RU2649664C1 - Active distributed antenna system for a multiple random radio access of the diametric high-frequency band - Google Patents

Active distributed antenna system for a multiple random radio access of the diametric high-frequency band Download PDF

Info

Publication number
RU2649664C1
RU2649664C1 RU2017103873A RU2017103873A RU2649664C1 RU 2649664 C1 RU2649664 C1 RU 2649664C1 RU 2017103873 A RU2017103873 A RU 2017103873A RU 2017103873 A RU2017103873 A RU 2017103873A RU 2649664 C1 RU2649664 C1 RU 2649664C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
transmitting
radio
receiving
different
Prior art date
Application number
RU2017103873A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Евгеньевич Андреечкин
Владимир Васильевич Зайцев
Александр Михайлович Лихачёв
Андрей Сергеевич Присяжнюк
Сергей Прокофьевич Присяжнюк
Ирина Ярославовна Круковская
Ярослав Валентинович Круковский
Original Assignee
Сергей Прокофьевич Присяжнюк
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 Сергей Прокофьевич Присяжнюк filed Critical Сергей Прокофьевич Присяжнюк
Priority to RU2017103873A priority Critical patent/RU2649664C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2649664C1 publication Critical patent/RU2649664C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q23/00Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them

Abstract

FIELD: antenna equipment.
SUBSTANCE: invention relates to the equipment of active antennas for multiple random radio access systems. Active distributed antenna system comprises N frequency groups of receiving antenna elements different for different frequency receiving groups connected to the inputs of the corresponding unsteerable wideband receiving radio modules, different for different receiving frequency groups, while the input / output of each radio module connected to a high-speed data transmission bus, to which are connected a frequency and reception timing block, and a processing processor of received digital signals of the baseband, additionally connected to the local networks multiplexer of the reception center, one of the inputs / outputs of which is connected to a dedicated high-speed signal and data transmission channel between the receiving and transmitting radio centers; N frequency groups of transmitting antenna elements different for different frequency transmitting groups connected to the inputs of the corresponding unsteerable wideband transmitting radio modules for different transmitting frequency groups, wherein the input / output of each radio module is connected to a high-speed data transmission bus, to which the frequency and reception timing block, and the processor for generating transmitting digital signals of the baseband additionally connected to the multiplexer of the local network of the transmitting center, one of which inputs / outputs is connected to a dedicated high-speed signal and data transmission channel between the receiving and transmitting radio centers.
EFFECT: technical results are the use of an active distributed antenna system for organizing the multiple random radio access in the decametric high-frequency band and increasing the overlap factor of the service band.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к многолучевым, диапазонным и многоканальным интеллектуальным антенным системам расширенного ДКМВ диапазона для работы с использованием отражения радиоволн от ионосферного слоя F2. Изобретение может быть использовано для построения многоканальных региональных узлов случайного множественного радиодоступа с разнесенными приемным и передающим радиоцентрами и с радиусом зоны обслуживания каждого узла до 3000 км.The invention relates to multi-beam, band and multi-channel intelligent antenna systems of an expanded DKMV range for operation using reflection of radio waves from the ionospheric layer F2. The invention can be used to build multi-channel regional nodes of random multiple radio access with spaced receiving and transmitting radio centers and with a radius of the service area of each node up to 3000 km.
Техника интеллектуальных антенн является важным разделом в системах случайного множественного радиодоступа. Интеллектуальные антенны позволяют увеличивать пропускную способность системы, увеличивать зону уверенного приема, улучшать качественные характеристики каналов и т.д. Отличительной особенностью интеллектуальных антенн является возможность индивидуальной обработки сигналов приема и сигналов передачи для каждого антенного элемента из состава антенной системы. Интеллектуальные антенны широко используются для систем случайного множественного радиодоступа в диапазонах метровых и более коротких волн. В диапазоне ДКМВ их использование затруднено рядом обстоятельств.The technology of smart antennas is an important area in random multiple radio access systems. Intelligent antennas allow you to increase the throughput of the system, increase the coverage area, improve the quality characteristics of the channels, etc. A distinctive feature of smart antennas is the ability to individually process reception signals and transmission signals for each antenna element from the antenna system. Intelligent antennas are widely used for random multiple radio access systems in the meter and shorter wavelength ranges. In the DKMV range, their use is complicated by a number of circumstances.
Известна коротковолновая приемная многоканальная антенная система по патенту RU 2426204, содержащая N приемных многоканальных аналого-цифровых трактов, каждый из которых содержит антенный блок, аналоговый блок, состоящий из М высокочастотных каналов, каждый из которых содержит перестраиваемый преселектор, управляемый аттенюатор и высокочастотный усилитель, выходы которых подключены к входам цифрового блока, содержащего соответственно М цифровых каналов, выходы цифровых каналов цифрового блока соединены с информационными входами мультиплексора, выход которого через линию связи подключен к входу мультиплексора локальной сети, соединенного шиной с блоком обработки сигналов. Устройство обеспечивает одновременное формирование М каналов приема и М соответствующих лучей диаграммы направленности для этих каналов по исходным данным, загружаемым с ЭВМ пульта оператора автоматизированного рабочего места.Known short-wave receiving multi-channel antenna system according to patent RU 2426204, containing N receiving multi-channel analog-to-digital paths, each of which contains an antenna unit, an analog block consisting of M high-frequency channels, each of which contains a tunable selector, a controlled attenuator and a high-frequency amplifier, outputs which are connected to the inputs of the digital block containing respectively M digital channels, the outputs of the digital channels of the digital block are connected to the information inputs of multi leksora, whose output is connected via a communication line to an input of multiplexer LAN connected to the bus with a signal processing unit. The device provides the simultaneous formation of M reception channels and M corresponding radiation patterns for these channels from the source data downloaded from the computer of the operator panel of the automated workstation.
