RU2781567C1 - Method for selecting the transmission rate in radio links - Google Patents

Method for selecting the transmission rate in radio links Download PDF

Info

Publication number
RU2781567C1
RU2781567C1 RU2022100275A RU2022100275A RU2781567C1 RU 2781567 C1 RU2781567 C1 RU 2781567C1 RU 2022100275 A RU2022100275 A RU 2022100275A RU 2022100275 A RU2022100275 A RU 2022100275A RU 2781567 C1 RU2781567 C1 RU 2781567C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power
noise
signal
ratio
value
Prior art date
Application number
RU2022100275A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Юрьевич Гордиенко
Сергей Викторович Дворников
Михаил Павлович Сличенко
Original Assignee
Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Концерн "Созвездие" filed Critical Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Application granted granted Critical
Publication of RU2781567C1 publication Critical patent/RU2781567C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of radio engineering. The effect is achieved by calculating and obtaining the spectral representation of the test signals, calculating the power value of each of the test signals within the bandwidth of the receiving path, the gradation of which corresponds to the test signal with the corresponding transmission rate, calculating and obtaining the spectral representation of the received information signal within the gradations of the bands transmission of the receiving path, in accordance with the speed of its transmission; in this case, the value of the ratio of the power of the information signal to the spectral density of the noise power is calculated as the ratio of the power value of the test signal corresponding to the bandwidth of the receiving path at which the information signal was received to the power difference between the received information signal and the test signal corresponding to the bandwidth of the receiving path, at which the information signal was received.
EFFECT: providing the possibility of adapting the speed in the radio link depending on the ratio of the signal power to the power of noise and interference, taking into account the possible change in the value of the noise power in the radio link during the transmission of the information message signal.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для адаптивного выбора скорости передачи в радиолинии по результатам измерения текущего значения отношения мощности сигнала к мощности шума и помех в полосе приема сигнала (ОСШ).The invention relates to the field of radio engineering and can be used for adaptive selection of the transmission rate in the radio link based on the results of measuring the current value of the ratio of signal power to noise power and interference in the signal reception band (SNR).

Известны система и способ для динамической адаптации скорости передачи данных и мощности передачи с помощью протокола передачи маяка (патент РФ № 2381622, H04B 7/005 ).Known system and method for dynamic adaptation of the data rate and transmission power using the beacon transmission protocol (RF patent No. 2381622, H04B 7/005 ).

В известном способе динамического выбора скорости передачи данных и/или мощности передачи в системе связи, включающей в себя множество устройств, включающих в себя, по меньшей мере, одно приемное устройство и, по меньшей мере, одно передающее устройство, заключающийся в том, что делят время на последовательность из, по меньшей мере, одного суперкадра; внедряют в приемное устройство обратную связь в маяк, причем указанная обратная связь по состоянию или качеству линии связи дополнительно содержит, по меньшей мере, одно из следующего: отношение сигнал/шум; уровень принятого сигнала; уровень шума; частоту пакетных ошибок; частоту битовых ошибок; потери в тракте и любую другую характеристику качества канала или приема.In a known method for dynamically selecting a data rate and/or transmission power in a communication system including a plurality of devices, including at least one receiver and at least one transmitter, which consists in dividing time per sequence of at least one superframe; embedding in the receiver feedback to the beacon, and the specified feedback on the state or quality of the communication line further comprises at least one of the following: signal-to-noise ratio; received signal level; noise level; burst error rate; bit error rate; path loss and any other characteristic of channel or reception quality.

Недостаток известного способа заключается в ограниченности его применения, т.к. он относится только к беспроводным системам связи, использующим протокол MAC, в которых устройства передают маяк.The disadvantage of the known method lies in the limitations of its application, tk. it only applies to wireless communication systems using the MAC protocol in which devices transmit a beacon.

Известен способ выбора скорости передачи элементов сигнала в радиомодемах (патент РФ № 2640431, G01R 23/00 ).A known method for selecting the rate of transmission of signal elements in radio modems (RF patent No. 2640431, G01R 23/00 ).

Известный способ заключается в том, что принимают сигнал, измеряют его ширину спектра, значение которой уточняют по мере поступления сигнала. Измеряют уровень мощности спектральной составляющей сигнала с максимальным значением амплитуды, а ширину спектра сигнала измеряют в пределах полосы его половинной мощности, причем решение о выбранном номинале скорости передачи осуществляют по результатам сравнения измеренных значений ширины спектра с предварительно рассчитанными значениями, соответствующими тем номиналам скоростей, для работы с которыми предназначены радиомодемы, искомым значением является то, различия с которым по результатам измерения наименьшие.The known method consists in the fact that the signal is received, its spectrum width is measured, the value of which is specified as the signal arrives. The power level of the spectral component of the signal with the maximum amplitude value is measured, and the width of the signal spectrum is measured within the band of its half power, and the decision on the selected transmission rate rating is carried out based on the results of comparing the measured spectrum width values with pre-calculated values corresponding to those rate ratings, for operation with which the radio modems are designed, the desired value is the one with the smallest differences according to the measurement results.

Недостаток способа заключается в том, что он не обеспечивает адаптацию скорости в радиолинии в зависимости от ОСШ. The disadvantage of this method is that it does not provide speed adaptation in the radio link depending on the SNR.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому является способ выбора скорости передачи в радиолиниях, по патенту РФ 2744037, G08C 13/00 , принятый за прототип.The closest analogue in technical essence to the proposed is a method for selecting the transmission rate in radio links, according to the patent of Russian Federation 2744037, G08C 13/00 taken as a prototype.

