RU2702258C1 - Способ ортогонального частотного уплотнения и его реализующее устройство - Google Patents

Способ ортогонального частотного уплотнения и его реализующее устройство Download PDF

Info

Publication number
RU2702258C1
RU2702258C1 RU2018123144A RU2018123144A RU2702258C1 RU 2702258 C1 RU2702258 C1 RU 2702258C1 RU 2018123144 A RU2018123144 A RU 2018123144A RU 2018123144 A RU2018123144 A RU 2018123144A RU 2702258 C1 RU2702258 C1 RU 2702258C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
eigenvectors
matrix
frequency ranges
information
Prior art date
Application number
RU2018123144A
Other languages
English (en)
Inventor
Денис Владимирович Урсол
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "РВ-СИСТЕМС" (ООО "РВ-СИСТЕМС")
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 Общество с ограниченной ответственностью "РВ-СИСТЕМС" (ООО "РВ-СИСТЕМС") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "РВ-СИСТЕМС" (ООО "РВ-СИСТЕМС")
Priority to RU2018123144A priority Critical patent/RU2702258C1/ru
Priority to PCT/RU2019/050094 priority patent/WO2020005118A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2702258C1 publication Critical patent/RU2702258C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/204—Multiple access
    • H04B7/208—Frequency-division multiple access [FDMA]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для формирования и обработки сигнала на основе ортогонального базиса собственных векторов субполосной матрицы. Технический результат заявленной группы изобретений состоит в обеспечении низкого уровня внеполосного излучения сигналов связи. Для этого формируют из передаваемой информации сигнал с уплотнением каналов на основе ортогонального базиса собственных векторов субполосной матрицы, рассчитанный для заданного диапазона частот или набора частотных диапазонов в заданной полосе частот. На приемной стороне обеспечивают возможность достоверного восстановления информации из принятого сигнала. В принимающем/передающем оборудовании могут быть использованы любые модификации до и после ортогонального уплотнения на основе собственных векторов субполосной матрицы, направленные на улучшение скорости передачи, надежности, помехозащищённости, эффективности, снижение уровня энергетических затрат, повышение скорости вычисления и других параметров. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретения относятся к областям проводной, спутниковой и наземной радиосвязи и могут быть использованы для передачи и приема (кодирования и декодирования) информации в системах с ортогональным частотным уплотнением (OFDM).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Мультиплексирование с ортогональным разделением частот (OFDM) также было известно в технике, по меньшей мере, с конца 1960-х годов. В OFDM единственный передатчик передает одновременно на многих разных ортогональных частотах. В OFDM доступная полоса частот подразделяется на некоторое число одинаковых полос "подканалов". Мультиплексирование с ортогональным разделением частот широко применяется в беспроводной связи, так как оно уменьшает взаимные помехи или перекрестные помехи между передачами сигналов, в конечном итоге, это позволяет передавать данные с более высокой пропускной способностью и с меньшим количеством ошибок. В настоящее время OFDM применяется во многих стандартах беспроводной связи [1, 2].
Метод OFDM функционирует с помощью разбиения одного высокоскоростного информационного потока на несколько информационных потоков с низкой скоростью, которые затем передаются одновременно (параллельно). Каждый низкоскоростной поток используется для модуляции поднесущей. Это создает многочастотную передачу путем разделения широкой частотной полосы (канала) на несколько узких диапазонов частот, каждая из которых модулирована сигнальным потоком.
В системе OFDM передатчик принимает входные данные в частотной области и преобразует их в сигнал временной области. Несущая волна модулируется сигналом временной области для беспроводной передачи. Приемник принимает сигнал, демодулирует волну и преобразует сигнал обратно в частотную область для дальнейшей обработки.
Прототипом изобретения, осуществляющего передачу и восстановление информации, может выступать описанное в патенте [1] устройство. Схема прототипа представлена на Фиг.1., где передаваемый OFDM сигнал может быть сформирован передатчиком 100. В иллюстрируемом варианте осуществления поток 101 входных данных подается посредством прикладной программы в OFDM передатчик 100. В стандартном стеке протоколов связи TCP/IP эти данные могут приниматься на физическом уровне или уровне управления передачей данных; изобретение не ограничивается каким-либо конкретным источником данных или механизмом для обеспечения передачи данных в передатчик и может воплощаться в аппаратных средствах или в программном обеспечении и на различных уровнях сетевого стека протоколов. Буфер 102 преобразования последовательного кода в параллельный разбивает последовательный поток данных на несколько параллельных потоков данных. Число параллельных потоков данных равно числу подканалов, выбранных для OFDM радиопередачи. Затем каждый из параллельных потоков данных, генерируемых буфером 102 преобразования последовательного кода в параллельный, посылается в модулятор 103 на множестве несущих. Модулятор 103 на множестве несущих модулирует каждый выбранный подканал каждым из параллельных потоков данных. Модулятор 103 на множестве несущих может быть эффективно реализован с использованием алгоритма обратного быстрого преобразования Фурье для вычисления сигнала временной области. Модулятор 103 на множестве несущих может использовать любую схему модуляции для модуляции каждого из входящих потоков данных. В предпочтительном варианте осуществления сигналы модулируются с помощью квадратурной амплитудной модуляции (QAM). Может быть использована любая группа QAM. Например, модулятор может использовать 16-QAM (шестнадцатеричную), 64-QAM, 128-QAM или 256-QAM. Схема модуляции может быть выбрана на основе требуемой скорости передачи данных, доступных подканалов, шума на каждом подканале или других факторов. Циклический префикс, который действует как защитный интервал, добавляется к каждой из параллельных модулированных волн на этапе 104. Затем параллельные потоки с циклическим префиксом объединяются обратно в один последовательный поток на этапе 104. Циклический префикс может добавляться после процедуры объединения параллельного потока в один последовательный поток, как альтернативный вариант вышеуказанному. Наконец, поток цифровых данных преобразуется в аналоговый сигнал в цифро-аналоговом преобразователе 105 и выводится для беспроводной передачи, например, на квадратурный модулятор (на схеме прототипа не показаны).
Переданный OFDM сигнал может быть принят приемником 110 и обработан для получения потока первоначальных данных. Как известно в данной области техники, сначала сигнал принимается принимающей антенной и поступает на квадратурный демодулятор (на схеме прототипа не показаны) и далее аналоговый сигнал преобразуется обратно в цифровой сигнал с помощью аналогово-цифрового преобразователя 111. Циклический префикс удаляется, и отдельные поднесущие преобразуются обратно в отдельные потоки в блоке 112. Каждый поток параллельных данных демодулируется с помощью демодулятора 113 множества несущих, с помощью алгоритма Быстрого Преобразования Фурье. Окончательно в блоке 114 параллельные потоки снова собираются в единый последовательный цифровой поток 115 для дальнейшей обработки.
К недостаткам известного решения можно отнести использование ортогонального базиса Фурье для уплотнения каналов передачи, применяемом в блоке 103, поскольку требуется наличие дополнительных защитных частотных интервалов для снижения уровня внеполосного излучения сигнала и межканальной интерференции, что снижает скорость передачи полезной информации.