Указанное устройство может работать только в режиме сеансовой связи, когда частота сеанса и угловые координаты корреспондента заранее известны. В этом случае возможна предварительная настройка перестраиваемых преселекторов и определение переменных весовых коэффициентов для формирования лучей диаграммы направленности, в режиме сеансовой связи устройство поддерживает только восходящие радиолинии от абонента к узлу (приемные каналы) и не поддерживает организацию нисходящих радиолиний от узла к абоненту. В режиме случайного множественного радиодоступа абонентов, когда частоты сеансов и угловые координаты корреспондентов предварительно неизвестны, устройство неработоспособно.The specified device can only work in session mode, when the frequency of the session and the angular coordinates of the correspondent are known in advance. In this case, it is possible to preset tunable preselectors and determine variable weighting coefficients for beamforming, in the session mode the device supports only uplink radio lines from subscriber to node (receive channels) and does not support the organization of downlink radio links from node to subscriber. In the random multiple radio access mode of subscribers, when the session frequencies and angular coordinates of the correspondents are previously unknown, the device is inoperative.
Известна распределенная система интеллектуальных антенн по патенту RU 2264010, содержащая N антенных элементов, N радиочастотных приемопередатчиков и фидеры, соединяющие N антенных элементов с N радиочастотными приемопередатчиками соответственно; при этом N радиочастотных приемопередатчиков соединены с процессором обработки цифровых сигналов основной полосы частот в базовой станции системы беспроводной связи через шину данных, отличающаяся тем, что N антенных элементов и N радиочастотных приемопередатчиков соответственно сгруппированы для получения нескольких групп антенных элементов и соответственно нескольких групп радиочастотных приемопередатчиков, при этом различные группы антенных элементов распределяются в разных местах зоны уверенного приема базовой станции системы беспроводной связи, каждая группа антенных элементов соединяется с соответствующей группой радиочастотных приемопередатчиков, каждая группа радиочастотных приемопередатчиков соединяется с процессором обработки цифровых сигналов основной полосы частот через шину данных.Known distributed system of smart antennas according to patent RU 2264010, containing N antenna elements, N radio frequency transceivers and feeders connecting N antenna elements with N radio frequency transceivers, respectively; wherein N radio frequency transceivers are connected to the digital signal processor of the main frequency band in the base station of the wireless communication system via a data bus, characterized in that N antenna elements and N radio frequency transceivers are respectively grouped to obtain several groups of antenna elements and, accordingly, several groups of radio frequency transceivers, in this case, various groups of antenna elements are distributed in different places of the zone of reliable reception of the base station systems Wireless communication, each group of antenna elements is connected to the corresponding group of radio frequency transceivers, each group of radio frequency transceivers is connected to the processor for processing digital signals of the main frequency band via the data bus.
Данное техническое решение, принятое за прототип, не может быть использовано для организации случайного множественного радиодоступа диапазона ДКМВ. Схема известного устройства предполагает работу одного радиочастотного приемопередатчика на один антенный элемент, что и определяет возможность гибкого индивидуального управления каждым антенным элементом и соответствующую эффективность системы в целом. Но такая схема возможна только в диапазонах метровых и более коротких радиоволн систем прямой радиовидимости. В этих системах используется дуплексный разнос частот многоканальных стволов приема и передачи. В системах сотовой связи дуплексный разнос составляет 45 МГц и 90 МГц для диапазонов 900 МГц и 1800 МГц соответственно. В системах стандарта TETRA необходимый минимальный дуплексный разнос приема и передачи - 10 МГц. Дуплексный разнос стандарта LTE составляет от 30 МГц до 190 МГц в зависимости от применяемого рабочего диапазона. Общий диапазон частот системы GSM 900 составляет 50 МГц с коэффициентом перекрытия Kf = 1,078. Общий диапазон частот системы GSM 1800 составляет 150 МГц с коэффициентом перекрытия Kf = 1,099. Общий диапазон частот системы 4G/LTE2600 составляет 200 МГц с коэффициентом перекрытия Kf = 1,08. При наличии дуплексного разноса возможна одновременная работа приемника и передатчика на один антенный элемент с использованием дуплексера (дуплексного фильтра) с непересекающимися окнами прозрачности амплитудно-частотных характеристик. Без необходимого дуплексного разноса частот и соответствующего дуплексера совместная одновременная работа мощного передатчика и чувствительного приемника на один антенный элемент невозможна из-за блокирования или повреждения приемника сигналом передатчика близкорасположенного по спектру соседнего канала.This technical solution, taken as a prototype, cannot be used to organize random multiple radio access of the DKMV range. The scheme of the known device involves the operation of one radio frequency transceiver per antenna element, which determines the possibility of flexible individual control of each antenna element and the corresponding efficiency of the system as a whole. But such a scheme is possible only in the ranges of meter and shorter radio waves of direct radio visibility systems. These systems use duplex frequency spacing of multichannel receiving and transmitting trunks. In cellular communication systems, the duplex spacing is 45 MHz and 90 MHz for the 900 MHz and 1800 MHz bands, respectively. In TETRA standard systems, the minimum required duplex spacing of reception and transmission is 10 MHz. The LTE duplex spacing is between 30 MHz and 190 MHz, depending on the applicable operating range. The total frequency range of the GSM 900 system is 50 MHz with an overlap factor K f = 1,078. The total frequency range of the GSM 1800 system is 150 MHz with an overlap factor K f = 1,099. The total frequency range of the 4G / LTE2600 system is 200 MHz with an overlap factor K f = 1,08. In the presence of duplex spacing, simultaneous operation of the receiver and transmitter on one antenna element is possible using a duplexer (duplex filter) with disjoint transparency windows of amplitude-frequency characteristics. Without the necessary duplex frequency separation and the corresponding duplexer, the simultaneous simultaneous operation of a powerful transmitter and a sensitive receiver on one antenna element is impossible due to blocking or damage to the receiver by a transmitter signal of a neighboring channel located in the spectrum.