Способ-прототип заключается в том, что принимают сигнал, измеряют уровень мощности сигнала, измеряют ширину спектра сигнала, сравнивают измеренные значения с предварительно рассчитанными значениями, принимают решение по результатам измерения, а предварительно на приемном конце радиолинии задают градации полосы пропускания приемного тракта в соответствии с номиналами допустимых скоростей передачи для радиолинии, измеряют уровень шума на приемной стороне радиолинии и рассчитывают его спектральную плотность мощности; первоначально принимают переданный тестовый сигнал с минимально допустимой для радиолинии скоростью передачи, измеряют уровень мощности тестового сигнала и рассчитывают текущее значение отношения мощности тестового сигнала к спектральной плотности мощности шума, передают рассчитанное текущее значение отношения мощности тестового сигнала к спектральной плотности мощности шума на передающую сторону на минимально допустимой для радиолинии скорости, устанавливают градацию полосы пропускания приемного тракта в соответствии с допустимой скоростью передачи, определяемой для текущего значения отношения мощности тестового сигнала к спектральной плотности мощности шума, передают информационные сообщения в виде пакетов со скоростью, определяемой для текущего значения отношения мощности тестового сигнала к спектральной плотности мощности шума, принимают переданный сигнал информационного сообщения на длительности пакета и измеряют соответствующее ему значение отношения мощности информационного сигнала к спектральной плотности мощности шума, передают измеренное значение отношения мощности информационного сигнала к спектральной плотности мощности шума на передающую сторону, при этом если измеренное значение отношения мощности информационного сигнала к спектральной плотности мощности шума окажется меньше рассчитанного значения отношения мощности тестового сигнала к спектральной плотности мощности шума, то на передающей стороне уменьшают скорость передачи на одну градацию, а на приемной уменьшают на одну градацию полосу пропускания приемного тракта, а если измеренное значение отношения мощности информационного сигнала к спектральной плотности мощности шума окажется не меньше рассчитанного значения отношения мощности тестового сигнала к спектральной плотности мощности шума, то передают следующий пакет информационных сообщений, указанные процедуры повторяют до тех пор, пока не будут переданы все пакеты информационных сообщений.The prototype method consists in receiving a signal, measuring the signal power level, measuring the width of the signal spectrum, comparing the measured values with pre-calculated values, making a decision based on the measurement results, and preliminarily, at the receiving end of the radio link, the gradations of the bandwidth of the receiving path are set in accordance with ratings of allowable transmission rates for the radio link, measure the noise level on the receiving side of the radio link and calculate its power spectral density; initially, the transmitted test signal is received at the minimum allowable transmission rate for the radio link, the power level of the test signal is measured and the current value of the ratio of the test signal power to the noise power spectral density is calculated, the calculated current value of the ratio of the test signal power to the noise power spectral density is transmitted to the transmitting side at a minimum acceptable for the radio link speed, set the gradation of the bandwidth of the receiving path in accordance with the allowable transmission rate, determined for the current value of the ratio of the test signal power to the power spectral density of the noise, transmit information messages in the form of packets at a rate determined for the current value of the ratio of the test signal power to noise power spectral density, receive the transmitted signal of the information message for the duration of the packet and measure the corresponding value of the ratio of the power of the information signal the measured value of the ratio of the power of the information signal to the power spectral density of the noise is transmitted to the transmitting side, and if the measured value of the ratio of the power of the information signal to the power spectral density of the noise is less than the calculated value of the ratio of the power of the test signal to the power spectral density of the noise , then on the transmitting side, the transmission rate is reduced by one gradation, and on the receiving side, the bandwidth of the receiving path is reduced by one gradation, and if the measured value of the ratio of the power of the information signal to the spectral power density of the noise is not less than the calculated value of the ratio of the test signal power to the spectral power density noise, then the next packet of information messages is transmitted, these procedures are repeated until all packets of information messages are transmitted.

Недостаток способа-прототипа заключается в том, что он не учитывает возможность изменения значения мощности шума в радиолинии в ходе передачи сигнала информационного сообщения.The disadvantage of the prototype method is that it does not take into account the possibility of changing the value of the noise power in the radio link during the transmission of the information message signal.

Задача предлагаемого способа заключается в расширении области его применения, а именно в обеспечении возможности адаптации скорости в радиолинии в зависимости от отношения мощности сигнала к мощности шума и помех, с учетом возможного изменения значения мощности шума в радиолинии в ходе передачи сигнала информационного сообщения. The objective of the proposed method is to expand the scope of its application, namely, to provide the possibility of adapting the speed in the radio link depending on the ratio of signal power to the power of noise and interference, taking into account the possible change in the noise power value in the radio link during the transmission of the information message signal.

Для решения поставленной задачи в способе, заключающемся в том, что задают градации полосы пропускания приемного тракта в соответствии с номиналами допустимых скоростей передачи для радиолинии;To solve the problem in the method, which consists in the fact that set the gradation of the bandwidth of the receiving path in accordance with the ratings of the allowable transmission rates for the radio link;

измеряют уровень шума на приемной стороне радиолинии и рассчитывают его спектральную плотность мощности; measure the noise level on the receiving side of the radio link and calculate its power spectral density;

принимают переданный тестовый сигнал; receiving the transmitted test signal;

измеряют уровень мощности тестового сигнала и рассчитывают текущее значение отношения мощности тестового сигнала к спектральной плотности мощности шума; measuring the power level of the test signal and calculating the current value of the ratio of the test signal power to the noise power spectral density;

передают рассчитанное текущее значение отношения мощности тестового сигнала к спектральной плотности мощности шума на передающую сторону на минимально допустимой для радиолинии скорости; transmitting the calculated current value of the ratio of the test signal power to the noise power spectral density to the transmitting side at the minimum speed allowed for the radio link;

устанавливают градацию полосы пропускания приемного тракта в соответствии с допустимой скоростью передачи, определяемой для текущего значения отношения мощности тестового сигнала к спектральной плотности мощности шума; set the gradation of the bandwidth of the receiving path in accordance with the allowable transmission rate determined for the current value of the ratio of the power of the test signal to the power spectral density of the noise;

передают информационные сообщения в виде пакетов со скоростью, определяемой для текущего значения отношения мощности тестового сигнала к спектральной плотности мощности шума; transmit information messages in the form of packets at a rate determined for the current value of the ratio of the power of the test signal to the power spectral density of the noise;

