receiver of the communication system using OFDM. Next, the insertion of the guard interval and processing of the quadrature modulator.

Однако использование сигнально-кодовых конструкций в виде ортогонального базиса Фурье с прямоугольной формой модулирующего импульса не позволяет минимизировать частотно-временную локализацию формируемых канальных сигналов и, как следствие, их уровень внеполосных излучений, тем самым делая невозможным обеспечение минимальной чувствительности к межканальной и межсимвольной интерференции.However, the use of signal-code constructions in the form of an orthogonal Fourier basis with a rectangular shape of the modulating pulse does not allow minimizing the time-frequency localization of the generated channel signals and, as a result, their level of out-of-band emissions, thereby making it impossible to ensure minimal sensitivity to interchannel and intersymbol interference.

Известно устройство [3], осуществляющее техническую реализацию указанного способа, в состав которого входят последовательно соединенные источник информации 1, блок 2, включающий последовательно соединенные преобразователь последовательных символов в параллельные и расширитель, n выходов последнего соединены с соответствующими входами блока 3 обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ), первый и второй выходы которого соединены с соответствующими входами блока 4 вставки защитного интервала. Первый и второй выходы блока 4 соединены с соответствующими входами квадратурного модулятора, в состав которого входят два цифроаналоговых преобразователя 5 и 6, два умножителя 7 и 8, генератор 9 несущего колебания, устройство 10 сдвига фазы на π/2, сумматор 11, причем первый выход блока 4 соединен со входом цифроаналогового преобразователя 5, выход которого соединен с первым входом умножителя 7, а второй вход умножителя 7 соединен с выходом генератора 9. Второй выход блока 4 вставки защитного интервала соединен со входом второго цифроаналогового преобразователя 6, выход которого соединен с первым входом второго умножителя 8, а второй вход умножителя 8 соединен с выходом устройства 10 сдвига фазы на π/2, вход которого соединен с выходом генератора 9. Выходы умножителей 7 и 8 соединены с соответствующими входами сумматора 11, на выходе которого окончательно формируется канальный сигнал на заданной несущей частоте.A device [3] is known that implements the technical implementation of this method, which includes a series-connected information source 1, block 2, which includes a series-connected converter of consecutive symbols in parallel and an expander, n outputs of the latter are connected to the corresponding inputs of block 3 of the inverse fast Fourier transform ( OBPF), the first and second outputs of which are connected to the corresponding inputs of the block 4 inserts the protective interval. The first and second outputs of block 4 are connected to the corresponding inputs of the quadrature modulator, which includes two digital-to-analog converters 5 and 6, two multipliers 7 and 8, a carrier oscillator 9, a phase shift device 10 by π / 2, an adder 11, and the first output unit 4 is connected to the input of the digital-to-analog converter 5, the output of which is connected to the first input of the multiplier 7, and the second input of the multiplier 7 is connected to the output of the generator 9. The second output of the protective interval insert unit 4 is connected to the input of the second digital-to-analog converter 6, the output of which is connected to the first input of the second multiplier 8, and the second input of the multiplier 8 is connected to the output of the device 10 phase shift by π / 2, the input of which is connected to the output of the generator 9. The outputs of the multipliers 7 and 8 are connected to the corresponding inputs of the adder 11, the output of which finally forms a channel signal at a given carrier frequency.

Недостатки данного устройства соответствуют недостаткам способа, который на нем реализован, и подтверждаются энергетическими спектрами на фигуре 4.The disadvantages of this device correspond to the disadvantages of the method that is implemented on it, and are confirmed by the energy spectra in figure 4.

Задачей предлагаемых изобретений является создание способа и устройства для его реализации, обеспечивающих формирование канальных сигналов OFDM с уровнем внеполосных излучений не выше минус 65-70 дБ в системах связи с частотным уплотнением.The objective of the invention is the creation of a method and device for its implementation, providing the formation of OFDM channel signals with an out-of-band emission level not higher than minus 65-70 dB in communication systems with frequency multiplexing.

Техническим результатом использования предложенных изобретений является увеличение количества каналов, одновременно передающих информацию в выделенном частотном диапазоне, примерно на 20% и снижение интерференционных помех систем радиосвязи.The technical result of using the proposed inventions is to increase the number of channels simultaneously transmitting information in the selected frequency range by about 20% and reducing interference interference from radio communication systems.

Поставленная задача достигается тем, что формирование канальных сигналов при передаче информации в режиме частотного уплотнения реализуется с использованием нового ортогонального сигнального базиса собственных векторов субполосных матриц, т.е. с учетом характерной особенности концентрации энергии собственного вектора в заданном частотном интервале.The problem is achieved in that the formation of channel signals during the transmission of information in the frequency compression mode is implemented using a new orthogonal signal basis of the eigenvectors of the subband matrices, i.e. taking into account the characteristic feature of the concentration of energy of the eigenvector in a given frequency range.