Представленные на Фиг.6 и Фиг.7 энергетические спектры канальных сигналов с освобождением заданных частотных диапазонов и без, сформированных классическим OFDM методом с использованием базиса Фурье, в сравнении с предложенным в данном изобретении способом, подтверждает данное мнение. Как видно на фигурах, низкий уровень внеполосного излучения сигналов, сформированных предложенным способом (-170 Дб.), позволяет сократить защитные частотные интервалы (тем самым увеличить скорость), а также, позволяет эффективно вырезать неиспользуемые частотные интервалы, с минимальным воздействием на соседние каналы.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей, на решение которой направлены изобретения, является создание способа (способов) и устройства (устройств) для формирования и обработки сигнала на основе ортогонального базиса собственных векторов субполосной матрицы, позволяющих достичь технического результата.
Техническим результатом заявленной группы изобретений является обеспечение низкого уровня внеполосного излучения сигналов связи.
Дополнительным техническим результатом является:
уменьшение межканальной интерференции;
возможность исключения частотных диапазонов из используемой полосы частот;
улучшение помехоустойчивости связи;
увеличение скорости передачи полезной информации;
снижение требований к производительности вычислительных ресурсов и увеличение скорости формирования/восстановления сигнала.
Суть изобретений состоит в формировании из передаваемой информации сигнала с уплотнением каналов на основе ортогонального базиса собственных векторов субполосной матрицы, рассчитанного для заданного диапазона частот или набора частотных диапазонов в заданной полосе частот. На приемной стороне обеспечивается возможность достоверного восстановления информации из принятого сигнала.
В принимающем/передающем оборудовании могут быть использованы любые модификации до и после ортогонального уплотнения на основе собственных векторов субполосной матрицы, направленные на улучшение скорости передачи, надежности, помехозащищённости, эффективности, снижения уровня энергетических затрат, повышения скорости вычисления и других параметров.
Технический результат заявленной группы изобретений достигается за счет того, что:
1. В способ формирования сигнала внесены следующие характерные признаки:
- рассчитывают элементы субполосной матрицы для заданных диапазонов частот;
- формируют набор собственных чисел и соответствующий набор собственных векторов субполосной матрицы, рассчитанной для заданных диапазонов частот;
- выборку собственных векторов субполосной матрицы производят на основе соответствующих им собственных чисел, в соответствии с заданными параметрами передачи;
- на основе рассчитанных и выбранных собственных векторов и передаваемой информации формируют сигнал.
Сигнал формируют на основе рассчитанных и выбранных собственных векторов матричным или поэлементным методом.
Приведенный способ позволяет формировать сигнал с низким уровнем внеполосного излучения.
2. В способ восстановления передаваемой информации, внесены следующие характерные признаки:
- рассчитывают элементы субполосной матрицы для заданных диапазонов частот;
- формируют набор собственных чисел и соответствующий набор собственных векторов субполосной матрицы, рассчитанной для заданных диапазонов частот;
- выборку собственных векторов субполосной матрицы производят на основе соответствующих им собственных чисел субполосной матрицы, в соответствии с заданными параметрами передачи;
- на основе рассчитанных и выбранных собственных векторов, прошедших процедуру комплексного сопряжения, восстанавливают информацию;
Восстанавливают информацию на основе рассчитанных и выбранных собственных векторов, прошедших процедуру комплексного сопряжения, матричным или поэлементным методом.
Приведенный способ позволяет восстанавливать информацию из принятого сигнала, сформированного способом, указанным в п.1.
3. В устройство формирования сигнала, внесены следующие характерные признаки: содержит блок собственных векторов, блок управления и операционный блок, выполняющие действия по п.1;
Приведенное устройство позволяет формировать сигнал способом, указанным в п.1.
4. В устройство восстановления информации из принятого сигнала, внесены следующие характерные признаки: содержит блок собственных векторов, блок управления и операционный блок, выполняющие действия по п.2;
Приведенное устройство позволяет восстанавливать информацию из принятого сигнала, сформированного способом, указанным в п.1.
Таким образом, заявленная группа изобретений обеспечивает низкий уровень внеполосного излучения сигналов связи.
Низкий уровень внеполосного излучения, в свою очередь, обеспечивает уменьшение межканальной интерференции.
Способ формирования сигнала позволяет производить расчет элементов субполосной матрицы для суммы используемых диапазонов частот или для общего заданного диапазона частот, из которого исключаются неиспользуемые диапазоны частот. Данная возможность актуальна при наличии помех в канале связи или занятых диапазонов частот. Способ восстановления информации по п.2 позволяет восстанавливать информацию из сигналов, сформированных указанным методом.
Низкий уровень внеполосного излучения и возможность исключения частотных диапазонов из используемой полосы частот позволяют улучшить помехоустойчивость связи.
Сохранение в памяти устройства (носителе информации) заранее рассчитанных и выбранных собственных векторов субполосной матрицы для заданных диапазонов частот позволяет сократить количество вычислительных операций, снизить требования к производительности вычислительных ресурсов устройств, при этом, увеличить скорость формирования/восстановления сигнала.
Формирование сигнала указанным способом, позволяет сократить защитные частотные интервалы, благодаря чему можно увеличить объем передаваемой полезной информации за тот же промежуток времени – т.е. скорость передачи полезной информации.
Сущность изобретений поясняется изображениями, представленными на фигурах 1-7.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг.1 - Схема прототипа;
Обозначения:
101 – входные данные;
102 – буфер преобразования последовательного кода в параллельный;
103 – блок модулятора на множестве несущих (обратное ДПФ);
104 – добавление циклического префикса и параллельно-последовательное преобразование;
105 – цифро-аналоговый преобразователь.
111 – аналогово-цифровой преобразователь;
112 – блок удаления циклического префикса и последовательно – параллельного преобразования;
113 – блок демодулятора на множестве несущих (ДПФ);
114 – параллельно – последовательный преобразователь;
115 – цифровой поток.
На Фиг.2 – Схема варианта реализации передатчика с устройством формирования сигнала
Обозначения:
101 – входные данные;
102 – буфер преобразования последовательного кода в параллельный;
203 – устройство формирования сигнала;
204 – блок опционального добавления защитного интервала и параллельно-последовательного преобразования;
105 – цифро-аналоговый преобразователь.
На Фиг.3 – Схема варианта реализации приемника с устройством восстановления информации из принятого сигнала
Обозначения:
111 – аналого–цифровой преобразователь;
212 – блок опционального удаления защитного интервала и последовательно-параллельного преобразования;
213 – устройство восстановления информации;
114 – параллельно – последовательный преобразователь;
115 – цифровой поток.
На Фиг.4 - Схема устройства формирования сигнала
Обозначения:
203 – устройство формирования сигнала;
301 – блок управления;
302 – блок собственных векторов (устройства формирования сигнала);
3021 – формирователь собственных векторов;
3022 – носитель информации;
305 – операционный блок;
На Фиг.5 - Схема устройства восстановления информации из принятого сигнала
Обозначения:
213 – устройство восстановления информации;
301 – блок управления;
312 – блок собственных векторов (устройства восстановления информации из принятого сигнала);
3121 – формирователь собственных векторов;
3022 – носитель информации;
315 – операционный блок;
На Фиг. 6 – энергетические спектры канальных сигналов, сформированных различными методами.