принимают переданный сигнал информационного сообщения на длительности пакета и измеряют соответствующее ему значение отношения мощности информационного сигнала к спектральной плотности мощности шума; receive the transmitted signal of the information message for the duration of the packet and measure the corresponding value of the ratio of the power of the information signal to the power spectral density of the noise;

передают измеренное значение отношения мощности информационного сигнала к спектральной плотности мощности шума на передающую сторону; transmitting the measured value of the ratio of the power of the information signal to the power spectral density of the noise to the transmitting side;

при этом если измеренное значение отношения мощности информационного сигнала к спектральной плотности мощности шума окажется меньше рассчитанного значения отношения мощности тестового сигнала к спектральной плотности мощности шума, то на передающей стороне уменьшают скорость передачи на одну градацию, а на приемной уменьшают на одну градацию полосу пропускания приемного тракта;in this case, if the measured value of the ratio of the power of the information signal to the spectral power density of the noise turns out to be less than the calculated value of the ratio of the power of the test signal to the spectral power density of the noise, then on the transmitting side, the transmission rate is reduced by one gradation, and on the receiving side, the bandwidth of the receiving path is reduced by one gradation ;

а если измеренное значение отношения мощности информационного сигнала к спектральной плотности мощности шума окажется не меньше рассчитанного значения отношения мощности тестового сигнала к спектральной плотности мощности шума, то передают следующий пакет информационных сообщений;and if the measured value of the ratio of the power of the information signal to the power spectral density of the noise is not less than the calculated value of the ratio of the power of the test signal to the power spectral density of the noise, then transmit the next packet of information messages;

указанные процедуры повторяют до тех пор, пока не будут переданы все пакеты информационных сообщений, согласно изобретению ,these procedures are repeated until all packets of information messages are transmitted, according to the invention ,

первоначально последовательно передают тестовые сигналы для каждого допустимого значения скорости передачи, initially , test signals are transmitted sequentially for each allowable value of the transmission rate,

принимают последовательно переданные тестовые сигналы в пределах градаций полос пропускания приемного тракта в соответствии с номиналами допустимых скоростей передачи для радиолинии;receive sequentially transmitted test signals within the gradations of the bandwidth of the receiving path in accordance with the ratings of the allowable transmission rates for the radio link;

дополнительно при приеме тестовых сигналов рассчитывают и получают их спектральное представление,additionally, when receiving test signals, their spectral representation is calculated and obtained,

а значение мощности каждого из тестовых сигналов рассчитывают в пределах той полосы пропускания приемного тракта, градации которой соответствует тестовый сигнал с соответствующей скоростью передачи,and the power value of each of the test signals is calculated within the bandwidth of the receiving path, the gradation of which corresponds to the test signal with the corresponding transmission rate,

а для измерения отношения мощности информационного сигнала к спектральной плотности мощности шума, рассчитывают и получают спектральное представление принятого информационного сигнала в пределах градаций полос пропускания приемного тракта, в соответствии со скоростью его передачи;and to measure the ratio of the power of the information signal to the power spectral density of the noise, calculate and get the spectral representation of the received information signal within the gradations of the bandwidth of the receiving path, in accordance with its transmission rate;

а непосредственно значение отношения мощности информационного сигнала к спектральной плотности мощности шума, рассчитывают как отношение значения мощности тестового сигнала, соответствующего полосе пропускания приемного тракта при которой был принят информационный сигнал, к разности мощностей принятого информационного сигнала и тестового сигнала, соответствующего полосе пропускания приемного тракта, при которой был принят информационный сигнал.and directly the value of the ratio of the power of the information signal to the spectral density of the noise power is calculated as the ratio of the power value of the test signal corresponding to the bandwidth of the receiving path at which the information signal was received, to the difference in the powers of the received information signal and the test signal corresponding to the bandwidth of the receiving path, at which the information signal was received.

Работа радиолиний, как правило, осуществляется в условиях шумов и помех, интенсивность которых может изменяться в ходе сеанса радиосвязи, [Дворников С.В. и др. Обобщенная функциональная модель радиолинии с управлением её частотным ресурсом // Вопросы радиоэлектроники. Серия: Техника телевидения. 2016. № 3. С. 49-56]. В результате изменения уровня шумов происходит изменение значения ОСШ в тракте приема, [Комарович В.Ф., Сосунов В.Н. Случайные радиопомехи и надежность КB связи. – М.: «Связь», 1977 г. 136 с]. В таких условиях для сохранения допустимого значения вероятности ошибки в канале необходимо изменять скорость передачи адаптивно с изменением текущего значения ОСШ, [Зайцев Д.В. и др. Способ выбора скорости передачи элементов сигнала в радиомодемах. Патент РФ № 2640431, G01R 23/00 ].The operation of radio links, as a rule, is carried out in conditions of noise and interference, the intensity of which can change during a radio session, [Dvornikov S.V. et al. Generalized functional model of a radio link with its frequency resource management. Voprosy radioelectronics. Series: TV Technique. 2016. No. 3. S. 49-56]. As a result of changing the noise level, there is a change in the SNR value in the receive path, [Komarovich V.F., Sosunov V.N. Random radio interference and reliability of KB communication. - M .: "Communication", 1977, 136 s]. Under such conditions, in order to maintain an acceptable value of the error probability in the channel, it is necessary to change the transmission rate adaptively with a change in the current SNR value, [Zaitsev D.V. et al. Method for selecting the transmission rate of signal elements in radio modems. RF patent No. 2640431, G01R 23/00 ].

Обеспечение допустимого значения вероятности ошибки в тракте приема возможно за счет своевременной адаптации, в зависимости от значения ОСШ на приемном конце радиолинии, скорости передачи на передающем конце радиолинии и изменения полосы пропускания приемного тракта. Ensuring an acceptable value of the error probability in the receive path is possible due to timely adaptation, depending on the SNR value at the receiving end of the radio link, the transmission rate at the transmitting end of the radio link, and changes in the bandwidth of the receiving path.