Для этого в известный способ формирования канальных сигналов OFDM, включающий представление на передающей стороне информации в виде совокупности n последовательных информационных символов длительностью n*τ, где τ - длительность одного символа, преобразование их в совокупность из N параллельных информационных символов длительностью τ каждый, последующее преобразование каждого символа длительностью τ в символ длительностью n*τ, каждый при условии N=n, вставку защитного интервала, обработку квадратурным модулятором, внесены следующие новые признаки:To do this, into a known method of generating OFDM channel signals, which includes representing on the transmitting side information in the form of a set of n consecutive information symbols of duration n * τ, where τ is the duration of one symbol, converting them into a set of N parallel information symbols with a duration of τ each, the subsequent transformation each symbol of duration τ to a symbol of duration n * τ, each subject to N = n, insertion of the guard interval, processing with a quadrature modulator, the following new Signs of:

- вместо процедуры ОБПФ перед вставкой защитного интервала формируют набор собственных векторов субполосной матрицы, из которых выбирают J таких векторов, собственные числа которых λi≈1, причем J=N;- instead of the IFFT procedure, before inserting the guard interval, a set of eigenvectors of the subband matrix is formed, from which J vectors are selected whose eigenvalues are λ i ≈1, moreover, J = N;

- умножают каждый из J полученных собственных векторов на соответствующий ему информационный символ, предназначенный для передачи по каналу связи и далее суммируют полученную совокупность модулированных собственных векторов.- multiply each of the J received eigenvectors by the corresponding information symbol for transmission over the communication channel and then summarize the resulting set of modulated eigenvectors.

Устройство, осуществляющее предложенный способ, вместо блока обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ) содержит блок формирования сигнала на основе собственных векторов субполосных матриц, в состав которого входит:The device that implements the proposed method, instead of the inverse fast Fourier transform (OBPF) block, contains a signal generation block based on eigenvectors of subband matrices, which includes:

- формирователь собственных векторов субполосных матриц, позволяющий обеспечить помехоустойчивость формируемых канальных сигналов не ниже, чем в прототипе, за счет свойства ортогональности формируемых собственных векторов;- shaper of the eigenvectors of the subband matrices, which ensures noise immunity of the generated channel signals no lower than in the prototype, due to the orthogonality property of the generated eigenvectors;

- устройство управления формирователем собственных векторов субполосных матриц, обеспечивающее выбор J собственных векторов с собственным числом λi≈1, что позволяет снизить уровень внеполосных излучений канального сигнала до минус 65-70 дБ;- a control device for the eigenvector of the subband matrices, which provides the choice of J eigenvectors with the eigenvalue λ i ≈1, which reduces the level of out-of-band emissions of the channel signal to minus 65-70 dB;

- J умножителей для умножения поступающих информационных символов на собственные векторы субполосных матриц, позволяющие использовать формируемые собственные векторы для передачи информации за счет их модуляции данными;- J multipliers for multiplying the incoming information symbols by eigenvectors of subband matrices, allowing the use of generated eigenvectors for transmitting information by modulating them with data;

- сумматор, объединяющий совокупность модулированных собственных векторов в реальный Rе и мнимый Im сигналы.- adder combining a set of modulated eigenvectors into real Re and imaginary Im signals.

Сущность изобретений поясняется изображениями, представленными на фигурах:The invention is illustrated by the images presented in the figures:

Фиг.1 - Схема прототипа;Figure 1 - Scheme of the prototype;

Фиг.2 - Схема предложенного устройства;Figure 2 - Scheme of the proposed device;

Фиг.3 - Схема блока формирования сигналов на основе собственных векторов субполосных матриц;Figure 3 - Block diagram of the signal generation based on the eigenvectors of the subband matrices;

Фиг.4 - Энергетический спектр канального сигнала, сформированного с использованием прототипа;Figure 4 - Energy spectrum of the channel signal generated using the prototype;

Фиг.5 - Энергетический спектр канального сигнала, сформированного с использованием предложенного устройства.Figure 5 - The energy spectrum of the channel signal generated using the proposed device.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

1. Информацию представляют в виде совокупности n последовательных информационных символов длительностью n*τ, где τ - длительность одного символа,1. Information is represented as a set of n consecutive information symbols of duration n * τ, where τ is the duration of one symbol,

2. Совокупность из n последовательных информационных символов длительностью n*τ преобразуют в совокупность из n параллельных символов длительностью τ каждый;2. A set of n consecutive information symbols of length n * τ is converted into a set of n parallel characters of duration τ each;

3. Полученные n параллельных информационных символов длительностью τ каждый преобразуют в n параллельных информационных символов длительностью n*τ каждый;3. The resulting n parallel information symbols of duration τ each are converted into n parallel information symbols of duration n * τ each;