а) Энергетический спектр канального сигнала, сформированного с использованием базиса из собственных векторов субполосной матрицы;
б) Энергетический спектр канального сигнала, сформированного с использованием базиса Фурье.
На Фиг. 7 – энергетические спектры канальных сигналов с освобожденными заданными частотными диапазонами, сформированных различными методами.
а) Энергетический спектр канального сигнала, сформированного с использованием базиса из собственных векторов субполосной матрицы;
б) Энергетический спектр канального сигнала, сформированного с использованием базиса Фурье.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Предлагаемый способ формирования сигнала, характеризуется тем, что:
- рассчитывают элементы субполосной матрицы для заданных диапазонов частот
Figure 00000001
одним из методов:
1) путем расчета элементов субполосной матрицы для суммы заданных диапазонов частот, согласно выражению вида:
Figure 00000002
где
Figure 00000003
;
e - экспонента;
Figure 00000004
– ширина полосы используемого частотного диапазона m;
Figure 00000005
– нижняя и верхняя границы используемого частотного диапазона;
Figure 00000006
– допустимая область для нижней и верхней границ, используемых частотных диапазонов, Гц;
Figure 00000007
– общее количество используемых частотных диапазонов;
Figure 00000008
– номер используемого частотного диапазона;
Figure 00000009
– мнимая единица;
Figure 00000010
– элементы субполосной матрицы для заданных диапазонов частот;
i,k – натуральные числа от 1 до N;
Figure 00000011
– размер матрицы и количество отсчетов;
Figure 00000012
– частота дискретизации в Гц;
Figure 00000013
– длительность символа в секундах.
2) путем расчета элементов субполосной матрицы для общего заданного диапазона частот, из которого исключаются неиспользуемые диапазоны частот, согласно выражению вида:
Figure 00000014
где
Figure 00000015
;
e - экспонента;
Figure 00000016
– верхняя и нижняя границы заданного диапазона частот;
Figure 00000017
– ширина заданной полосы частот;
Figure 00000018
– ширина заданной полосы частот в Гц,
Figure 00000019
;
Figure 00000012
– частота дискретизации в Гц;
Figure 00000020
– исключаемый диапазон h,
Figure 00000021
;
e - экспонента;
Figure 00000022
– ширина полосы исключаемого частотного диапазона h,
Figure 00000023
;
Figure 00000024
– нижняя и верхняя границы исключаемого частотного диапазона h;
Figure 00000025
– область для нижней и верхней границ исключаемых частотных диапазонов, Гц;
Figure 00000026
– общее количество исключаемых частотных диапазонов, если
Figure 00000027
исключенные частотные диапазоны отсутствуют, тогда сигнал занимает весь выделенный частотный диапазон;
Figure 00000028
– номер исключаемого частотного диапазона;
Figure 00000009
– мнимая единица;
Figure 00000010
– элементы субполосной матрицы для заданных диапазонов частот;
i,k – натуральные числа от 1 до N;
Figure 00000029
– размер матрицы и количество отсчетов;
Figure 00000013
– длительность символа в секундах.
- формируют набор собственных чисел и соответствующий набор собственных векторов
Figure 00000030
субполосной матрицы С, рассчитанной для заданных диапазонов частот, где:
Figure 00000031
– собственный вектор-столбец субполосной матрицы
Figure 00000032
где
Figure 00000033
– размер матрицы и количество отсчётов
Т – знак транспонирования
Figure 00000034
– натуральные числа от 1 до N
- на основе собственных чисел соответствующих собственных векторов субполосной матрицы производят выборку J собственных векторов, в соответствии с заданными параметрами передачи, значения собственных чисел которых близки к единице. Субполосная матрица рассчитана для заданных диапазонов частот;
- на основе рассчитанных и выбранных собственных векторов формируют сигнал одним из методов:
1) Поэлементно - путем суммирования произведений каждого символа информационного канала на элементы соответствующего выбранного собственного вектора:
Figure 00000035
Figure 00000036
где:
Figure 00000037
– сигнал, сформированный на основе субполосной матрицы для заданных диапазонов частот;
Figure 00000038
- элемент сформированного сигнала;
Figure 00000039
– i-ый элемент собственного вектора-столбца для n-ого информационного символа;
Figure 00000040
– информационный символ;
Figure 00000041
– номер информационного символа, натуральное число от 1 до J;
Figure 00000042
– номер элемента вектора, натуральное число от 1 до N;
J – количество используемых собственных векторов, количество информационных символов;
2) Матрично – произведением ортогонального базиса в виде матрицы, состоящей из отобранных собственных векторов-столбцов субполосной матрицы на вектор-столбец информационных символов, поступающих от информационных каналов:
Figure 00000043
, при этом выполняется условие:
Figure 00000044
где:
Figure 00000037
– сигнал, сформированный на основе субполосной матрицы для заданных диапазонов частот;
Figure 00000045
– ортогональный базис, представляющий собой матрицу, состоящую из выбранного набора собственных векторов-столбцов субполосной матрицы;
Figure 00000046
- собственный вектор-столбец, состоящий из N отсчетов;
Т – знак транспонирования;
Figure 00000047
– вектор-столбец передаваемых информационных символов;
Figure 00000048
– сопряженно-транспонированный ортогональный базис;
Figure 00000049
– единичная матрица;
Figure 00000050
– количество отсчетов, размерность вектора;
- при выполнении матричной операции, производится параллельно-последовательное преобразование сигнала;
- при необходимости, производят добавление защитного интервала к началу символа, в виде пассивной паузы или другой информации без разрыва фазы между символом и защитным интервалом;
Для систем беспроводной связи, выполняются операции, известные из уровня техники:
- преобразуют сигнал в аналоговый вид с помощью цифро-аналогового преобразователя;
- передают сигнал с помощью квадратурного модулятора и передающей антенны.
Рассчитанные и выбранные собственные вектора субполосной матрицы для заданных диапазонов частот могут быть сохранены в памяти устройства (носителе информации), для последующего использования.
Приведенный cпособ формирования сигнала реализуется на аппаратном уровне следующим образом (см. Фиг. 2 и Фиг. 4):
Передаваемый информационный поток поступает в буфер 102 для последовательно-параллельного преобразования, после чего, сигнал поступает в блок 203 формирования сигнала, где производится формирование сигнала на основе собственных векторов субполосной матрицы для заданных диапазонов частот, согласно приведенному способу.
В блоке формирования сигнала 203 информация для расчета и отбора собственных векторов субполосной матрицы для заданных диапазонов частот, включая метод расчета элементов субполосной матрицы, поступает от блока управления 301. В альтернативном варианте реализации заявленного решения исходные параметры для расчета элементов субполосной матрицы, такие как ширина полосы, нижняя и верхняя граница частотных диапазонов, частота дискретизации, длительность символа, размер матрицы и количество отсчетов и другие производные или зависимые параметры могут быть заданы в блоке формирования сигнала 203 изначально или рассчитаны на основе заданных параметров. Варианты расчета представлены ниже.