Однако такой подход является приемлемым только при условии неизменности значения ОСШ в процессе передачи информационных сообщений, что не всегда обеспечивается на практике, см. (Дворников С.В. и др. Аппарат анализа частотного ресурса для режима псевдослучайной перестройки рабочей частоты // Информационно-управляющие системы. 2019. № 4 (101). С. 62-68).However, this approach is acceptable only if the SNR value remains unchanged during the transmission of information messages, which is not always ensured in practice, see (Dvornikov S.V. et al. Frequency resource analysis apparatus for the pseudo-random tuning mode of the operating frequency // Information and control Systems, 2019, No. 4 (101), pp. 62-68).

В таких условиях для обеспечения устойчивой работы радиолинии необходимо рассчитывать значение ОСШ с учетом текущего значения уровня мощности шумов и помех.Under such conditions, to ensure stable operation of the radio link, it is necessary to calculate the SNR value taking into account the current value of the noise and interference power level.

Поэтому предлагается измерять значение ОСШ следующим образом. Therefore, it is proposed to measure the SNR value in the following way.

На предварительном этапе тестовый сигнал представить в виде нескольких тестовых сигналов, соответствующих допустимым для данной радиолинии значениям скорости передачи. И затем всю совокупность тестовых сигналов передать таким образом, чтобы каждый тестовый сигнал принимался в пределах градации той полосы пропускания приемного тракта, градации которых соответствуют его скорости передачи.At the preliminary stage, the test signal should be presented in the form of several test signals corresponding to the transmission rate values allowed for the given radio link. And then the entire set of test signals is transmitted in such a way that each test signal is received within the gradation of that bandwidth of the receiving path, the gradations of which correspond to its transmission rate.

Затем для каждого принятого тестового сигнала необходимо сформировать его спектральное представление и рассчитать значение мощности в соответствии со следующим выражением:Then, for each received test signal, it is necessary to form its spectral representation and calculate the power value in accordance with the following expression:

Figure 00000001
, (1)
Figure 00000001
, (one)

где

Figure 00000002
– модуль спектрального представления обрабатываемого сигнала; m – порядковый номер реализации сигнала;.where
Figure 00000002
– module of the spectral representation of the processed signal; m is the serial number of the signal realization;

И тогда, на этапе приема информационного сигнала, в соответствии с формулой (1) рассчитать его мощность, и с учетом значения мощности тестового сигнала, соответствующего информационному сигналу по скорости, рассчитать значение ОСШ, с учетом текущего значения уровня мощности шумов и помех (в данном контексте понятие измерять значение ОСШ исходит из необходимости измерений текущего значения мощности приятого информационного сигнала и мощности тестового сигнала, соответствующего ему по скорости передачи):And then, at the stage of receiving the information signal, in accordance with formula (1), calculate its power, and taking into account the power value of the test signal corresponding to the information signal in terms of speed, calculate the SNR value, taking into account the current value of the noise and interference power level (in this In the context, the concept of measuring the SNR value comes from the need to measure the current value of the power of the received information signal and the power of the test signal corresponding to it in terms of transmission rate):

Figure 00000003
, (2)
Figure 00000003
, (2)

где

Figure 00000004
– текущее значение отношения мощности информационного сигнала к спектральной плотности мощности шумов и помех в радиолинии (данное утверждение справедливо в том случае, когда полезный сигнал, и соответствующий ему по скорости тестовый сигнал имеют одинаковую мощность и одинаковый вид модуляции) в [дБ]; верхний индекс 1 – указывает, что это значение мощности тестового сигнала; верхний индекс 2 – указывает, что это значение мощности полезного сигнала.where
Figure 00000004
– the current value of the ratio of the power of the information signal to the power spectral density of noise and interference in the radio link (this statement is true in the case when the useful signal and the test signal corresponding to it in speed have the same power and the same type of modulation) in [dB]; superscript 1 - indicates that this is the value of the power of the test signal; superscript 2 - indicates that this is the value of the useful signal strength.

Таким образом, расчет по формуле (2) гарантирует, что полученная величина ОСШ учитывает текущее значения мощности шумов и помех в радиолинии.Thus, the calculation by formula (2) ensures that the obtained SNR value takes into account the current values of the noise and interference power in the radio link.

Реализация указанных процедур обеспечивается в заявляемом техническом решении.The implementation of these procedures is provided in the claimed technical solution.

Заявленный способ поясняется чертежом, на котором показаны:The claimed method is illustrated by the drawing, which shows:

фиг. 1 — модуль спектра информационного сигнала

Figure 00000005
и модуль, соответствующего ему по скорости передачи, тестового сигнала
Figure 00000002
; N2 и N1 – верхняя и нижняя границы полосы частот, в пределах которой рассчитывается мощность сигнала.fig. 1 - information signal spectrum module
Figure 00000005
and a module corresponding to it in terms of transmission rate, a test signal
Figure 00000002
; N 2 and N 1 are the upper and lower limits of the frequency band within which the signal power is calculated.

Реализация технического решения заявляемого способа предполагает последовательное выполнение следующих процедур.The implementation of the technical solution of the proposed method involves the sequential implementation of the following procedures.

1. Задают градации полосы пропускания приемного тракта в соответствии с номиналами допустимых скоростей передачи для радиолинии.1. The gradations of the bandwidth of the receiving path are set in accordance with the ratings of the allowable transmission rates for the radio link.

Взаимосвязь ширины спектра сигнала со скоростью передачи его элементов известна и описана, например, [Зайцев Д.В. и др. Способ выбора скорости передачи элементов сигнала в радиомодемах. Патент РФ № 2640431, от 01.07.2016 г., G01R 23/00, Опубликовано: 09.01.2018 Бюл. № 1].The relationship between the width of the signal spectrum and the transmission rate of its elements is known and described, for example, [Zaitsev D.V. et al. Method for selecting the transmission rate of signal elements in radio modems. Patent of the Russian Federation No. 2640431, dated 07/01/2016, G01R 23/00, Published: 01/09/2018 Bull. No. 1].

2. Измеряют уровень шума на приемной стороне радиолинии и рассчитывают его спектральную плотность мощности.2. Measure the noise level on the receiving side of the radio link and calculate its power spectral density.