4. Разделяют полосу частот, выделенную для передачи, на n частотных интервалов шириной V=[-νi,-νi-1)∪[νi-1i) каждый;4. Divide the frequency band allocated for transmission into n frequency intervals of width V = [- ν i , -ν i-1 ) ∪ [ν i-1 , ν i ) each;

5. Производят формирование собственных векторов субполосных матриц для заданных частотных интервалов согласно следующим выражениям

Figure 00000001
где
Figure 00000002
- собственные векторы субполосных матриц вида
Figure 00000003
, m,n=1,…,L c элементами вида;
Figure 00000004
5. Produce the formation of eigenvectors of subband matrices for given frequency intervals according to the following expressions
Figure 00000001
Where
Figure 00000002
- eigenvectors of subband matrices of the form
Figure 00000003
, m, n = 1, ..., L with elements of the form;
Figure 00000004

6. Осуществляю выборку собственных векторов согласно кртерию максимального собственного числа λi=1, т.е. оставляют J таких векторов, собственные числа которых λi≈1. Причем J=n,6. I select eigenvectors according to the criterion of the maximum eigenvalue λ i = 1, ie leave J vectors whose eigenvalues λ i ≈1. Moreover, J = n,

1. Производят умножение, предназначенных для передачи по каналу связи n информационных символов, на полученные J собственных векторов и последующее суммирование полученной совокупности модулиро

Figure 00000005
ванных собственных векторов согласно следующему выражению:1. The multiplication intended for the transmission of n information symbols over the communication channel by the received J eigenvectors and the subsequent summation of the resulting set are modulated
Figure 00000005
eigenvectors according to the following expression:

Figure 00000006
, где:
Figure 00000007
- сформированный канальный сигнал;
Figure 00000006
where:
Figure 00000007
- formed channel signal;

Figure 00000008
- последовательность информационных символов; [4]
Figure 00000008
- a sequence of information symbols; [four]

8. Выполняют вставку защитного интервала в начало сформированного сигнала, т.е. вставляют копию оконечного фрагмента сигнала в его начало;8. Insert the guard interval at the beginning of the generated signal, i.e. insert a copy of the terminal fragment of the signal at its beginning;

9. Обрабатывают в квадратурном модуляторе и передают в канал связи. Критериям «новизна» и «изобретательский уровень» предложенный способ соответствует благодаря наличию следующих признаков:9. Process in a quadrature modulator and transmit to the communication channel. The criteria of "novelty" and "inventive step" the proposed method meets due to the presence of the following features:

- формирование собственных векторов субполосных матриц Q для заданных частотных интервалов, согласно следующим выражениям

Figure 00000009
где- the formation of eigenvectors of subband matrices Q for given frequency intervals, according to the following expressions
Figure 00000009
Where

Figure 00000010
- собственные векторы субполоспых матриц вида
Figure 00000011
, m, n=1,…,L с элементами вида:
Figure 00000010
- eigenvectors of sub-half-matrix matrices of the form
Figure 00000011
, m, n = 1, ..., L with elements of the form:

Figure 00000012
Figure 00000012

- выборка собственных векторов согласно критерию максимального собственного числа λi=1, т.е. для передачи информации используются J собственных векторов, собственное число Х которых удовлетворяет условию λi≈1, причем J=n;- a sample of eigenvectors according to the criterion of the maximum eigenvalue λ i = 1, i.e. for information transfer, J eigenvectors are used, the eigenvalue X of which satisfies the condition λ i ≈1, moreover, J = n;

- умножение предназначенных для передачи по каналу связи n информационных символов на полученные J собственных векторов и последующее суммирование полученной совокупности модулированных собственных векторов согласно следующему выражению:- the multiplication of n information symbols intended for transmission over the communication channel by the received J eigenvectors and the subsequent summation of the resulting set of modulated eigenvectors according to the following expression:

Figure 00000013
, где: - сформированный канальный сигнал;
Figure 00000013
where: - formed channel signal;

Figure 00000015
- последовательность информационных символов.
Figure 00000015
- a sequence of information symbols.

Вышеперечисленные признаки позволяют формировать канальные сигналы при передаче информации в режиме частотного уплотнения, с минимальным уровнем внеполосных излучений за счет использования в качестве базисных функций собственных векторов субполосных матриц со значением собственного числа λi≈1, что подтверждается энергетическими спектрами, представленными на Фиг.5.The above-mentioned features make it possible to form channel signals during information transmission in the frequency compression mode, with a minimum level of out-of-band emissions due to the use of eigenvectors of sub-band matrices with eigenvalue λ i ≈ 1 as basic functions, which is confirmed by the energy spectra shown in Fig. 5.