Соответственно, если используется метод расчета элементов субполосной матрицы для суммы заданных диапазонов частот, то на формирователь собственных векторов 3021 блока собственных векторов 302 поступает информация об общем количестве используемых частотных диапазонов (
Figure 00000051
); нижней и верхней границы каждого из используемых частотных диапазонов (
Figure 00000052
), имеющего номер (
Figure 00000053
); частоте дискретизации в Гц (
Figure 00000054
); длительности символа в секундах (
Figure 00000055
). Допустимая область для нижней и верхней границ используемых частотных диапазонов определяется в зависимости от частоты дискретизации (
Figure 00000054
). На основе значений частоты дискретизации в Гц (
Figure 00000054
) и длительности символа в секундах (
Figure 00000055
) в формирователе собственных векторов 3021 определяется размер матрицы и количество отсчетов (N). На основе значений нижней и верхней границы каждого из используемых частотных диапазонов (
Figure 00000052
) имеющего номер (
Figure 00000053
) определяют ширину полосы используемого частотного диапазона
Figure 00000053
. На основе значений используемых частотных диапазонов в формирователе собственных векторов 3021 расчитываются элементы субполосной матрицы, с учетом размера матрицы и количества отсчетов (
Figure 00000056
).
Если используется метод расчета элементов субполосной матрицы для общего заданного диапазона частот, из которого исключаются неиспользуемые диапазоны частот, то на формирователь собственных векторов 3021 блока собственных векторов 302 поступает информация о ширине заданной полосы частот в Гц (
Figure 00000057
) или верхней и нижней границе заданного диапазона частот (
Figure 00000058
); нижней и верхней границе каждого исключаемого частотного диапазона
Figure 00000024
Figure 00000024
имеющего номер h; частоте дискретизации в Гц (
Figure 00000012
); общем количестве исключаемых частотных диапазонов (
Figure 00000026
); длительности символа в секундах (
Figure 00000013
). Допустимая область для нижней и верхней границ исключаемых частотных диапазонов определяется в зависимости от ширины заданной полосы частот (
Figure 00000057
). На основе значений частоты дискретизации в Гц (
Figure 00000012
) и длительности символа в секундах (
Figure 00000013
) в формирователе собственных векторов 3021 определяется размер матрицы и количество отсчетов (N).
На основе информации о верхней и нижней границы заданного диапазона частот (
Figure 00000058
) и частоты дискретизации (
Figure 00000012
) определяется ширина заданной полосы частот (
Figure 00000018
), а на основе значений нижней и верхней границ каждого исключаемого частотного диапазона
Figure 00000024
Figure 00000024
и частоты дискретизации (
Figure 00000012
) определяется ширина полосы каждого исключаемого частотного диапазона
Figure 00000022
.
На основе значений заданной полосы частот и исключаемых диапазонов в формирователе собственных векторов 3021 расчитываются элементы субполосной матрицы.
Далее, в формирователе собственных векторов 3021 формируют набор собственных чисел и соответствующий набор собственных векторов
Figure 00000030
, являющихся собственными вектор-столбцами субполосной матрицы С, рассчитанной для заданных диапазонов частот.
Далее, на основе собственных чисел соответствующих собственных векторов субполосной матрицы, в формирователе собственных векторов 3021 производят выборку J собственных векторов, в соответствии с заданными параметрами передачи, значения собственных чисел которых близки к единице.
Заранее рассчитанные и выбранные собственные вектора субполосной матрицы для заданных диапазонов частот могут быть сохранены в памяти устройства (блок 3022), для последующего использования. Информация о количестве и порядке использования сохраненных собственных векторов поступает от блока управления 301.
Далее, с соответствующих выходов блока 302 собственных векторов сигнал поступает на одни входы операционного блока 305, а на его другие входы, поступает сигнал, содержащий передаваемую информацию, где на основе рассчитанных и выбранных собственных векторов формируют сигнал одним из методов:
а) Поэлементно - путем суммирования произведений каждого символа информационного канала на элементы соответствующего выбранного собственного вектора;
б) Матрично – произведением ортогонального базиса в виде матрицы, состоящей из отобранных собственных векторов-столбцов субполосной матрицы на вектор-столбец информационных символов, поступающих от информационных каналов.
Результат с блока 203 подается на блок 204, где производится параллельно-последовательное преобразование (для матричной операции) и, при необходимости, добавляется защитный интервал. Далее сигнал поступает на цифро-аналоговый преобразователь 105 для дальнейшей передачи в эфир с помощью модулятора (на схеме не представлен).
Таким образом, поскольку сигнал формируется на осове собственных векторов субполосной матрицы для заданных диапазонов частот, достигается низкий уровень внеполосного излучения, следствием чего является уменьшение межканальной интерференции и улучшение помехоустойчивости связи, а также, возможность исключения частотных диапазонов из используемой полосы частот. Сохранение в памяти устройства (носителе информации) заранее рассчитанных и выбранных собственных векторов субполосной матрицы для заданных диапазонов частот позволяет сократить количество вычислительных операций, снизить требования к производительности вычислительных ресурсов устройств, при этом, увеличить скорость формирования/восстановления сигнала. Формирование сигнала указанным способом, позволяет сократить защитные частотные интервалы, благодаря чему можно увеличить объем передаваемой полезной информации за тот же промежуток времени – т.е. скорость передачи полезной информации.
2. Предлагаемый способ восстановления передаваемой информации, характеризуется тем, что:
- рассчитывают элементы субполосной матрицы для заданных диапазонов частот
Figure 00000001
одним из методов:
1) путем расчета элементов субполосной матрицы для суммы заданных диапазонов частот, согласно выражению вида:
Figure 00000002
где
Figure 00000003
;
e - экспонента;
Figure 00000004
– ширина полосы используемого частотного диапазона m;
Figure 00000005
– нижняя и верхняя границы используемого частотного диапазона;
Figure 00000006
– допустимая область для нижней и верхней границ, используемых частотных диапазонов, Гц;
Figure 00000007
– общее количество используемых частотных диапазонов;
Figure 00000008
– номер используемого частотного диапазона;
Figure 00000009
– мнимая единица;
Figure 00000010
– элементы субполосной матрицы для заданных диапазонов частот;
i,k – натуральные числа от 1 до N;
Figure 00000011
– размер матрицы и количество отсчетов;
Figure 00000012
– частота дискретизации в Гц;
Figure 00000013
– длительность символа в секундах.