Процедуры измерения принятых реализаций радиоизлучений известны. Например, [Гель В.Э. и др. Способ оценки помехозащищенности линий радиосвязи. Патент РФ № 2613035 С1, от 16.03.2016 г., H04L 29/00, Опубликовано: 14.03.2017 г., Бюл. № 8].Measurement procedures for received radio emission realizations are known. For example, [Gel V.E. etc. A method for assessing the noise immunity of radio communication lines. Patent of the Russian Federation No. 2613035 C1, dated March 16, 2016, H04L 29/00, Published: 03/14/2017, Bull. No. 8].

3. Первоначально последовательно передают тестовые сигналы для каждого допустимого значения скорости передачи.3. Initially, test signals are transmitted sequentially for each allowable transmission rate.

Для этого синтезирую для каждого допустимого значения скорости свой тестовый сигнал (или используют ранее принятые). Тестовые сигналы соответствуют информационным сигналам по скорости передачи и по виду модуляции.To do this, I synthesize my own test signal for each allowable speed value (or use previously accepted ones). Test signals correspond to information signals in terms of transmission rate and modulation type.

Процедуры излучения (передачи) сигналов известны. Например, [Гвоздяков Ю.А. и др. Способ радиоподавления каналов связи. Патент РФ № 24504584 С1, от 13.04.2011, H04K 3/00 (2006.01), H04L 27/22 (2006.01), Опубликовано: 10.05.2012 Бюл. № 13].Procedures for the emission (transmission) of signals are known. For example, [Gvozdyakov Yu.A. etc. Method of radio suppression of communication channels. RF patent No. 24504584 C1, dated 04/13/2011, H04K 3/00 (2006.01), H04L 27/22 (2006.01), Published: 05/10/2012 Bull. No. 13].

4. Принимают последовательно переданные тестовые сигналы в пределах градаций полос пропускания приемного тракта в соответствии с номиналами допустимых скоростей передачи для радиолинии.4. Sequentially transmitted test signals are received within the gradations of the bandwidth of the receiving path in accordance with the ratings of the allowable transmission rates for the radio link.

То есть каждый тестовый сигнал принимают в пределах градаций той полосы пропускания приемного тракта, которая соответствует ширине спектра, определяемой скоростью передачи.That is, each test signal is received within the gradations of the bandwidth of the receiving path, which corresponds to the bandwidth determined by the transmission rate.

Процедуры приема сигналов известны. Например, [Дворников С.В. и др. Способ автоматического обнаружения узкополосных сигналов. Патент РФ № 2382495 С1, от 17.02.2009, H04B 1/10 (2006.01), Опубликовано: 20.02.2010 Бюл. № 5].Signal reception procedures are known. For example, [Dvornikov S.V. and other Method of automatic detection of narrow-band signals. Patent RF No. 2382495 C1, dated February 17, 2009, H04B 1/10 (2006.01), Published: February 20, 2010 Bull. No. 5].

5. Дополнительно при приеме тестовых сигналов рассчитывают и получают их спектральное представление.5. Additionally, when receiving test signals, their spectral representation is calculated and obtained.

Процедуры расчета и получения спектральных представлений сигналов известны. Например, см. [Дворников С.В. и др. Способ автоматического обнаружения узкополосных сигналов. Патент РФ № 2419968 С1, от 03.08.2009, H04B 1/10 (2006.01), Опубликовано: 27.05.2011 Бюл. № 15].Procedures for calculating and obtaining spectral representations of signals are known. For example, see [Dvornikov S.V. and other Method of automatic detection of narrow-band signals. RF patent No. 2419968 С1, dated 03.08.2009, H04B 1/10 (2006.01), Published: 27.05.2011 Bull. No. 15].

6. А значение мощности каждого из тестовых сигналов измеряют и рассчитывают в пределах той полосы пропускания приемного тракта, градации которой соответствует тестовый сигнал с соответствующей скоростью передачи.6. And the power value of each of the test signals is measured and calculated within the bandwidth of the receiving path, the gradation of which corresponds to the test signal with the corresponding transmission rate.

Процедуры измерения мощности тестового сигнала известны. Например, [Дворников С.В. и др. Способ распознавания радиосигналов. Патент РФ № 2419147 С1, от 23.11.2009, G06K 9/00, Опубликовано: 20.05.2011 г., Бюл. № 14]. Procedures for measuring the power of a test signal are known. For example, [Dvornikov S.V. etc. Method of recognition of radio signals. Patent of the Russian Federation No. 2419147 C1, dated November 23, 2009, G06K 9/00, Published: May 20, 2011, Bull. No. 14].

7. Рассчитывают текущее значение отношения мощности тестового сигнала к спектральной плотности мощности шума.7. Calculate the current value of the ratio of the power of the test signal to the power spectral density of the noise.

Расчет текущего значения ОСШ производят как отношение измеренной мощности тестового сигнала к спектральной плотности мощности шума, рассчитанной в ходе 2-го этапа.The current SNR value is calculated as the ratio of the measured test signal power to the noise power spectral density calculated during the 2nd stage.

Расчет производят для всех градаций тестового сигнала по скорости. В результате расчетов получают количество значений ОСШ равное количеству допустимых градаций скорости для данной радиолинии.The calculation is made for all gradations of the test signal in terms of speed. As a result of calculations, the number of SNR values is obtained equal to the number of allowable speed gradations for a given radio link.

Для расчета мощности тестового сигнала в полосе приема используют формулу (1).Formula (1) is used to calculate the power of the test signal in the receive band.

8. Передают рассчитанное текущее значение ОСШ на передающую сторону на минимально допустимой для радиолинии скорости.8. The calculated current SNR value is transmitted to the transmitting side at the minimum speed allowed for the radio link.

Текущим значением ОСШ является то значение, при котором обеспечивается допустимое качество передачи полезного сигнала по показателю вероятности битовой ошибки для используемого вида модуляции и типа помехоустойчивого кодирования.The current value of the SNR is the value at which the acceptable quality of the useful signal transmission is ensured in terms of the bit error probability for the type of modulation used and the type of error-correcting coding.