Для реализации указанного способа предложено устройство формирования канальных сигналов OFDM с минимальным уровнем внеполосных излучений канального сигнала за пределами выделенного частотного диапазона (Фиг.2), включающее источник информации 1, выход которого подключен ко входу блока 2, включающего преобразователь последовательных символов в параллельные и расширитель, выходы последнего соединены с соответствующими входами блока 12 формирования сигнала на основе собственных векторов субполосных матриц, первый и второй выходы которого соединены с соответствующими входами блока 4 вставки защитного интервала, первый и второй выходы которого соединены с соответствующими входами квадратурного модулятора, в состав которого входят два цифроаналоговых преобразователя 5 и 6, два умножителя 7 и 8, генератор 9 несущего колебания, устройство 10 сдвига фазы на π/2, сумматор 11. Первый выход блока 4 соединен со входом цифроаналогового преобразователя 5, выход которого соединен с первым входом умножителя 7, а второй вход умножителя 7 соединен с выходом генератора, несущего колебания, 9. Второй выход блока 4 вставки защитного интервала соединен со входом второго цифроаналогового преобразователя 6, выход которого соединен с первым входом второго умножителя 8, а второй вход умножителя 8 соединен с выходом устройства 10 сдвига фазы на π/2, вход которого соединен с выходом генератора 9. Выходы умножителей 7 и 8 соединены с соответствующими входами сумматора 11, на выходе которого окончательно формируется канальный сигнал на заданной несущей частоте.To implement this method, a device is proposed for generating channel signals OFDM with a minimum level of out-of-band emissions of a channel signal outside the allocated frequency range (Figure 2), including an information source 1, the output of which is connected to the input of block 2, including a serial to parallel converter and an extender, the outputs of the latter are connected to the corresponding inputs of the signal generating unit 12 based on the eigenvectors of the subband matrices, the first and second outputs of which connected to the corresponding inputs of the guard interval insert unit 4, the first and second outputs of which are connected to the corresponding inputs of the quadrature modulator, which includes two digital-to-analog converters 5 and 6, two multipliers 7 and 8, a carrier oscillator 9, and a phase shift device 10 by π / 2, adder 11. The first output of block 4 is connected to the input of the digital-to-analog converter 5, the output of which is connected to the first input of the multiplier 7, and the second input of the multiplier 7 is connected to the output of the oscillating carrier, 9. Second the output of the guard interval insertion unit 4 is connected to the input of the second digital-to-analog converter 6, the output of which is connected to the first input of the second multiplier 8, and the second input of the multiplier 8 is connected to the output of the phase shift device 10 by π / 2, the input of which is connected to the output of the generator 9. The outputs of the multipliers 7 and 8 are connected to the corresponding inputs of the adder 11, the output of which finally forms a channel signal at a given carrier frequency.

Данная схема отличается от прототипа наличием блока 12 формирования сигнала на основе собственных векторов субполосных матриц в состав, которого входит:This scheme differs from the prototype in the presence of a block 12 for generating a signal based on eigenvectors of subband matrices, which includes:

- формирователь 13 собственных векторов субполосных матриц, позволяющий обеспечить помехоустойчивость формируемых канальных сигналов не ниже, чем в прототипе, за счет свойства ортогональности формируемых собственных векторов;- shaper 13 eigenvectors of subband matrices, which ensures noise immunity of generated channel signals no lower than in the prototype, due to the orthogonality property of generated eigenvectors;

- устройство 14 управления формирователем собственных векторов субполосных матриц, обеспечивающее снижение уровня внеполосных излучений канального сигнала до минус 65-70 дБ за счет выбора собственных векторов с собственным числом λi≈1;- device 14 for controlling the generator of eigenvectors of subband arrays, which reduces the level of out-of-band emissions of the channel signal to minus 65-70 dB by selecting eigenvectors with an eigenvalue λ i ≈1;

- J умножителей 15 для умножения поступающих n параллельных информационных символов длительностью n*τ каждый на собственные векторы субполосных матриц, позволяющие использовать формируемые собственные векторы для передачи информации за счет их модуляции данными;- J multipliers 15 for multiplying incoming n parallel information symbols of duration n * τ each by eigenvectors of subband matrices, allowing the use of generated eigenvectors to transmit information by modulating them with data;

- сумматор 16, объединяющий совокупность модулированных собственных векторов в реальный Rе и мнимый Im сигналы.- adder 16, combining a set of modulated eigenvectors into real Re and imaginary Im signals.