Системы случайного множественного радиодоступа диапазонов метровых и более коротких волн обслуживают мобильных абонентов в зоне прямой видимости от антенны базовой станции. Радиус зоны обслуживания зависит от высоты расположения этой антенны и может достигать нескольких десятков километров. При использовании диапазона ДКМВ с ионосферным распространением радиоволн и использование моды 1F2 радиус зоны доступа абонентов к одному узлу составляет до 3000 км.Random multiple radio access systems of the meter and shorter wavelength ranges serve mobile subscribers in the line of sight from the antenna of the base station. The radius of the service area depends on the height of this antenna and can reach several tens of kilometers. When using the DKMV band with the ionospheric propagation of radio waves and using the 1F2 mode, the radius of the access zone of subscribers to one node is up to 3000 km.
При использовании моды 1F2 длина радиолинии и применяемая частота взаимосвязаны, а диапазон рабочих частот для каждой длины радиолинии ограничен сверху максимально применимой частотой (МПЧ). Для дальних радиотрасс используются частоты верхней части диапазона, а для коротких - нижней части. Общая величина диапазона ионосферного распространения составляет 1,5-30 МГц с коэффициентом перекрытия Kf = 20. Возможности дуплексного разноса частот в диапазоне ДКМВ крайне ограничены. В связи с большой дальностью радиосвязи мощность передачи в одном канале составляет от нескольких десятков Вт до нескольких кВт. Одновременная работа приемника и мощного передатчика на одну антенну и на близких частотах невозможна. На стороне абонента при организации одного канала проблему решает использование симплексного режима работы, когда вход приемника блокируется на время включения передатчика. Такой режим не возможен на многоканальном узле, когда на каждую антенну или антенный элемент работают одновременно многоканальные приемники и передатчики с независимыми по времени каналами.When using the 1F2 mode, the radio line length and the applied frequency are interconnected, and the operating frequency range for each radio line length is limited from above by the maximum applicable frequency (MUF). For distant radio paths, the frequencies of the upper part of the range are used, and for short ones, the lower part. The total value of the ionospheric propagation range is 1.5-30 MHz with an overlap coefficient of K f = 20. The possibilities of duplex frequency separation in the DKMV range are extremely limited. Due to the long range of radio communications, the transmission power in one channel is from several tens of watts to several kW. The simultaneous operation of a receiver and a powerful transmitter on one antenna and at close frequencies is impossible. On the subscriber side, when organizing one channel, the problem is solved by using the simplex mode of operation when the input of the receiver is blocked while the transmitter is on. This mode is not possible on a multi-channel node, when multi-channel receivers and transmitters with time-independent channels operate on each antenna or antenna element.
На узлах ДКМВ с передатчиками большой мощности используют территориальное разнесение приемного и передающего центров для предотвращения блокирования приемников при одновременной многоканальной работе. При этом узел для доступа с любой дальности должен использовать канальные частоты из всего диапазона ионосферного распространения. Эффективность излучения вибраторной антенны зависит от соотношения длины вибратора и длины волны (Драбкин А.Л. и др. Антенно-фидерные устройства Изд. 2-е, доп. и переработ. М., «Сов. радио», 1974, стр. 59). Для электрически коротких антенн их эффективность убывает пропорционально квадрату этого отношения. Антенны фиксированных размеров, эффективные для частот верхней части диапазона, теряют эффективность на частотах нижней части.At DKMV nodes with high-power transmitters, territorial diversity of the receiving and transmitting centers is used to prevent blocking of receivers during simultaneous multi-channel operation. At the same time, a node for access from any range should use channel frequencies from the entire range of ionospheric propagation. The radiation efficiency of a vibrator antenna depends on the ratio of the length of the vibrator and the wavelength (Drabkin A.L. et al. Antenna-feeder devices. Ed. 2, add. And revised M., Sov. Radio, 1974, p. 59 ) For electrically short antennas, their efficiency decreases in proportion to the square of this ratio. Fixed-size antennas that are effective for the frequencies in the upper part of the range lose their effectiveness in the frequencies in the lower part.
Абоненты радиодоступа диапазона ДКМВ могут находиться на любых азимутальных углах от узла в диапазоне 0-360 градусов, а их радиолинии на любых углах возвышения в пределах 0-90 градусов в зависимости от дальности. При этом энергетическая эффективность передающего центра прямо зависит от коэффициентов усиления передающих антенн.Radio access subscribers of the DKMV range can be located at any azimuthal angles from the node in the range of 0-360 degrees, and their radio lines at any elevation angles within 0-90 degrees depending on the range. Moreover, the energy efficiency of the transmitting center directly depends on the gain of the transmitting antennas.