Процедуры передачи информационных сигналов известны. Например, [Вознюк М.А. и др. Работа линий радиосвязи с ППРЧ в условиях преднамеренных помех // Информационные технологии. 2012. № 10. С. 64-67].Procedures for transmitting information signals are known. For example, [Voznyuk M.A. et al. Operation of radio communication lines with frequency hopping in conditions of intentional interference // Information technologies. 2012. No. 10. S. 64-67].

9. Устанавливают градацию полосы пропускания приемного тракта в соответствии с допустимой скоростью передачи, определяемой для текущего значения ОСШ.9. Set the gradation of the bandwidth of the receiving path in accordance with the allowable transmission rate determined for the current SNR value.

Процедуры установки градацию полосы пропускания приемного тракта в соответствии с допустимой скоростью передачи известны, [Зайцев Д.В. и др. Способ выбора скорости передачи элементов сигнала в радиомодемах. Патент РФ № 2640431, от 01.07.2016 г., G01R 23/00, Опубликовано: 09.01.2018 Бюл. № 1].The procedures for setting the gradation of the bandwidth of the receiving path in accordance with the allowable transmission rate are known, [Zaitsev D.V. et al. Method for selecting the transmission rate of signal elements in radio modems. Patent of the Russian Federation No. 2640431, dated 07/01/2016, G01R 23/00, Published: 01/09/2018 Bull. No. 1].

10. Передают информационные сообщения в виде пакетов со скоростью, определяемой для текущего значения ОСШ.10. Information messages are transmitted in the form of packets at a rate determined for the current SNR value.

Процедуры пакетной передачи известны. Например, [Дворников С.В. и др. Аппарат анализа частотного ресурса для режима псевдослучайной перестройки рабочей частоты // Информационно-управляющие системы. 2019. № 4 (101). С. 62-68]. Packet transmission procedures are known. For example, [Dvornikov S.V. et al. Frequency resource analysis apparatus for pseudo-random tuning of the operating frequency // Information and control systems. 2019. No. 4 (101). S. 62-68].

11. Принимают переданный сигнал информационного сообщения на длительности пакета.11. The transmitted information message signal is received for the duration of the packet.

Процедуры приема сигнала известны. Например, [Горячая А.В. и др. Способ оценки помехозащищенности линий радиосвязи приемного радиоцентра. Патент РФ № 2633984 С1, от 23.05.2016, H04L 29/00, Опубликовано: 20.10.2017 г., Бюл. № 29] и [Дворников С.В. и др. Способ распознавания радиосигналов. Патент РФ № 2419147 С1, от 23.11.2009, G06K 9/00, Опубликовано: 20.05.2011 г., Бюл. № 14]. Signal reception procedures are known. For example, [Hot A.V. et al. A method for assessing the noise immunity of radio communication lines of a receiving radio center. Patent of the Russian Federation No. 2633984 C1, dated May 23, 2016, H04L 29/00, Published: October 20, 2017, Bull. No. 29] and [Dvornikov S.V. etc. Method of recognition of radio signals. Patent of the Russian Federation No. 2419147 C1, dated November 23, 2009, G06K 9/00, Published: May 20, 2011, Bull. No. 14].

12. А для измерения отношения мощности информационного сигнала к спектральной плотности мощности шума, рассчитывают и получают спектральное представление принятого информационного сигнала в пределах градаций полос пропускания приемного тракта, в соответствии со скоростью его передачи.12. And to measure the ratio of the power of the information signal to the power spectral density of the noise, the spectral representation of the received information signal is calculated and obtained within the gradations of the bandwidths of the receiving path, in accordance with its transmission rate.

Реализация данных процедур аналогична процедурам этапа 5.The implementation of these procedures is similar to the procedures of step 5.

13. А непосредственно значение отношения мощности информационного сигнала к спектральной плотности мощности шума, рассчитывают, как отношение значения мощности тестового сигнала, соответствующего полосе пропускания приемного тракта при которой был принят информационный сигнал, к разности мощностей принятого информационного сигнала и тестового сигнала, соответствующего полосе пропускания приемного тракта, при которой был принят информационный сигнал.13. And directly the value of the ratio of the power of the information signal to the spectral power density of the noise is calculated as the ratio of the power value of the test signal corresponding to the bandwidth of the receiving path at which the information signal was received, to the difference in the powers of the received information signal and the test signal corresponding to the bandwidth of the receiving path in which the information signal was received.

Указанный расчет производят в соответствии с формулой (2).This calculation is carried out in accordance with formula (2).

14. Передают измеренное значение ОСШ на передающую сторону.14. The measured SNR value is transmitted to the transmitting side.

Реализация данных процедур аналогична процедурам этапа 8.The implementation of these procedures is similar to the procedures of step 8.

15. Сравнивают измеренное значение и принимают решение по результатам измерения, если ОСШ окажется меньше предварительно рассчитанного значения ОСШ, то на передающей стороне уменьшают скорость передачи на одну градацию, а на приемной уменьшают на одну градацию полосу пропускания приемного тракта.15. Compare measured value and decide According to the measurement results, if the SNR is less than the pre-calculated SNR value, then on the transmitting side, the transmission rate is reduced by one gradation, and on the receiving side, the bandwidth of the receiving path is reduced by one gradation.

Реализация процедур этапа 15 аналогична реализации процедур этапа 9.The implementation of the procedures in step 15 is similar to the implementation of the procedures in step 9.

16. Если измеренное значение ОСШ окажется не меньше рассчитанного значения ОСШ, то передают следующий пакет информационных сообщений.16. If the measured SNR value is not less than the calculated SNR value, then the next packet of information messages is transmitted.

Реализация процедур этапа 16 аналогична процедурам этапа 10.The implementation of the procedures of step 16 is similar to the procedures of step 10.

17. Указанные процедуры повторяют до тех пор, пока не будут переданы все пакеты информационных сообщений.17. These procedures are repeated until all packets of information messages have been transmitted.