Перечисленные признаки в совокупности позволяют получить заявленный технический результат и из уровня техники не известны так же, как и влияние наличия этих признаков на увеличение количества каналов, одновременно передающих информацию в выделенном частотном диапазоне, примерно на 20% и снижение интерференционных помех систем радиосвязи за счет уменьшения уровня внеполосных излучений сигнала, что дает возможность признать их соответствующими критериям «новизна» и «изобретательский уровень».These features together allow you to get the claimed technical result and are not known from the prior art as well as the influence of the presence of these signs on the increase in the number of channels simultaneously transmitting information in the selected frequency range by about 20% and the reduction of interference interference of radio communication systems by reducing the level of out-of-band signal emissions, which makes it possible to recognize them as meeting the criteria of “novelty” and “inventive step”.

Предложенный способ реализуют на данном устройстве следующим образом. Информацию, подлежащую передаче через канал связи, представляют на передающей стороне в виде совокупности n последовательных информационных символов длительностью n*τ, где τ - длительность одного символа. Затем в блоке 2, содержащем преобразователь последовательных символов в параллельные и расширитель, происходит преобразование совокупности n последовательных информационных символов в совокупность из n параллельных информационных символов длительностью τ каждый с последующим преобразованием каждого n параллельного информационного символа длительностью τ в символ длительностью n*τ каждый. Далее каждый из N параллельных информационных символов длительностью n*τ поступает на соответствующий выход блока 2, причем количество выходов блока 2 равно количеству N параллельных информационных символов. С каждого выхода блока 2 параллельные информационные символы длительностью n*τ одновременно поступают на соответствующие входы блока 12 формирования сигнала на основе собственных субполосных матриц, т.е на первые входы умножителей 15, на вторые входы умножителей 15 поступают сигналы с соответствующих выходов блока 13 формирователя собственных векторов субполосных матриц, который управляется устройством 14 управления собственных субполосных матриц, назначение которого устанавливать параметры формируемых собственных векторов и проводить их выборку. С выходов умножителей 15 модулированные собственные векторы поступают на соответствующие входы сумматора 16, и затем с первого выхода сумматора 16 реальная составляющая объединенного сигнала Rе поступает на первый вход блока 4 вставки защитного интервала. Со второго выхода сумматора 16 мнимая составляющая объединенного сигнала Im поступает на второй вход блока 4 вставки защитного интервала. Далее сигналы с выходов блока 4 одновременно поступают на соответствующие входы квадратурного модулятора, в состав которого входят два цифроаналоговых преобразователя 5 и 8, два умножителя 6 и 9, генератор 7 несущего колебания, устройство 10 сдвига фазы на π/2, сумматор 11. Причем сигнал Rе с первого выхода блока 4 поступает на вход цифроаналогового преобразователя 5, а сигнал Im со второго выхода блока 4 на вход цифроаналогового преобразователя 6, где они преобразовываются в аналоговый вид. С выходов цифроаналогового преобразователя 5 и цифроаналогового преобразователя 6 сигналы поступают на входы соответствующих умножителей 7 и 8, в которых происходит умножение входного сигнала на несущее колебание заданной частоты, поступающее соответственно на умножитель 7 с генератора 9 несущего колебания, а на умножитель 8 с устройства 10 сдвига фазы на π/2. С выходов умножителей 7 и 8 получаемые сигналы одновременно поступают на соответствующие входы сумматора 11, таким образом, на выходе квадратурного модулятора окончательно формируется канальный сигнал OFDM на несущей частоте для передачи по каналу связи.The proposed method is implemented on this device as follows. The information to be transmitted through the communication channel is represented on the transmitting side as a set of n consecutive information symbols of duration n * τ, where τ is the duration of one symbol. Then, in block 2, which contains the converter of consecutive characters into parallel characters and an expander, the set of n consecutive information characters is converted into a set of n parallel information characters of duration τ each, followed by the conversion of each n parallel information character of duration τ into a character of duration n * τ each. Next, each of N parallel information symbols of duration n * τ is supplied to the corresponding output of block 2, and the number of outputs of block 2 is equal to the number of N parallel information symbols. From each output of block 2, parallel information symbols of duration n * τ simultaneously arrive at the corresponding inputs of signal generation block 12 based on their own subband matrices, i.e., at the first inputs of the multipliers 15, signals from the corresponding outputs of the block 13 of the own shaper are sent to the second inputs of the multipliers 15 vectors of subband matrices, which is controlled by the device 14 for controlling their own subband matrices, the purpose of which is to set the parameters of the generated eigenvectors their selection. From the outputs of the multipliers 15, the modulated eigenvectors are fed to the corresponding inputs of the adder 16, and then from the first output of the adder 16, the real component of the combined signal Re goes to the first input of the guard interval insert unit 4. From the second output of the adder 16, the imaginary component of the combined signal Im is fed to the second input of the guard interval insert unit 4. Next, the signals from the outputs of block 4 simultaneously arrive at the corresponding inputs of the quadrature modulator, which includes two digital-to-analog converters 5 and 8, two multipliers 6 and 9, a carrier oscillator 7, a device 10 for phase shift by π / 2, an adder 11. Moreover, the signal Re from the first output of block 4 goes to the input of the digital-to-analog converter 5, and the signal Im from the second output of block 4 to the input of the digital-to-analog converter 6, where they are converted to analog form. From the outputs of the digital-to-analog converter 5 and the digital-to-analog converter 6, the signals are supplied to the inputs of the corresponding multipliers 7 and 8, in which the input signal is multiplied by the carrier oscillation of a given frequency, which respectively comes to the multiplier 7 from the carrier oscillator 9, and to the multiplier 8 from the shift device 10 phase at π / 2. From the outputs of the multipliers 7 and 8, the received signals simultaneously arrive at the corresponding inputs of the adder 11, thus, at the output of the quadrature modulator, the channel signal OFDM is finally generated at the carrier frequency for transmission over the communication channel.