Задача изобретения заключается в увеличении эффективности (пропускной способности системы, зоны уверенного приема, качественных характеристик каналов и т.д.) антенной системы узла множественного случайного радиодоступа диапазона ДКМВ посредством использования для этой цели технических средств и возможностей интеллектуальных антенн.The objective of the invention is to increase the efficiency (system throughput, coverage area, channel quality characteristics, etc.) of the antenna system of the multiple random radio access node of the DKMV range by using the technical means and capabilities of smart antennas for this purpose.
Согласно изобретению активная распределенная антенная система для случайного множественного радиодоступа диапазона ДКМВ, включающая N частотных групп приемных антенных элементов, различных для каждой частотной приемной группы, неперестраиваемые широкополосные приемные радиомодули, различающиеся для различных приемных частотных групп, высокоскоростную шину данных радиоприема, блок частоты и синхронизации приема, процессор обработки принимаемых цифровых сигналов основной полосы частот, мультиплексор локальной сети приемного центра, N частотных групп передающих антенных элементов, различных для каждой частотной передающей группы, неперестраиваемые широкополосные передающие радиомодули, различающиеся для различных частотных групп, высокоскоростную шину данных радиопередачи, блок частоты и синхронизации радиопередачи, процессор формирования передаваемых цифровых сигналов основной полосы частот, мультиплексор локальной сети передающего центра, выделенный высокоскоростной канат передачи сигналов и данных между приемным и передающим радиоцентрами, характеризуется тем, что она снабжена мультиплексором локальной сети приемного центра, один из входов/выходов которого соединен с выделенный высокоскоростным каналом передачи сигналов и данных между приемным и передающим радиоцентрами, а другой - с процессором обработки принимаемых цифровых сигналов основной полосы частот, кроме того антенная система снабжена N разнесенными частотными группами передающих антенных элементов, различных для разных частотных передающих групп, соединенных с входами соответствующих неперестраиваемых широкополосных передающих радиомодулей, при этом вход/выход каждого неперестраиваемого широкополосного передающего радиомодуля подключен к высокоскоростной шине данных радиопередачи, к которой подключены блок частоты и синхронизации передачи и процессор формирования передаваемых цифровых сигналов основной полосы частот, соединенный также с мультиплексором локальной сети передающего центра, один из входов/выходов которого соединен с выделенным высокоскоростным каналом передачи сигналов и данных между приемным и передающим радиоцентрами, а количество частотных групп определено общим рабочим диапазоном частот и полосами пропускания неперестраиваемых элементов каждой группы.According to the invention, an active distributed antenna system for random multiple radio access of the DKMV band, including N frequency groups of receiving antenna elements different for each frequency receiving group, non-tunable broadband receiving radio modules different for different receiving frequency groups, high-speed radio data bus, frequency and reception synchronization block , a processor for processing received digital signals of the main frequency band, a multiplexer of a local area network of a receiving center a, N frequency groups of transmitting antenna elements, different for each frequency transmitting group, non-tunable broadband transmitting radio modules, different for different frequency groups, high-speed radio data bus, frequency and radio transmission synchronization unit, processor for generating transmitted digital signals of the main frequency band, LAN multiplexer a transmitting center, a dedicated high-speed cable for transmitting signals and data between the receiving and transmitting radio centers, characterized This is because it is equipped with a multiplexer of the local network of the receiving center, one of the inputs / outputs of which is connected to a dedicated high-speed channel for transmitting signals and data between the receiving and transmitting radio centers, and the other to the processor for processing the received digital signals of the main frequency band, in addition, the antenna system equipped with N spaced frequency groups of transmitting antenna elements different for different frequency transmitting groups connected to the inputs of the corresponding non-tunable broadband x transmitting radio modules, while the input / output of each non-tunable broadband transmitting radio module is connected to a high-speed radio data bus, to which a transmission frequency and synchronization unit and a processor for generating transmitted digital signals of the main frequency band, also connected to the multiplexer of the transmitting center’s local area network, are connected, one of the inputs / outputs of which are connected to a dedicated high-speed channel for transmitting signals and data between the receiving and transmitting radio centers, and the number The number of frequency groups is determined by the general operating frequency range and bandwidths of non-tunable elements of each group.
Реализация существенных признаков заявленного технического решения приводит к функциональному разделению антенных элементов и радиочастотных модулей на приемные и передающие с соответствующим увеличением их общего количества и пространственным разнесением, а также к разделению разнесенных приемных и передающих антенных элементов и радиочастотных модулей на частотные группы с неперестраиваемыми широкополосными схемами селекции и согласования соответственно.The implementation of the essential features of the claimed technical solution leads to the functional separation of antenna elements and radio frequency modules into receiving and transmitting with a corresponding increase in their total number and spatial diversity, as well as to the separation of separated receiving and transmitting antenna elements and radio frequency modules into frequency groups with non-tunable wideband selection schemes and harmonization, respectively.