При этом если в ходе передачи пакетов информационных сообщений текущее значение ОСШ будет ниже допустимого для передачи на самой низкой скорости для данной линии радиосвязи, то передача пакетов информационных сообщений прекращается и периодически происходит передача тестового сигнала до момента установления ОСШ, позволяющего осуществлять дальнейшую передачу информационных пакетов. In this case, if during the transmission of packets of information messages, the current SNR value is lower than the value allowed for transmission at the lowest speed for a given radio link, then the transmission of packets of information messages is terminated and a test signal is periodically transmitted until the SNR is established, which allows further transmission of information packets.

Периодичность передачи тестового сигнала устанавливают на основе эмпирического опыта предыдущих сеансов связи.The frequency of transmission of the test signal is set on the basis of the empirical experience of previous communication sessions.

В качестве примера, на фиг. 1 показаны: модуль спектра информационного сигнала

Figure 00000005
и модуль, соответствующего ему по скорости передачи, тестового сигнала
Figure 00000002
; N2 и N1 – верхняя и нижняя границы полосы частот, в пределах которой рассчитывается мощность сигнала. При этом уровень спектральной плотности мощности шумов и помех на длительности информационного сигнала
Figure 00000005
выше, чем на длительности тестового сигнала
Figure 00000002
. Расчеты для представленного на фиг. 1 случая, в соответствии с формулой (2), показали значение ОСШ = 9,2 дБ.As an example, in FIG. 1 shows: information signal spectrum module
Figure 00000005
and a module corresponding to it in terms of transmission rate, a test signal
Figure 00000002
; N 2 and N 1 are the upper and lower limits of the frequency band within which the signal power is calculated. At the same time, the level of the spectral power density of noise and interference on the duration of the information signal
Figure 00000005
higher than the duration of the test signal
Figure 00000002
. Calculations for shown in Fig. 1 case, in accordance with formula (2), showed the value of SNR = 9.2 dB.

Таким образом, благодаря новым существенным признакам обеспечивается технический результат, заключающийся в адаптивном изменении скорости передачи на передающей стороне радиолинии и соответствующем выборе полосы пропускания приемного тракта на приемной стороне радиолинии в зависимости от ОСШ, значение которого рассчитывают как отношение значения мощности тестового сигнала, соответствующего, полосе пропускания приемного тракта при которой был принят информационный сигнал, к разности мощностей принятого информационного сигнала и тестового сигнала, соответствующего, полосе пропускания приемного тракта, при значении которой был принят информационный сигнал.Thus, thanks to the new essential features, a technical result is provided, which consists in adaptively changing the transmission rate on the transmitting side of the radio link and the corresponding choice of the bandwidth of the receiving path on the receiving side of the radio link depending on the SNR, the value of which is calculated as the ratio of the power value of the test signal corresponding to the band the bandwidth of the receiving path at which the information signal was received, to the power difference between the received information signal and the test signal corresponding to the bandwidth of the receiving path, at the value of which the information signal was received.

Claims (19)

Способ выбора скорости передачи в радиолиниях, заключающийся в том, что задают градации полосы пропускания приемного тракта в соответствии с номиналами допустимых скоростей передачи для радиолинии;A method for selecting a transmission rate in radio links, which consists in setting the gradations of the bandwidth of the receiving path in accordance with the ratings of the allowable transmission rates for the radio link; измеряют уровень шума на приемной стороне радиолинии и рассчитывают его спектральную плотность мощности;measure the noise level on the receiving side of the radio link and calculate its power spectral density; принимают переданный тестовый сигнал;receiving the transmitted test signal; измеряют уровень мощности тестового сигнала и рассчитывают текущее значение отношения мощности тестового сигнала к спектральной плотности мощности шума;measuring the power level of the test signal and calculating the current value of the ratio of the test signal power to the noise power spectral density; передают рассчитанное текущее значение отношения мощности тестового сигнала к спектральной плотности мощности шума на передающую сторону на минимально допустимой для радиолинии скорости;transmitting the calculated current value of the ratio of the test signal power to the noise power spectral density to the transmitting side at the minimum speed allowed for the radio link; устанавливают градацию полосы пропускания приемного тракта в соответствии с допустимой скоростью передачи, определяемой для текущего значения отношения мощности тестового сигнала к спектральной плотности мощности шума;set the gradation of the bandwidth of the receiving path in accordance with the allowable transmission rate determined for the current value of the ratio of the power of the test signal to the power spectral density of the noise; передают информационные сообщения в виде пакетов со скоростью, определяемой для текущего значения отношения мощности тестового сигнала к спектральной плотности мощности шума; transmit information messages in the form of packets at a rate determined for the current value of the ratio of the power of the test signal to the power spectral density of the noise; принимают переданный сигнал информационного сообщения на длительности пакета и измеряют соответствующее ему значение отношения мощности информационного сигнала к спектральной плотности мощности шума;receive the transmitted signal of the information message for the duration of the packet and measure the corresponding value of the ratio of the power of the information signal to the power spectral density of the noise; передают измеренное значение отношения мощности информационного сигнала к спектральной плотности мощности шума на передающую сторону; transmitting the measured value of the ratio of the power of the information signal to the power spectral density of the noise to the transmitting side; при этом если измеренное значение отношения мощности информационного сигнала к спектральной плотности мощности шума окажется меньше рассчитанного значения отношения мощности тестового сигнала к спектральной плотности мощности шума, то на передающей стороне уменьшают скорость передачи на одну градацию, а на приемной уменьшают на одну градацию полосу пропускания приемного тракта;in this case, if the measured value of the ratio of the power of the information signal to the spectral power density of the noise is less than the calculated value of the ratio of the power of the test signal to the spectral power density of the noise, then on the transmitting side, the transmission rate is reduced by one gradation, and on the receiving side, the bandwidth of the receiving path is reduced by one gradation ; а если измеренное значение отношения мощности информационного сигнала к спектральной плотности мощности шума окажется не меньше рассчитанного значения отношения мощности тестового сигнала к спектральной плотности мощности шума, то передают следующий пакет информационных сообщений;and if the measured value of the ratio of the power of the information signal to the power spectral density of the noise is not less than the calculated value of the ratio of the power of the test signal to the power spectral density of the noise, then transmit the next packet of information messages; указанные процедуры повторяют до тех пор, пока не будут переданы все пакеты информационных сообщений,these procedures are repeated until all packets of information messages are transmitted, отличающийся тем, чтоcharacterized in that первоначально последовательно передают тестовые сигналы для каждого допустимого значения скорости передачи;initially sequentially transmit test signals for each valid value of the transmission rate; принимают последовательно переданные тестовые сигналы в пределах градаций полос пропускания приемного тракта в соответствии с номиналами допустимых скоростей передачи для радиолинии;receive sequentially transmitted test signals within the gradations of the bandwidth of the receiving path in accordance with the ratings of the allowable transmission rates for the radio link; дополнительно при приеме тестовых сигналов рассчитывают и получают их спектральное представление;additionally, when receiving test signals, their spectral representation is calculated and obtained; а значение мощности каждого из тестовых сигналов рассчитывают в пределах той полосы пропускания приемного тракта, градации которой соответствует тестовый сигнал с соответствующей скоростью передачи;and the power value of each of the test signals is calculated within the bandwidth of the receiving path, the gradation of which corresponds to the test signal with the corresponding transmission rate; а для измерения отношения мощности информационного сигнала к спектральной плотности мощности шума рассчитывают и получают спектральное представление принятого информационного сигнала в пределах градаций полос пропускания приемного тракта, в соответствии со скоростью его передачи;and to measure the ratio of the power of the information signal to the power spectral density of the noise, the spectral representation of the received information signal is calculated and obtained within the gradations of the bandwidths of the receiving path, in accordance with its transmission rate; а непосредственно значение отношения мощности информационного сигнала к спектральной плотности мощности шума рассчитывают как отношение значения мощности тестового сигнала, соответствующего полосе пропускания приемного тракта, при которой был принят информационный сигнал, к разности мощностей принятого информационного сигнала и тестового сигнала, соответствующего полосе пропускания приемного тракта, при которой был принят информационный сигнал.and directly the value of the ratio of the power of the information signal to the spectral density of the noise power is calculated as the ratio of the power value of the test signal corresponding to the bandwidth of the receiving path, at which the information signal was received, to the power difference between the received information signal and the test signal, corresponding to the bandwidth of the receiving path, at which the information signal was received.
RU2022100275A 2022-01-12 Method for selecting the transmission rate in radio links RU2781567C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2781567C1 true RU2781567C1 (en) 2022-10-14