В результате использования предложенных технических решений благодаря применению нового ортогонального сигнального базиса собственных векторов субполосных матриц удается формировать канальные сигналы с минимальным уровнем внеполосных излучений за пределами выделенной полосы частот, что позволяет увеличить примерно на 20% количество каналов, одновременно передающих информацию в предоставленном частотном диапазоне, и, как следствие, снизить интерференционные помехи систем радиосвязи.As a result of using the proposed technical solutions through the use of a new orthogonal signal basis of eigenvectors of subband arrays, it is possible to generate channel signals with a minimum level of out-of-band emissions outside the allocated frequency band, which allows to increase by approximately 20% the number of channels simultaneously transmitting information in the provided frequency range, and as a result, reduce interference interference of radio communication systems.

Использованная литератураReferences

1. Томаси У. Электронные системы связи [Текст]. М.: Техносфера, 2007. - 1360 с.1. Thomasi W. Electronic Communication Systems [Text]. M .: Technosphere, 2007 .-- 1360 p.

2. IEЕЕ Std Р802.16-2004, IEEЕ Standart for Local and metropolitan area networks - Part 16: Air Interface for Fixed BWA Systems.2. IEEE Std P802.16-2004, IEEE Standart for Local and metropolitan area networks - Part 16: Air Interface for Fixed BWA Systems.

3. Шахнович И.В. Современные технологии беспроводной связи [Текст] - М.: Техносфера, 2004.3. Shakhnovich I.V. Modern technologies of wireless communication [Text] - M .: Technosphere, 2004.

4. Жиляков Е.Г. Вариационные метода анализа и построения функций по эмпирическим данным [Текст]: моногр. - Белгород: Изд-во БелГУ, 2007.4. Zhilyakov E.G. Variational methods of analysis and construction of functions according to empirical data [Text]: monograph. - Belgorod: BelSU Publishing House, 2007.

Claims (2)

1. Способ формирования канальных сигналов OFDM, включающий представление на передающей стороне информации в виде совокупности из n последовательных информационных символов длительностью n·τ, где τ - длительность одного символа, преобразование его в совокупность из n параллельных информационных символов длительностью τ каждый, а затем каждый символ n длительностью τ преобразуют в символы длительностью n·τ каждый; разделяют полосу частот, выделенную для передачи, на n частотных интервалов шириной V=[-νi,-νi-1)∪[νi-1i) каждый, осуществляют вставку защитного интервала и обработку квадратурным модулятором, отличающийся тем, что перед вставкой защитного интервала формируют набор собственных векторов для заданных частотных интервалов согласно следующим выражениям
Figure 00000016
, где
Figure 00000017
- собственные вектора субполосных матриц вида
Figure 00000018
, m, n=1, …, L с элементами вида;
Figure 00000019

из которых осуществляют выборку J таких собственных векторов, собственные числа которых λi=1, при условии J=n, затем производят умножение предназначенных для передачи по каналу связи n информационных символов длительностью n·τ на полученные J собственных векторов и последующее суммирование полученной совокупности модулированных собственных векторов согласно следующему выражению
Figure 00000020
, где
Figure 00000021
- сформированный канальный сигнал;
Figure 00000022
- последовательность информационных символов.
1. A method of generating OFDM channel signals, including representing on the transmitting side information in the form of a set of n consecutive information symbols of length n · τ, where τ is the duration of one symbol, converting it into a set of n parallel information symbols with a duration of τ each, and then each the symbol n of duration τ is converted into symbols of duration n · τ each; divide the frequency band allocated for transmission into n frequency intervals of width V = [- ν i , -ν i-1 ) ∪ [ν i-1 , ν i ) each, insert the guard interval and process the quadrature modulator, characterized in that before inserting the guard interval, a set of eigenvectors is formed for the given frequency intervals according to the following expressions
Figure 00000016
where
Figure 00000017
- eigenvectors of subband matrices of the form
Figure 00000018
, m, n = 1, ..., L with elements of the form;
Figure 00000019