Техническим результатом, обеспечиваемым при реализации существенных признаков заявленного технического решения, является обеспечение возможности использования распределенной активной антенной системы для организации множественного случайного радиодоступа в диапазоне ДКМВ, а также увеличение коэффициента перекрытия рабочей полосы частот распределенной активной антенной системы, что, в конечном счете, приводит к увеличению пропускной способности заявленной антенной системы, увеличению зоны уверенного приема, улучшению качественных характеристик каналов связи. Заявленная антенная система обеспечивает независимую многоканальную работу узла на прием и передачу на соседних или одинаковых частотных каналах во всем диапазоне ДКМВ без блокирования приемников мощными сигналами передатчиков в отсутствие дуплексного частотного разноса, а также дальность радиодоступа до 3000 км в расширенном диапазоне ДКМВ.The technical result provided by the implementation of the essential features of the claimed technical solution is to enable the use of a distributed active antenna system for organizing multiple random radio access in the DKMV band, as well as increasing the overlap coefficient of the working frequency band of the distributed active antenna system, which ultimately leads to increase the throughput of the claimed antenna system, increase the coverage area, improve the quality s characteristics of communication channels. The claimed antenna system provides independent multi-channel operation of a node for reception and transmission on adjacent or identical frequency channels in the entire DKMV range without blocking the receivers with powerful transmitter signals in the absence of duplex frequency separation, as well as a radio access range of up to 3,000 km in the extended DKMV range.
Образование частотных групп позволяет использовать в различных частотных группах антенные элементы с различными размерами и различными параметрами по входному сопротивлению и направленности излучения. Реализуется возможность выполнить эффективные группы для образования лучей зенитного излучения, средних и малых углов возвышения. При этом коэффициент усиления антенной системы по любому направлению будет существенно больше, чем у одиночного вибратора, с соответствующим увеличением качества приемных и передающих радиоканалов.The formation of frequency groups allows the use of antenna elements with different sizes and various parameters in terms of input resistance and radiation directivity in different frequency groups. The opportunity is realized to fulfill effective groups for the formation of anti-aircraft radiation rays, medium and small elevation angles. In this case, the gain of the antenna system in any direction will be significantly larger than that of a single vibrator, with a corresponding increase in the quality of the receiving and transmitting radio channels.
Сущность заявленного технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структура активной антенной системы для случайного множественного радиодоступа диапазона ДКМВ, на фиг. 2 - пример диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, формируемой верхней частотной группой приемных элементов для наименьших углов возвышения и радиолиний максимальной длины, на фиг. 3 - пример диаграммы направленности, в вертикальной плоскости, формируемой всеми частотными группами приемных элементов для различных углов возвышения и радиолиний протяженностью до 3000 км.The essence of the claimed technical solution is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows the structure of an active antenna system for random multiple radio access of the DKMV band, FIG. 2 is an example of a horizontal radiation pattern formed by the upper frequency group of receiving elements for the smallest elevation angles and radio lines of maximum length, in FIG. 3 is an example of a radiation pattern in a vertical plane formed by all frequency groups of receiving elements for various elevation angles and radio lines up to 3000 km long.
На чертежах позициями обозначены:In the drawings, the positions indicated:
1,…,N - частотные группы приемных и передающих антенных элементов;1, ..., N - frequency groups of receiving and transmitting antenna elements;
2.1,…,2.М1 - приемные антенные элементы первой частотной группы в количестве М1;2.1, ..., 2.M 1 - receiving antenna elements of the first frequency group in the amount of M 1 ;
2.1,…,2.MN - приемные антенные элементы N-й частотной группы в количестве MN;2.1, ..., 2.M N - receiving antenna elements of the N-th frequency group in the amount of M N ;
3.1,…,3.M1 - неперестраиваемые широкополосные приемные радиомодули RX первой частотной группы;3.1, ..., 3.M 1 - non-tunable broadband receiving radio modules RX of the first frequency group;
3.1,…,3.MN - неперестраиваемые широкополосные приемные радиомодули RX N-й частотной группы;3.1, ..., 3.M N - non-tunable broadband receiving radio modules RX of the N-th frequency group;
4 - высокоскоростная шина данных радиоприема;4 - high-speed data bus radio;
5 - блок частоты и синхронизации приема;5 - block frequency and synchronization of reception;
6 - процессор обработки принимаемых цифровых сигналов основной полосы частот;6 - processor for processing digital signals of the main frequency band;
7 - мультиплексор локальной сети приемного центра;7 - multiplexer of the local network of the receiving center;
8.1,…,8.Р1 - передающие антенные элементы первой частотной группы в количестве P1;8.1, ..., 8.P 1 - transmitting antenna elements of the first frequency group in the amount of P 1 ;
8.1,…,8.PN - передающие антенные элементы первой частотной группы в количестве PN;8.1, ..., 8.P N - transmitting antenna elements of the first frequency group in the amount of P N ;
9.1,…,9.P1 - неперестраиваемые широкополосные передающие радиомодули ТХ первой частотной группы;9.1, ..., 9.P 1 - non-tunable TX broadband transmitting radio modules of the first frequency group;
9.1,…,9.PN - неперестраиваемые широкополосные передающие радиомодули ТХ N-й частотной группы;9.1, ..., 9.P N - non-tunable broadband transmitting TX radio modules of the Nth frequency group;
10 - высокоскоростная шина данных радиоприема;10 - high-speed data bus radio;
11 - процессор формирования передаваемых цифровых сигналов основной полосы частот;11 - a processor for generating transmitted digital signals of the main frequency band;
12 - блок частоты и синхронизации передачи;12 - block frequency and synchronization of transmission;
13 - мультиплексор локальной сети передающего центра;13 - multiplexer of the local network of the transmitting center;
14 - выделенный высокоскоростной канал передачи сигналов и данных между приемным и передающим радиоцентрами.14 - dedicated high-speed channel for transmitting signals and data between the receiving and transmitting radio centers.
Заявленная антенная система работает следующим образом.The claimed antenna system operates as follows.