2) путем расчета элементов субполосной матрицы для общего заданного диапазона частот, из которого исключаются неиспользуемые диапазоны частот, согласно выражению вида:
Figure 00000014
где
Figure 00000015
;
e - экспонента;
Figure 00000016
– верхняя и нижняя границы заданного диапазона частот;
Figure 00000017
– ширина заданной полосы частот;
Figure 00000018
– ширина заданной полосы частот в Гц
Figure 00000059
;
Figure 00000012
– частота дискретизации в Гц;
Figure 00000020
– исключаемый диапазон h,
Figure 00000021
;
e - экспонента;
Figure 00000022
– ширина полосы исключаемого частотного диапазона h,
Figure 00000023
;
Figure 00000024
– нижняя и верхняя границы исключаемого частотного диапазона h;
Figure 00000025
– область для нижней и верхней границ исключаемых частотных диапазонов, Гц;
Figure 00000026
– общее количество исключаемых частотных диапазонов, если
Figure 00000027
исключенные частотные диапазоны отсутствуют, тогда сигнал занимает весь выделенный частотный диапазон;
Figure 00000028
– номер исключаемого частотного диапазона;
Figure 00000009
– мнимая единица;
Figure 00000010
– элементы субполосной матрицы для заданных диапазонов частот;
i,k – натуральные числа от 1 до N;
Figure 00000029
– размер матрицы и количество отсчетов;
Figure 00000013
– длительность символа в секундах.
- формируют, набор собственных чисел и соответствующий набор собственных векторов
Figure 00000060
субполосной матрицы С, рассчитанной для заданных диапазонов частот, где:
Figure 00000061
– собственный вектор-столбец субполосной матрицы
Figure 00000062
;
Figure 00000063
– размер матрицы и количество отсчётов;
Т – знак транспонирования;
Figure 00000064
– натуральные числа от 1 до N;
- на основе собственных чисел соответствующих собственных векторов субполосной матрицы производят выборку J собственных векторов, в соответствии с заданными параметрами передачи, идентичных собственным векторам на передающей стороне;
- на основе рассчитанных и выбранных собственных векторов восстанавливают информацию одним из методов:
1) Поэлементно - путем суммирования, на протяжении длительности информационного символа, результатов произведения комплексно-сопряженных элементов соответствующего собственного вектора субполосной матрицы на элементы оцифрованного сигнала из канала связи без защитного интервала:
Figure 00000065
Figure 00000066
, где:
Figure 00000067
– принятый n-ый информационный символ;
Figure 00000068
– i-ый комплексно-сопряженный элемент собственного вектора-столбца для n-ого информационного символа;
Figure 00000069
– i-ый элемент оцифрованного канального сигнала;
Figure 00000042
– номер элемента, натуральное число от 1 до N;
Figure 00000041
– номер информационного символа, натуральное число от 1 до J;
J – количество используемых собственных векторов, количество информационных символов;
* – знак комплексного сопряжения;
2) Матрично - путем произведения сопряженно-транспонированного ортогонального базиса на вектор-столбец элементов из канала связи, без защитного интервала (при выполнении матричной операции, в буфере накапливаются значения из аналого-цифрового преобразователя для последовательно-параллельного преобразования):
Figure 00000070
при этом выполняется условие:
Figure 00000071
, где:
Figure 00000072
– вектор принятой информации;
Figure 00000073
– сопряженно-транспонированный ортогональный базис;
H – Эрмитово-сопряжение или сопряженное-транспонирование;
Figure 00000074
– вектор-столбец элементов из канала связи, без защитного интервала;
Figure 00000075
– знак транспонирования;
Figure 00000045
– ортогональный базис, представляющий собой матрицу, состоящую из выбранного набора собственных векторов-столбцов субполосной матрицы;
Figure 00000061
- собственный вектор-столбец, состоящий из N отсчетов;
Figure 00000076
– единичная матрица;
Комплексно-сопряженные, рассчитанные и выбранные собственные вектора субполосной матрицы для заданных диапазонов частот могут быть сохранены в памяти устройства (носителе информации), для последующего использования.
Способ восстановления передаваемой информации из принятого сигнала на аппаратном уровне осуществляется следующим образом (см. Фиг. 3 и Фиг. 5):
Для восстановления информации из принятого беспроводным методом сигнала осуществляют операции известные из уровня техники:
Принимают сигнал через принимающую антенну и подают его на квадратурный демодулятор, откуда он поступает на аналого-цифровой преобразователь 111, осуществляющий оцифровку сигнала. Оцифрованный сигнал поступает на вход блока 212 последовательно-параллельного преобразования и удаления защитного интервала, где защитный интервал при его наличии удаляется и сигнал передается далее на входы блока 213 восстановления информации.
Далее, согласно заявленной группе изобретений, в блоке восстановления информации 213 информация для расчета и отбора собственных векторов субполосной матрицы для заданных диапазонов частот, включая метод расчета элементов субполосной матрицы, поступает от блока управления 301 на блок собственных векторов 312.
В формирователе собственных векторов 3121 блока собственных векторов 312 производится расчет элементов субполосной матрицы для заданных диапазонов частот аналогичным методом блока 3021 блока собственных векторов 302.
Далее, в формирователе собственных векторов 3121 формируют набор собственных чисел и соответствующий набор собственных векторов
Figure 00000030
, являющихся собственными вектор-столбцами субполосной матрицы С, рассчитанной для заданных диапазонов частот.
Далее, на основе собственных чисел соответствующих собственных векторов субполосной матрицы, в формирователе собственных векторов 3121 производят выборку J собственных векторов, в соответствии с заданными параметрами передачи, идентичных собственным векторам на передающей стороне. Производят комплексное сопряжение каждого элемента выбранных векторов.
Комплексно-сопряженные, рассчитанные и выбранные собственные вектора субполосной матрицы для заданных диапазонов частот могут быть сохранены в памяти устройства (блок 3022), для последующего использования. Информация о количестве и порядке использования сохраненных собственных векторов поступает от блока управления 301.
Далее, с выходов блока 312 сигнал поступает на одни входы операционного блока 315, а на другие входы поступает сигнал с соответствующих выходов блока 212, где на основе рассчитанных и выбранных собственных векторов восстанавливают информацию одним из методов:
а) Поэлементно - путем суммирования, на протяжении длительности информационного символа, результатов произведения комплексно-сопряженных элементов выбранного соответствующего собственного вектора субполосной матрицы на элементы оцифрованного сигнала из канала связи без защитного интервала.
б) Матрично - путем произведения сопряженно-транспонированного ортогонального базиса на вектор-столбец элементов из канала связи, без защитного интервала (при выполнении матричной операции, в буфере накапливаются значения из аналого-цифрового преобразователя для последовательно-параллельного преобразования).
Результат с блока 213 подается на блок 114 параллельно-последовательного преобразования, на выходе которого получаем передаваемый цифровой поток для дальнейшей обработки.
Таким образом, поскольку сигнал восстанавливается на осове собственных векторов субполосной матрицы для заданных диапазонов частот, достигается низкий уровень внеполосного излучения, следствием чего является уменьшение межканальной интерференции и улучшение помехоустойчивости связи, а также, возможность исключения частотных диапазонов из используемой полосы частот. Сохранение в памяти устройства (носителе информации) заранее рассчитанных, выбранных и комплексно-сопряженных собственных векторов субполосной матрицы для заданных диапазонов частот позволяет сократить количество вычислительных операций, снизить требования к производительности вычислительных ресурсов устройств, при этом, увеличить скорость восстановления сигнала.