from which J such eigenvectors are sampled, the eigenvalues of which λ i = 1, provided J = n, then the multiplication of n information symbols intended for transmission through the communication channel n of duration n · τ by the received J eigenvectors and subsequent summation of the resulting modulated set eigenvectors according to the following expression
Figure 00000020
where
Figure 00000021
- formed channel signal;
Figure 00000022
- a sequence of information symbols.
2. Устройство формирования канальных сигналов OFDM, включающее источник информации, выход которого подключен к блоку, содержащему преобразователь последовательных символов в параллельные и расширитель, блок вставки защитного интервала и квадратурный модулятор, включающий два цифроаналоговых преобразователя, два умножителя, генератор несущего колебания, устройство сдвига фазы на π/2, сумматор, при этом первый выход блока вставки защитного интервала соединен со входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом первого умножителя, второй вход которого соединен с выходом генератора несущего колебания, а второй выход блока вставки защитного интервала соединен со входом второго цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом второго умножителя, второй вход которого соединен с выходом устройства сдвига фазы на π/2, вход которого соединен с выходом генератора несущего колебания, а выходы умножителей соединены с соответствующими входами сумматора, на выходе которого окончательно формируется канальный сигнал на заданной несущей частоте, отличающееся тем, что n выходов блока, содержащего преобразователь последовательных символов в параллельные и расширитель, подключены к соответствующим входам блока формирования сигнала на основе собственных векторов субполосных матриц, первый и второй выходы которого соединены с соответствующими входами блока вставки защитного интервала, при этом в состав блока формирования сигнала на основе собственных векторов субполосных матриц входит формирователь собственных векторов субполосных матриц, устройство управления формирователем собственных векторов субполосных матриц, J умножителей для умножения n поступающих параллельных информационных символов на собственные векторы субполосных матриц, сумматор. 2. An OFDM channel signal generating apparatus including an information source whose output is connected to a block containing a serial to parallel converter and an expander, a guard interval insert and a quadrature modulator, including two digital-to-analog converters, two multipliers, a carrier oscillator, a phase shift device on π / 2, the adder, while the first output of the protective interval insertion unit is connected to the input of the digital-to-analog converter, the output of which is connected to the first input the house of the first multiplier, the second input of which is connected to the output of the carrier oscillator, and the second output of the guard interval insert is connected to the input of the second digital-to-analog converter, the output of which is connected to the first input of the second multiplier, the second input of which is connected to the output of the phase shift device by π / 2 , the input of which is connected to the output of the carrier oscillator, and the outputs of the multipliers are connected to the corresponding inputs of the adder, the output of which finally forms a channel signal carrier frequency, characterized in that the n outputs of the block containing the serial to parallel converter and the expander are connected to the corresponding inputs of the signal conditioning block based on the eigenvectors of the subband matrices, the first and second outputs of which are connected to the corresponding inputs of the guard interval insert at the same time, the signal generation unit based on the eigenvectors of the subband matrices includes an eigenvector of the subband matrices, a control device eniya subband generator eigenvectors of matrices, J multipliers for multiplying the n parallel information symbols received on subband eigenvectors of matrices adder.
RU2011135556/08A 2011-08-25 2011-08-25 Method to generate channel signals and device that implements it RU2459359C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011135556/08A RU2459359C1 (en) 2011-08-25 2011-08-25 Method to generate channel signals and device that implements it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011135556/08A RU2459359C1 (en) 2011-08-25 2011-08-25 Method to generate channel signals and device that implements it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2459359C1 true RU2459359C1 (en) 2012-08-20

Family

ID=46936848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011135556/08A RU2459359C1 (en) 2011-08-25 2011-08-25 Method to generate channel signals and device that implements it