Активная распределенная антенная система для случайного множественного радиодоступа диапазона ДКМВ содержит N частотных групп приемных антенных элементов 2.MN, различных для разных частотных приемных групп, соединенных с входами соответствующих неперестраиваемых широкополосных приемных радиомодулей 3.MN, различных для разных приемных частотных групп. Вход/выход каждого радиомодуля подключен к высокоскоростной шине данных радиоприема 4, к которой подключены блок частоты и синхронизации приема 5 и процессор обработки принимаемых цифровых сигналов основной полосы частот 6, соединенный дополнительно с мультиплексором локальной сети приемного центра 7, один из входов/выходов которого соединен с выделенным высокоскоростным каналом передачи сигналов и данных между приемным и передающим радиоцентрами 14; N частотных групп передающих антенных элементов 8.PN, различных для разных частотных передающих групп, соединенных с входами соответствующих неперестраиваемых широкополосных передающих радиомодулей 9.PN, различных для разных передающих частотных групп, при этом вход/выход каждого радиомодуля подключен к высокоскоростной шине данных радиопередачи 10, к которой подключены блок частоты и синхронизации передачи 12 и процессор формирования передаваемых цифровых сигналов основной полосы частот 11, соединенный дополнительно с мультиплексором локальной сети передающего центра 13, один из входов/выходов которого соединен с выделенным высокоскоростным каналом передачи сигналов и данных между приемным и передающим радиоцентрами 14.An active distributed antenna system for random multiple radio access of the DKMV band contains N frequency groups of receiving antenna elements 2.M N different for different frequency receiving groups connected to the inputs of the corresponding non-tunable broadband receiving radio modules 3.M N different for different receiving frequency groups. The input / output of each radio module is connected to a high-speed data bus of radio reception 4, to which a frequency and synchronization unit 5 is connected, and a processor for processing digital signals of the main frequency band 6, additionally connected to a LAN multiplexer of the receiving center 7, one of whose inputs / outputs is connected with a dedicated high-speed channel for transmitting signals and data between the receiving and transmitting radio centers 14; N frequency groups of transmitting antenna elements 8.P N different for different frequency transmitting groups connected to the inputs of the corresponding non-tunable broadband transmitting radio modules 9.P N different for different transmitting frequency groups, while the input / output of each radio module is connected to a high-speed data bus radio transmission 10, to which a frequency and synchronization block of transmission 12 and a processor for generating transmitted digital signals of the main frequency band 11 are connected, further connected to a multiplexer the local network of the transmitting center 13, one of the inputs / outputs of which is connected to a dedicated high-speed channel for transmitting signals and data between the receiving and transmitting radio centers 14.
Антенная система работает следующим образом.The antenna system works as follows.
Каждому сектору или фрагменту общей зоны радиодоступа узла присваивается текущая сетка вызывных частот, соответствующая суточному графику изменения частот и расстоянию до узла. Абоненты, находящиеся в соответствующем секторе, выполняют вызов узла на присвоенной этому сектору группе вызывных частот.Each sector or fragment of the general radio access zone of the node is assigned a current grid of calling frequencies corresponding to the daily schedule of frequency changes and the distance to the node. Subscribers located in the corresponding sector call the node on the group of calling frequencies assigned to this sector.
Сигналы от всех приемных антенных элементов 2.MN предварительно фильтруются в соответствующих неперестраиваемых широкополосных приемных радиомодулях 3.MN, преобразуются в высокоскоростных аналого-цифровых преобразователях в цифровые потоки данных и через высокоскоростную шину данных радиоприема 4, поступают в процессор обработки принимаемых цифровых сигналов основной полосы частот 6. Процессор для каждого территориального элемента зоны непрерывно формирует один или несколько лучей диаграммы направленности на соответствующей группе вызывных частот. При обнаружении вызывного сигнала абонента в любом из лучей на одной из соответствующих вызывных частот процессор определяет номер луча и номер вызывной частоты, которые однозначно определяют местоположение абонента и условия радиосвязи (азимут, угол возвышения, диапазон рабочих часто). Полученные параметры радиосвязи процессор через мультиплексор 7 и выделенный высокоскоростной канал передачи сигналов и данных между приемным и передающим радиоцентрами 14 направляет на передающий центр процессору формирования передаваемых цифровых сигналов основной полосы частот 11, который формирует соответствующий луч диаграммы направленности на заданной частоте в направлении обнаруженного абонента. По выделенным на приемном центре параметрам радиосвязи процессор 11 формирует обратный канал для процедуры установления связи и выполнения сеанса. Так как при регистрации абонента в зоне доступа его местоположение фиксируется в базе данных, то при установлении связи от узла сразу используются известные пространственные параметры абонента и соответствующая группа вызывных частот.The signals from all the receiving antenna elements 2.M N are pre-filtered in the corresponding non-tunable broadband receiving radio modules 3.M N , converted into high-speed analog-to-digital converters into digital data streams and fed through the high-speed data bus of the radio reception 4 to the processor for processing the received digital signals of the main frequency bands 6. The processor for each territorial element of the zone continuously generates one or more rays of the radiation pattern for the corresponding groups e ring frequencies. When a subscriber’s ringing signal is detected in any of the beams on one of the respective calling frequencies, the processor determines the beam number and the ringing frequency number, which uniquely determine the location of the subscriber and radio conditions (azimuth, elevation angle, operating range often). The received radio parameters of the processor through the multiplexer 7 and a dedicated high-speed channel for transmitting signals and data between the receiving and transmitting radio centers 14 are sent to the transmitting center by the processor for generating the transmitted digital signals of the main frequency band 11, which generates the corresponding beam of the radiation pattern at a given frequency in the direction of the detected subscriber. According to the radio communication parameters allocated at the receiving center, the processor 11 forms a reverse channel for the procedure for establishing communication and performing a session. Since when a subscriber is registered in an access zone, his location is recorded in a database, when establishing a connection from a node, the known spatial parameters of the subscriber and the corresponding group of calling frequencies are immediately used.