Способы формирования сигнала и восстановления информации из принятого сигнала могут быть реализованы на аппаратном или программном обеспечении, или какой-либо их комбинации. Это изобретение не ограничивается его применением для элементов конструкции и схемы компонентов, установленных далее в последующем описании или проиллюстрированных в чертежах. Изобретение допускает другие осуществления до и после операции формирования сигнала и восстановления информации на основе собственных векторов субполосной матрицы и может быть осуществлено или выполнено другими способами. Изобретение и его части могут быть реализованы на одном устройстве или раздельно. Также фразеология и терминология, используемые здесь, приведены для описания и не должны рассматриваться как ограничительные.
3. Реализующее способ формирования сигнала, устройство формирования сигнала, (Фиг.2, Фиг.4), содержит блок собственных векторов, блок управления и операционный блок.
Блок собственных векторов 302, позволяет сформировать базис для формирования сигнала на основе собственных векторов, в соответствие с предложенным способом. Блок 302 может содержать формирователь собственных векторов 3021, производящий расчеты собственных векторов, и носитель информации 3022, в который записываются результаты расчетов, либо только один из них. При наличии только формирователя собственных векторов 3021, расчеты собственных векторов производятся постоянно. При наличии только носителя информации 3022, на него записываются результаты заранее произведенных расчетов собственных векторов, которые используются при формировании сигнала.
Блок управления 301 осуществляет управление блоком собственных векторов 302. Операционный блок 305 выполняет операции умножения и сложения и может быть реализован в следующих вариантах:
1) Для поэлементного формирования: блок 305 содержит J умножителей, на одни входы которых поступают соответствующие информационные символы, а на другие входы поступают элементы соответствующих собственных векторов ортогонального базиса. Выходы умножителей соединены с общим сумматором, где суммируются результаты произведения элементов соответствующего собственного вектора на информационный символ.
2) Для матричного формирования: блок 305 содержит элемент перемножения матрицы на вектор, на один вход которого поступает вектор информационных элементов, а на другой вход поступает ортогональный базис в виде матрицы, состоящий из отобранных собственных векторов субполосной матрицы, рассчитанной для заданных диапазонов частот.
Для передачи информации может использоваться передатчик, включающий: буфер преобразования последовательного кода в параллельный 102, выходы которого соответствующе подключены к входам устройства формирования сигнала 203, который соединен с блоком 204 опционального добавления защитного интервала и параллельно-последовательного преобразования. Блок 204 соединен с блоком цифро-аналогового преобразователя 105, который соединен с квадратурным модулятором (на схеме не представлен).
Работа передатчика с устройством формирования сигнала на аппаратном уровне осуществляется следующим образом:
Передаваемый информационный поток поступает в буфер 102 для последовательно-параллельного преобразования, после чего, сигнал поступает в устройство формирования сигнала 203, где производится формирование сигнала на основе собственных векторов субполосной матрицы для заданных диапазонов частот, согласно приведенному методу: выбирают J векторов, соответствующих заданным параметрам и удовлетворяющих условию значений соответствующих собственных чисел каждого собственного вектора; расчет и хранение векторов осуществляет блок 302 собственных векторов для заданных диапазонов частот, который управляется блоком 301 управления;
с соответствующих выходов блока 302 собственных векторов сигнал поступает на одни входы операционного блока 305, а на его другие входы, поступает сигнал, содержащий передаваемую информацию. Результат с блока 203 подается на блок 204, где при необходимости добавляется защитный интервал и/или производится параллельно-последовательное преобразование. Далее сигнал поступает на цифро-аналоговый преобразователь 105 для дальнейшей передачи в эфир с помощью модулятора (на схеме не представлен).
На Фиг.6 и Фиг.7 представлены энергетические спектры канальных сигналов, сформированных классическим OFDM методом с использованием базиса Фурье, и спектры канальных сигналов, сформированных предложенным в данном изобретении способом. Как видно на фигурах, предложенный способ позволяет получить более низкий уровень внеполосного излучения сигналов (-170 дБ. против -25дБ), Таким образом, достигается заявленный технический результат.
4. Реализующее способ восстановления информации, устройство восстановления информации из принятого сигнала, (Фиг.3, Фиг.5), содержит блок собственных векторов, блок управления и операционный блок.
Блок собственных векторов 312, позволяет сформировать базис для восстановления информации из принятых сигналов, а также выполнить комплексное сопряжение матрицы с транспонированием, в соответствие с предложенным способом. Блок 312 может содержать формирователь собственных векторов 3121, производящий расчеты собственных векторов и комплексное сопряжение элементов матрицы, а также транспонирование этой матрицы для матричной операции, и носитель информации 3022, в который записываются результаты расчётов, либо только один из них. При наличии только формирователя собственных векторов 3121, расчеты производятся постоянно. При наличии только носителя информации 3022, на него записываются результаты заранее произведенных расчётов собственных векторов и комплексного сопряжения элементов матрицы с транспонированием этой матрицы, которые используются при восстановлении сигнала.
Блок управления 301 осуществляет управление блоком собственных векторов 312. Операционный блок 315 выполняет операции умножения и сложения и может быть реализован в следующих вариантах:
1) Для поэлементного восстановления: блок 315 содержит J умножителей, на одни входы каждого из которых поступают элементы из канала связи, на другие входы поступают комплексно сопряженные элементы соответствующих отобранных собственных векторов. Каждый из выходов умножителей соединен с соответствующим входом одного из J сумматоров (интеграторов), где осуществляется суммирование, с накоплением результатов перемножения на протяжении длительности одного символа, после чего результат сбрасывается.
2) Для матричного восстановления: блок 315 содержит элемент умножения, на один вход которого поступает сопряженно-транспонированный ортогональный базис, а на другой вход поступает вектор-столбец элементов из канала связи, без защитного интервала.
Для приема информации беспроводным способом может использоваться приемник, включающий: принимающую антенну с квадратурным демодулятором (не обозначен), выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 111, который соединен с блоком 212 опционального удаления защитного интервала и последовательно-параллельного преобразования, выходы которого соединены с блоком 213 восстановления информации, выходы каждого канала которого соединены с блоком 114 параллельно-последовательного преобразователя, с которого сформированный цифровой поток 115 подается для дальнейшей обработки. Символьные детекторы для восстановления битовой информации могут быть использованы как до, так и после блока 114 в зависимости от системы связи, такая перестановка не оказывает влияния на получение технического результата.
Работа приемника с устройством восстановления информации из принятого сигнала осуществляется следующим образом: полученный сигнал через принимающую антенну и квадратурный демодулятор поступает на аналого-цифровой преобразователь 111, осуществляющий оцифровку сигнала. Оцифрованный сигнал поступает на вход блока 212 последовательно-параллельного преобразования и удаления защитного интервала, где защитная вставка при её наличии удаляется и сигнал передается далее на входы устройства 213 восстановления информации, где:
- В блоке 312 производится формирование и/или хранение набора собственных векторов субполосной матрицы, согласно приведенному способу – отобранный и сформированный ортогональный базис должен быть идентичен ортогональному базису на передающей стороне. Блок 301 осуществляет управление блоком 312. Блок собственных векторов 312 также выполняет комплексное сопряжение и транспонирование рассчитанной матрицы собственных векторов в блоке 3121 и/или хранит сопряженно-транспонированную матрицу собственных векторов в блоке 3022.