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2459359C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2542573C1 (en) * 2014-03-19 2015-02-20 Общество с ограниченной ответственностью "РВ-СИСТЕМС" Method and apparatus for orthogonal frequency division multiplexing
RU2579759C1 (en) * 2015-03-25 2016-04-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Method of forming noise-immune wideband signals
RU2599930C1 (en) * 2015-05-22 2016-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "РВ-СИСТЕМС" Method and device for recovery of transmitted information in orthogonal frequency-division multiplexing
RU178760U1 (en) * 2017-04-19 2018-04-18 Ооо "Рв-Системс" RECEIVER
WO2020005118A1 (en) * 2018-06-26 2020-01-02 Общество с ограниченной ответственностью "РВ-СИСТЕМС" Orthogonal frequency division multiplexing method and device for the implementation thereof
RU2713500C2 (en) * 2015-09-30 2020-02-05 Сони Корпорейшн Communication device, information processing device and communication method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009171169A (en) * 2008-01-16 2009-07-30 Nagaoka Univ Of Technology Mc-cdma code diversity communication system for wireless lan/ofdm
RU86064U1 (en) * 2008-11-17 2009-08-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Радиокомпоненты" MULTI-CHANNEL HF RANGE MODEM
US7593483B2 (en) * 2004-05-07 2009-09-22 Broadcom Corporation Nonlinear mapping in digital-to-analog and analog-to-digital converters
RU2406246C1 (en) * 2006-09-27 2010-12-10 Квэлкомм Инкорпорейтед Methods and device for configuring pilot symbol in wireless communication system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7593483B2 (en) * 2004-05-07 2009-09-22 Broadcom Corporation Nonlinear mapping in digital-to-analog and analog-to-digital converters
RU2406246C1 (en) * 2006-09-27 2010-12-10 Квэлкомм Инкорпорейтед Methods and device for configuring pilot symbol in wireless communication system
JP2009171169A (en) * 2008-01-16 2009-07-30 Nagaoka Univ Of Technology Mc-cdma code diversity communication system for wireless lan/ofdm
RU86064U1 (en) * 2008-11-17 2009-08-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Радиокомпоненты" MULTI-CHANNEL HF RANGE MODEM

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2542573C1 (en) * 2014-03-19 2015-02-20 Общество с ограниченной ответственностью "РВ-СИСТЕМС" Method and apparatus for orthogonal frequency division multiplexing
WO2015142221A1 (en) * 2014-03-19 2015-09-24 Общество с ограниченной ответственностью "РВ-СИСТЕМС" Orthogonal frequency division multiplexing method and device
RU2579759C1 (en) * 2015-03-25 2016-04-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Method of forming noise-immune wideband signals
RU2599930C1 (en) * 2015-05-22 2016-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "РВ-СИСТЕМС" Method and device for recovery of transmitted information in orthogonal frequency-division multiplexing
RU2713500C2 (en) * 2015-09-30 2020-02-05 Сони Корпорейшн Communication device, information processing device and communication method
RU178760U1 (en) * 2017-04-19 2018-04-18 Ооо "Рв-Системс" RECEIVER
WO2020005118A1 (en) * 2018-06-26 2020-01-02 Общество с ограниченной ответственностью "РВ-СИСТЕМС" Orthogonal frequency division multiplexing method and device for the implementation thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2459359C1 (en) Method to generate channel signals and device that implements it
Van De Beek Orthogonal multiplexing in a subspace of frequency well-localized signals
CN101232488B (en) Communication method capable of reducing peak average power ratio of OFDM system
KR20140053251A (en) Method of and apparatus for reducing papr in filter-bank multi-carrier system
JP4664409B2 (en) Method and apparatus for generating M-aryCPM waveform from PAM waveform superposition
JP2005304041A (en) Transmitter-receiver apparatus for fast frequency hopping by cyclic frequency pattern in orthogonal frequency division multiple connection system
CN103888404B (en) A kind of entire spectrum carrier modulating method based on frequency spectrum shift
CN101299735B (en) Method and system for estimating carrier frequency migration
WO2017121412A1 (en) Data modulation for use in multi-carrier system, demodulation method, frame generation method, and node
RU2542573C1 (en) Method and apparatus for orthogonal frequency division multiplexing
Balachander et al. Carrier frequency offset (CFO) synchronization and peak average power ratio (PAPR) minimization for energy efficient cognitive radio network (CRN) for 5G wireless communication
CN103152309B (en) Reduce the frequency domain autocorrelation matching system and method for the peak-to-average power ratio of ofdm system
Kumar et al. FBMC vs. OFDM: 5G mobile communication system
CN103152310B (en) Reduce the time domain autocorrelation matching system and method for the peak-to-average power ratio of ofdm system
RU2599930C1 (en) Method and device for recovery of transmitted information in orthogonal frequency-division multiplexing
CN101515826B (en) Method and device for generating self-adapting time slot without cyclic prefix of data symbol
KR100666689B1 (en) Real-time Peak-to-Average Power Reduction Method Using Phase Rotation and Selective Mapping Method and Data Transmission System Using the Same
CN105049128A (en) Method for embedding multi-carrier sound wave communication in audio playing
Wu et al. A sensing integrated DFT-spread OFDM system for terahertz communications
CN1984108A (en) Telecommunication system transceiver in transform domain and its realization
Mohammad et al. A combined PTS-SLM scheme for PAPR reduction in multicarrier systems
RU2702258C1 (en) Orthogonal frequency multiplexing method and its implementing device
KR20050081244A (en) Symbol timing synchronization method for ofdma based communication system
CN204517851U (en) A kind of non-orthogonal multi-carrier digital modulation and demodulating equipment
Nguyen et al. Improving the effectiveness of the multi-frequency signals application under conditions of amplitude limitation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140826