На фиг. 2 представлен пример диаграммы направленности системы в горизонтальной плоскости, непрерывно формируемой процессором о для одной частотной группы верхней части диапазона ДКМВ. Верхняя часть диапазона соответствует радиотрассам максимальной дальности с малыми углами возвышения. На диаграмме представлены 36 перекрывающихся лучей шириной 20° каждый, которые обслуживают все азимуты зоны.In FIG. Figure 2 shows an example of a system radiation pattern in a horizontal plane continuously generated by the processor о for one frequency group of the upper part of the DKMV range. The upper part of the range corresponds to radio paths of maximum range with small elevation angles. The diagram shows 36 overlapping beams with a width of 20 ° each, which serve all the azimuths of the zone.
На фиг. 3 представлен пример диаграммы направленности системы в вертикальной плоскости, формируемой процессором из сигналов всех частотных групп. Разные углы возвышения лучей соответствуют радиотрассам различной дальности. Зенитный луч соответствует частотной группе нижней части диапазона ионосферного распространения и трассам протяженностью от 0 до 500 км.In FIG. Figure 3 shows an example of a radiation pattern of a system in a vertical plane generated by a processor from signals of all frequency groups. Different elevation angles of the rays correspond to radio paths of different ranges. The anti-aircraft beam corresponds to the frequency group of the lower part of the ionospheric propagation range and to paths with a length of 0 to 500 km.
В зависимости от количества частотных групп, количества антенных элементов в группах и вычислительной мощности процессора 6 система может формировать различное количество лучей в горизонтальной плоскости для каждого из заданных углов возвышения. Общее количество лучей приема равно сумме азимутальных лучей для каждого из углов возвышения и может быть от нескольких десятков до нескольких сотен. Общее количество передающих лучей определяет заданным общим количеством одновременно поддерживаемых каналов и вызовов.Depending on the number of frequency groups, the number of antenna elements in the groups and the processing power of the processor 6, the system can generate a different number of rays in the horizontal plane for each of the specified elevation angles. The total number of receiving rays is equal to the sum of the azimuthal rays for each of the elevation angles and can be from several tens to several hundreds. The total number of transmitting beams is determined by a given total number of simultaneously supported channels and calls.
Использование в предложенной системе отдельных разнесенных групп приемных и передающих антенных элементов и средств обработки и формирования их сигналов позволяет использовать систему для множественного случайного радиодоступа абонентов с любого азимута и любого расстояния от узла в любой случайный момент времени.The use of separate diversity groups of receiving and transmitting antenna elements and means for processing and generating their signals in the proposed system allows the system to be used for multiple random radio access of subscribers from any azimuth and any distance from the node at any random time.
Разделение антенных элементов на несколько неперестраиваемых широкополосных частотных групп позволяет перекрывать диапазон частот от 1,5 до 30 МГц с Kf = 20.Dividing the antenna elements into several non-tunable broadband frequency groups allows you to cover the frequency range from 1.5 to 30 MHz with K f = 20.

Claims (1)

  1. Активная распределенная антенная система для случайного множественного радиодоступа диапазона ДКМВ, включающая N частотных групп приемных антенных элементов, различных для каждой частотной приемной группы, неперестраиваемые широкополосные приемные радиомодули, различающиеся для различных приемных частотных групп, высокоскоростную шину данных радиоприема, блок частоты и синхронизации приема, процессор обработки принимаемых цифровых сигналов основной полосы частот, мультиплексор локальной сети приемного центра, N частотных групп передающих антенных элементов, различных для каждой частотной передающей группы, неперестраиваемые широкополосные передающие радиомодули, различающиеся для различных частотных групп, высокоскоростную шину данных радиопередачи, блок частоты и синхронизации радиопередачи, процессор формирования передаваемых цифровых сигналов основной полосы частот, мультиплексор локальной сети передающего центра, выделенным высокоскоростной канал передачи сигналов и данных между приемным и передающим радиоцентрами, отличающаяся тем, что она снабжена мультиплексором локальной сети приемного центра, один из входов/выходов которого соединен с выделенный высокоскоростным каналом передачи сигналов и данных между приемным и передающим радиоцентрами, а другой - с процессором обработки принимаемых цифровых сигналов основной полосы частот, кроме того, антенная система снабжена N разнесенными частотными группами передающих антенных элементов, различных для разных частотных передающих групп, соединенных с входами соответствующих неперестраиваемых широкополосных передающих радиомодулей, при этом вход/выход каждого неперестраиваемого широкополосного передающего радиомодуля подключен к высокоскоростной шине данных радиопередачи, к которой подключены блок частоты и синхронизации передачи и процессор формирования передаваемых цифровых сигналов основной полосы частот, соединенный также с мультиплексором локальной сети передающего центра, один из входов/выходов которого соединен с выделенным высокоскоростным каналом передачи сигналов и данных между приемным и передающим радиоцентрами, а количество частотных групп определено общим рабочим диапазоном частот и полосами пропускания неперестраиваемых элементов каждой группы.An active distributed antenna system for random multiple radio access of the DKMV band, including N frequency groups of receiving antenna elements different for each frequency receiving group, non-tunable broadband receiving radio modules different for different receiving frequency groups, high-speed radio data bus, frequency and reception synchronization block, processor processing of received digital signals of the main frequency band, multiplexer of the local network of the receiving center, N frequency groups transmitting antenna elements that are different for each frequency transmitting group, non-tunable broadband transmitting radio modules, differing for different frequency groups, high-speed radio data bus, radio frequency and synchronization unit, processor for generating transmitted digital signals of the main frequency band, local area network multiplexer of the transmitting center, dedicated high-speed channel for transmitting signals and data between the receiving and transmitting radio centers, characterized in that it is equipped with and the multiplexer of the local network of the receiving center, one of the inputs / outputs of which is connected to a dedicated high-speed channel for transmitting signals and data between the receiving and transmitting radio centers, and the other to the processor for processing the received digital signals of the main frequency band, in addition, the antenna system is equipped with N spaced frequency groups of transmitting antenna elements different for different frequency transmitting groups connected to the inputs of the corresponding non-tunable broadband transmitting radio module th, while the input / output of each non-tunable broadband transmitting radio module is connected to a high-speed radio data bus, to which a transmission frequency and synchronization unit and a processor for generating transmitted digital signals of the main frequency band are connected, also connected to a multiplexer of the local network of the transmitting center, one of the inputs / the outputs of which are connected to a dedicated high-speed channel for transmitting signals and data between the receiving and transmitting radio centers, and the number of frequency groups defined by the general operating frequency range and bandwidths of non-tunable elements of each group.