- Далее, с выходов блока 312 сигналы поступают на одни входы операционного блока 315, а на другие входы поступают сигналы с соответствующих выходов блока 212, где производится умножение комплексно-сопряженной и транспонированной матрицы собственных векторов на вектор принятого оцифрованного сигнала. При поэлементной процедуре умножения оцифрованный сигнал из канала связи поступает на одни входы умножителей операционного блока, а на другие входы подаются комплексно-сопряженные элементы соответствующих собственных векторов. Результаты перемножения суммируются на длительности символа.
Результат с устройства 213 восстановления информации подается на блок 114 параллельно-последовательного преобразования, на выходе которого получаем передаваемый цифровой поток для дальнейшей обработки.
Если устройство формирования сигнала и устройство восстановления информации из принятого сигнала реализованы на одной платформе, то блок 302 и блок 312 могут быть объединены, при этом функция комплексного сопряжения и/или транспонирования для устройства восстановления информации из принятых сигналов выполняется в отдельном блоке.
В различных вариантах реализации изобретения блоки 302 и 312 собственных векторов содержат или формирователь собственных векторов 3021/3121, или носитель информации 3022, или и то и другое одновременно. Различные варианты исполнения блоков 302 и 312 не влияют на работу устройств формирования сигнала и восстановления информации.
Расчеты собственных векторов субполосной матрицы и комплексного сопряжения матрицы с транспонированием могут осуществляться на другом устройстве, для последующей записи результатов на носитель информации 3022 и их использования при формировании сигнала и восстановлении информации.
Носителем информации 3022 может быть постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) или жесткий диск или твердотельный накопитель или flash-память или оптический диск или гибридные накопители или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) или удаленная компьютерная система или удаленное хранилище данных.
Приведенные функциональные блоки устройств могут быть реализованы на FPGA (Программируемая логическая интегральная схема) и/или SoC (Система на кристалле), выполненных в программо-аппаратной части таким образом, чтобы осуществлять предписанные им выше функции.
Настоящее подробное описание составлено с приведением различных не имеющих ограничительного и исчерпывающего характера вариантов осуществления. В то же время, специалистам, имеющим средний уровень компетентности в рассматриваемой области техники, очевидно, что различные замены, модификации или сочетания любых раскрытых здесь вариантов осуществления (в том числе частично) могут быть воспроизведены в пределах объема настоящего изобретения. Таким образом, подразумевается и понимается, что настоящее описание изобретения включает дополнительные варианты осуществления, суть которых не изложена здесь в явно выраженной форме. Такие варианты осуществления могут быть получены путем, например, сочетания, модификации или преобразования каких-либо действий, компонентов, элементов, свойств, аспектов, характеристик, ограничений и пр., относящихся к приведенным здесь и не имеющим ограничительного характера вариантам осуществления.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
OFDMA доступ, основанный на когнитивном радио. Патент на изобретение №2446603. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 27.03.2012. Авторы: Хассан А.А., Хьютема К.; заявитель и патентообладатель Майкрософт корпорейшн.
Переменное кодирование и модулирование подканала мультиплексирования с ортогональным частотным разделением. Патент на изобретение №2433555. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 10.11.2011. Авторы: Абхишек А., Хассан А.А., Хьютема К., У Деюн, Куэнел Т.; заявитель и патентообладатель Майкрософт корпорейшн.
Адаптация скорости передачи данных в OFDM - системе при наличии помех. Патент на изобретение №2344546. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 20.01.2009. Авторы: Гончаров Е.В.; заявитель и патентообладатель Корпорация "Самсунг Электроникс Ко., Лтд."
IEЕЕ Std Р802.16-2004, IEEЕ Standart for Local and metropolitan area networks - Part 16: Air Interface for Fixed BWA Systems.

Claims (14)

1. Способ формирования сигнала, характеризующийся тем, что заранее рассчитывают элементы субполосной матрицы для заданных диапазонов частот формируемого сигнала, формируют набор собственных чисел и соответствующий набор собственных векторов субполосной матрицы, рассчитанной для заданных диапазонов частот формируемого сигнала, производят выборку собственных векторов субполосной матрицы на основе соответствующих им собственных чисел в соответствии с заданными параметрами передачи формируемого сигнала и на основе рассчитанных и выбранных собственных векторов формируют сигнал путем суммирования произведений каждого символа информационного канала на элементы соответствующего выбранного собственного вектора или произведением матрицы, состоящей из отобранных собственных векторов-столбцов субполосной матрицы, на вектор-столбец информационных символов.
2. Способ формирования сигнала по п. 1, характеризующийся тем, что элементы субполосной матрицы рассчитывают для суммы используемых диапазонов частот формируемого сигнала.
3. Способ формирования сигнала по п. 1, характеризующийся тем, что элементы субполосной матрицы рассчитывают для общего заданного диапазона частот формируемого сигнала, из которого исключаются неиспользуемые диапазоны частот.
4. Способ формирования сигнала по п. 1, характеризующийся тем, что заранее рассчитанные и выбранные собственные вектора субполосной матрицы для заданных диапазонов частот формируемого сигнала сохраняют для последующего формирования сигнала на их основе.
5. Способ восстановления передаваемой информации из сформированного по п. 1 сигнала, характеризующийся тем, что заранее рассчитывают элементы субполосной матрицы для заданных диапазонов частот принимаемого сигнала, формируют набор собственных чисел и соответствующий набор собственных векторов субполосной матрицы, рассчитанной для заданных диапазонов частот принимаемого сигнала, производят выборку собственных векторов субполосной матрицы на основе соответствующих им собственных чисел в соответствии с заданными параметрами передачи принимаемого сигнала и на основе рассчитанных и выбранных собственных векторов, прошедших процедуру комплексного сопряжения, восстанавливают информацию путем суммирования на протяжении длительности информационного символа результатов произведения комплексно-сопряженных элементов соответствующего собственного вектора субполосной матрицы на элементы оцифрованного сигнала из канала связи без защитного интервала или путем произведения сопряженно-транспонированного ортогонального базиса на вектор-столбец элементов из канала связи без защитного интервала.
6. Способ восстановления передаваемой информации по п. 5, характеризующийся тем, что элементы субполосной матрицы рассчитывают для суммы используемых диапазонов частот принимаемого сигнала.
7. Способ восстановления передаваемой информации по п. 5, характеризующийся тем, что элементы субполосной матрицы рассчитывают для общего заданного диапазона частот принимаемого сигнала, из которого исключаются неиспользуемые диапазоны частот.