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070014343A1 (en) * 1999-09-09 2007-01-18 Nokia Corporation Determination of data rate, based on power spectral density estimates
US20090005095A1 (en) * 2006-06-21 2009-01-01 Sung Duck Chun Method for Reconfiguring Radio Link in Wireless Communication System
US20120258760A1 (en) * 2011-04-11 2012-10-11 Yuan-Hwa Li Transmission Power Control Method
US20170195095A1 (en) * 2001-11-13 2017-07-06 Wi-Fi One, Llc Methods and apparatus for transmitting modulation signals
RU2744037C1 (en) * 2020-07-28 2021-03-02 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт телевидения" Transmission rate in radio links selecting method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070014343A1 (en) * 1999-09-09 2007-01-18 Nokia Corporation Determination of data rate, based on power spectral density estimates
US20170195095A1 (en) * 2001-11-13 2017-07-06 Wi-Fi One, Llc Methods and apparatus for transmitting modulation signals
US20090005095A1 (en) * 2006-06-21 2009-01-01 Sung Duck Chun Method for Reconfiguring Radio Link in Wireless Communication System
US20120258760A1 (en) * 2011-04-11 2012-10-11 Yuan-Hwa Li Transmission Power Control Method
RU2744037C1 (en) * 2020-07-28 2021-03-02 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт телевидения" Transmission rate in radio links selecting method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6952563B2 (en) Method and apparatus for adaptively setting frequency channels in a multi-point wireless networking system
US7043242B2 (en) Measurement method and device for activating interfrequency handover in a wireless telecommunication network
RU2281609C2 (en) Method for controlling transmission performance
EP1560345B1 (en) Wireless ultra wideband network having interference mitigation and related methods
US20040229650A1 (en) Signal processing apparatus and methods
US5214788A (en) Process and device for information transmission between radioelectric transceivers of the same network operating in frequency hopping
RU2707572C1 (en) Method for adaptive data transmission in a radio link with pseudo-random tuning of operating frequency
US20130252558A1 (en) Communications device with selective spectrum assignment and related methods
Shamai et al. Rate-limited transmitter-cooperation in Wyner's asymmetric interference network
US7440760B2 (en) Methods and apparatus for allocating bandwidth to communication devices based on signal conditions experienced by the communication devices
RU2713507C1 (en) Method for increasing interference immunity and carrying capacity of an adaptive sw radio communication system
RU2705357C1 (en) Method of transmitting information over a short-wave communication channel using frequency-shift keyed signals
RU2781567C1 (en) Method for selecting the transmission rate in radio links
Liu Frequency hopping spread spectrum: An effective way to improve wireless communication performance
US8000376B2 (en) Adjusting a transmit time of a wireless device
US8447337B2 (en) Wireless communications device with waveform configuration and related methods
RU2639657C1 (en) Method of adaptation of short-wave communication system with ofdm-signals
RU2744037C1 (en) Transmission rate in radio links selecting method
RU2755607C1 (en) Method for selecting the type of signal modulation
Jorgenson et al. Results from a wideband HF usability study
Nguyen et al. An Adaptive Channel Selection Scheme for Anti-Jamming Radio Communications
RU2799491C1 (en) Operating frequency control method
RU2784378C1 (en) Method for noise-proof transmission and reception of information based on frequency-shift keyed signals
RU2809982C1 (en) Method for organizing radio communication with spatial adaptation
RU2619156C2 (en) Adaptive control method of comand-programming information transmission accuracy to spacecraft