RU2017103873A 2017-02-06 2017-02-06 Active distributed antenna system for a multiple random radio access of the diametric high-frequency band RU2649664C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017103873A RU2649664C1 (en) 2017-02-06 2017-02-06 Active distributed antenna system for a multiple random radio access of the diametric high-frequency band

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017103873A RU2649664C1 (en) 2017-02-06 2017-02-06 Active distributed antenna system for a multiple random radio access of the diametric high-frequency band

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2649664C1 true RU2649664C1 (en) 2018-04-04

Family

ID=61867325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017103873A RU2649664C1 (en) 2017-02-06 2017-02-06 Active distributed antenna system for a multiple random radio access of the diametric high-frequency band

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2649664C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2717551C1 (en) * 2019-09-17 2020-03-24 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Spatial channelization radio communication method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0531090A2 (en) * 1991-09-03 1993-03-10 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Cells re-use partition in a mobile communication system
RU2117396C1 (en) * 1993-07-02 1998-08-10 Моторола, Инк. Method for making decision on switching communication from one communication resource to another
RU2142202C1 (en) * 1994-06-23 1999-11-27 Квэлкомм Инкорпорейтед Adaptive sector separation in spread spectrum communication system
RU2264010C2 (en) * 2000-02-24 2005-11-10 Чайна Акэдеми Оф Телекоммьюникейшнс Текнолоджи Distributed system of intelligent antennas

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0531090A2 (en) * 1991-09-03 1993-03-10 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Cells re-use partition in a mobile communication system
RU2117396C1 (en) * 1993-07-02 1998-08-10 Моторола, Инк. Method for making decision on switching communication from one communication resource to another
RU2142202C1 (en) * 1994-06-23 1999-11-27 Квэлкомм Инкорпорейтед Adaptive sector separation in spread spectrum communication system
RU2264010C2 (en) * 2000-02-24 2005-11-10 Чайна Акэдеми Оф Телекоммьюникейшнс Текнолоджи Distributed system of intelligent antennas

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2717551C1 (en) * 2019-09-17 2020-03-24 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Spatial channelization radio communication method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10797776B2 (en) Beamforming in a MU-MIMO wireless communication system with relays
EP0795257B1 (en) A beamed antenna system
RU2155460C2 (en) Antenna with wide lobe of directivity pattern
US7181245B2 (en) Wireless transmitter, transceiver and method
US6356771B1 (en) Radio communications system with adaptive polarization
EP0593822B1 (en) Base station antenna arrangement
CN106576254B (en) Method for adaptive beam placement in a wireless system
USRE42605E1 (en) Method for improving RF spectrum efficiency with repeater backhauls
US6205337B1 (en) Use of sectorized polarization diversity as a means of increasing capacity in cellular wireless systems
US9042276B1 (en) Multiple co-located multi-user-MIMO access points
US20110032849A1 (en) Systems and methods for mitigating interference between access points
RU2012146984A (en) DEVICE AND METHOD FOR SPATIAL DIVISION DUPLEX (SDD) FOR MILLIMETER RANGE COMMUNICATION SYSTEM
GB2533966A (en) System and method for selecting a beamforming configuration
JPH0779476A (en) Base station antenna device
EP1169875B1 (en) Adaptive sectorization
RU2475958C2 (en) Automated transceiving system of short-wave communication
CN106031210A (en) Base station and beam covering method
RU2649664C1 (en) Active distributed antenna system for a multiple random radio access of the diametric high-frequency band
CN1282389C (en) Method of generating directional antenna beams and radio transmitter
US20190356377A1 (en) Method and apparatus for an access point in a point to multipoint wireless network
RU2619470C1 (en) Stationary node of territorial radio division of dkmv range
CN103974273A (en) Method and system for acquiring interference relationship
US10425214B2 (en) Method and apparatus for millimeter-wave hybrid beamforming to form subsectors
GB2570389A (en) Method and apparatus for an access point in a point to multipoint wireless network