8. Способ восстановления передаваемой информации по п. 5, характеризующийся тем, что заранее рассчитанные и выбранные собственные вектора субполосной матрицы для заданных диапазонов частот принимаемого сигнала сохраняют для последующего восстановления информации на их основе.
9. Устройство формирования сигнала, J входов которого являются входами J информационных символов, а N выходов - выходами сформированного сигнала, содержит блок собственных векторов, блок управления и операционный блок, при этом управляемый блоком управления блок собственных векторов выдает собственные вектора для заданных диапазонов частот формируемого сигнала, J выходов которого соединены с соответствующими входами операционного блока, осуществляющего суммирование произведений каждого символа информационного канала на элементы соответствующего выбранного собственного вектора или произведение матрицы, состоящей из отобранных собственных векторов-столбцов субполосной матрицы, на вектор-столбец информационных символов.
10. Устройство формирования сигнала по п. 9, характеризующееся тем, что блок собственных векторов осуществляет расчет и хранение собственных векторов для заданных диапазонов частот формируемого сигнала.
11. Устройство формирования сигнала по п. 9, характеризующееся тем, что блок собственных векторов осуществляет расчет или хранение собственных векторов для заданных диапазонов частот формируемого сигнала.
12. Устройство восстановления информации из принятого сигнала, N входов которого являются входами элементов оцифрованного канального сигнала, a J выходов - выходами J информационых символов, содержит блок собственных векторов, блок управления и операционный блок, при этом управляемый блоком управления блок собственных векторов выдает собственные вектора для заданных диапазонов частот принимаемого сигнала, J выходов которого соединены с соответствующими входами операционного блока, осуществляющего суммирование на протяжении длительности информационного символа результатов произведения комплексно-сопряженных элементов соответствующего собственного вектора субполосной матрицы на элементы оцифрованного сигнала из канала связи без защитного интервала или произведение сопряженно-транспонированного ортогонального базиса на вектор-столбец элементов из канала связи без защитного интервала.
13. Устройство восстановления информации из принятого сигнала по п. 12, характеризующееся тем, что блок собственных векторов осуществляет расчет и хранение собственных векторов для заданных диапазонов частот принимаемого сигнала.
14. Устройство восстановления информации из принятого сигнала по п. 12, характеризующееся тем, что блок собственных векторов осуществляет расчет или хранение собственных векторов для заданных диапазонов частот принимаемого сигнала.
RU2018123144A 2018-06-26 2018-06-26 Способ ортогонального частотного уплотнения и его реализующее устройство RU2702258C1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018123144A RU2702258C1 (ru) 2018-06-26 2018-06-26 Способ ортогонального частотного уплотнения и его реализующее устройство
PCT/RU2019/050094 WO2020005118A1 (ru) 2018-06-26 2019-06-25 Способ ортогонального частотного уплотнения и его реализующее устройство

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018123144A RU2702258C1 (ru) 2018-06-26 2018-06-26 Способ ортогонального частотного уплотнения и его реализующее устройство

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2702258C1 true RU2702258C1 (ru) 2019-10-07

Family

ID=68170679

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018123144A RU2702258C1 (ru) 2018-06-26 2018-06-26 Способ ортогонального частотного уплотнения и его реализующее устройство

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2702258C1 (ru)
WO (1) WO2020005118A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2738961C1 (ru) * 2020-06-08 2020-12-21 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Способ определения пространственных параметров элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996008905A1 (en) * 1994-09-14 1996-03-21 Ericsson Inc. Method for demodulating digitally modulated data signals
RU2142675C1 (ru) * 1993-12-02 1999-12-10 Алкател ЮЭсЭй, Инк. Способ и система усиления речевого сигнала в сети связи
WO2004075432A1 (en) * 2003-02-18 2004-09-02 Qualcomm Incorporated Communication receiver with a rake-based adaptive equalizer

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459359C1 (ru) * 2011-08-25 2012-08-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" Способ формирования канальных сигналов и устройство его реализующее
KR102157652B1 (ko) * 2013-04-29 2020-09-18 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 채널상태정보 전송 방법 및 장치
RU2599930C1 (ru) * 2015-05-22 2016-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "РВ-СИСТЕМС" Способ и устройство восстановления передаваемой информации при ортогональном частотном уплотнении

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2142675C1 (ru) * 1993-12-02 1999-12-10 Алкател ЮЭсЭй, Инк. Способ и система усиления речевого сигнала в сети связи
WO1996008905A1 (en) * 1994-09-14 1996-03-21 Ericsson Inc. Method for demodulating digitally modulated data signals
WO2004075432A1 (en) * 2003-02-18 2004-09-02 Qualcomm Incorporated Communication receiver with a rake-based adaptive equalizer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2738961C1 (ru) * 2020-06-08 2020-12-21 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Способ определения пространственных параметров элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020005118A1 (ru) 2020-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10938876B2 (en) Method and system for low data rate transmission
US20180034676A1 (en) Method and apparatus for transmitting a signal
EP1780966B1 (en) Blind Selective Mapping (SLM) using pilots
CN100583708C (zh) 执行数字通信的方法和装置
KR100968665B1 (ko) 적응 무선/변조 장치, 수신 장치, 무선통신 시스템 및무선통신 방법
JP2005537747A (ja) 周波数領域判定フィードバック等化デバイス及び方法
KR19990028658A (ko) 다중캐리어 변조를 위한 펄스형성
WO2003092197A1 (en) Apparatus and method for transmitting and receiving side information of a partial transmit sequence in an ofdm communication system
CN101848184B (zh) 降低正交频分复用系统峰均功率比的选择性映射扰码方法
JP2005304040A (ja) 直交周波数分割多重接続システムにおける高速周波数ホッピングのための送受信装置
CN108990142A (zh) 一种低信令开销的多载波非正交多址接入系统的传输方法
EP4104398A1 (en) Single input single output (siso) physical layer key exchange
Xu et al. Nyquist-SEFDM: Pulse shaped multicarrier communication with sub-carrier spacing below the symbol rate
Gayathri et al. PAPR reduction in OFDM using Partial Transmit Sequence (PTS)
CN110622439A (zh) 在基于mimo系统中用于自适应空间分集的设备及方法
Dash et al. OFDM systems and PAPR reduction techniques in OFDM systems
RU2702258C1 (ru) Способ ортогонального частотного уплотнения и его реализующее устройство
RU2599930C1 (ru) Способ и устройство восстановления передаваемой информации при ортогональном частотном уплотнении
WO2009043311A1 (fr) Procédé et appareil d'étalement de fréquence temporelle dans un système ofdma
WO2015142221A1 (ru) Способ и устройство ортогонального частотного уплотнения
CN105049128B (zh) 一种音频播放中嵌入多载波声波通信的方法
Sahraoui et al. Analyses and performance of techniques PAPR reduction for STBC MIMO-OFDM system in (4G) wireless communication
US8817906B2 (en) Communication device and communication method
JP6414850B2 (ja) 送信装置、受信装置、送信方法および受信方法
Dhungana et al. Performance evaluation of PAPR reduction in multicarrier system by PTS and SLM methods