RU2799577C1 - Способ передачи данных по пространственно-разнесенным радиопередатчикам - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к системам беспроводной связи и, в частности, к способам осуществления радиообмена в системах с несколькими пространственно разнесенными приемниками и передатчиками. Техническим результатом изобретения является повышение скорости передачи данных по пространственно-разнесенным радиопередатчикам, работающим в декаметровом диапазоне. Способ передачи данных по пространственно-разнесенным радиопередатчикам заключается в формировании пары передающихся параллельно комплексных символов, кодировании каждой сформированной пары символов пространственно-временным кодом Аламоути, формируя выходную матрицу, передаче элементов верхних и нижних строк выходной матрицы из сформированной пары символов через отдельные антенны. Антенны, передающие элементы разных строк выходной матрицы из сформированной пары символов, располагают относительно друг от друга на расстоянии, не меньшем чем значение интервала пространственной корреляции замираний. Элементы выходной матрицы из сформированной пары символов передают посредством одной частотной поднесущей. Элементы выходных матриц сформированных пар параллельно передающихся модулированных символов передают посредством ортогональных поднесущих. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к системам беспроводной связи и, в частности, к способам осуществления радиообмена в системах с несколькими пространственно разнесенными приемниками и передатчиками [H04B7/04, H04B7/06, H04B7/08].

Из уровня техники известна УНИФИЦИРОВАННАЯ СТРУКТУРА И ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ SIMO, SU-MIMO И MU-MIMO ПРИ RL-ПЕРЕДАЧАХ [RU2420880, опубл. 10.12.2010]. Способ беспроводной связи, используемый в системе беспроводной связи, при этом способ содержит этапы, на которых:- передают, по меньшей мере, один опорный сигнал управления мощностью из антенны, выбранной из группы из М антенн, где М является положительным целым числом;- передают смещение спектральной плотности мощности (PSD) из антенны, используемой для сообщения, по меньшей мере, одного опорного сигнала управления мощностью, при этом PSD-смещение основано на опорном уровне PSD для передачи, по меньшей мере, одного опорного сигнала управления мощностью; и - передают контрольный сигнал из каждой антенны в наборе из М антенн для оценки канала системы со многими входами и многими выходами (MIMO), когда М>1, и канала с одним входом и многими выходами (SIMO), когда М=1.

Недостатком аналога является низкая пропускная способности канала связи из-за того, что не задействуется дополнительный частотный ресурс для передачи информации.

Также из уровня техники известен СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ МНОГОПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО MIMO В СИСТЕМАХ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ [RU2649856, опубл. 05.04.2018], причем способ содержит этапы, на которых: определяют отношение энергии на элемент ресурсов (EPRE) физического совместно используемого канала нисходящей линии связи (PDSCH) к EPRE опорного сигнала, характерного для мобильного устройства, на основании номера уровня; передают управляющую информацию нисходящей линии связи, включающую в себя информацию гибридного автоматического запроса на повторную передачу, информацию опорного сигнала, характерного для мобильного устройства, информацию схемы модуляции и кодирования для каждого транспортного блока и информацию индикатора новых данных для каждого транспортного блока; и передают данные по PDSCH на основании управляющей информации нисходящей линии связи.

Недостатком аналога является низкая пропускная способности канала связи из-за того, что не задействуется дополнительный частотный ресурс для передачи информации.

Также из уровня техники известен СПОСОБ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ МНОГОЧАСТОТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ В ЧАСТОТНЫХ ПОДКАНАЛАХ КОМБИНИРОВАННОЙ МНОГОПОЗИЦИОННОЙ ЧАСТОТНОЙ И ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИИ [RU2574080, опубл. 10.02.2016] в котором данные поступают на вход передающей части системы связи двумя раздельными потоками и далее передаются по N параллельным каналам многочастотной системы связи, использующий группирование L отдельных частотных подканалов в N/L кластеров (групп), в каждом из которых цифровые данные отображаются в виде модуляционных символов, полученных методом комбинированной модуляции последовательно в два этапа: первоначально генерируют по закону многотональной многочастотной модуляции подмножество R из L активных поднесущих, отображающих в каждом кластере символы этой модуляции для данных одного из информационных потоков, отображая в сочетании R тональных поднесущих выбор модуляционного символа, а затем, на втором этапе, цифровые данные второго потока модулируют по закону фазовой модуляции Р из R активных поднесущих и на приемной стороне процесс демодуляции выполняют соответственно в каждом кластере последовательно в два этапа: сначала в некогерентном демодуляторе демодулируют принятые символы тональной многочастотной модуляции, детектируя R активных поднесущих, совокупность которых определяет значения символов-переносчиков цифровых данных первого потока, и на втором этапе, выбирая из R демодулированных на первом этапе Р фазомодулированных поднесущих, демодулируют символы-переносчики данных второго потока, отличающийся тем, что при передаче на втором этапе в каждом кластере из R активных поднесущих, определенных по закону многотональной многочастотной модуляции, модулируется методом многопозиционной фазовой модуляции часть поднесущих Р, а оставшиеся R-P активных поднесущих, позиции которых в составе кластера однозначно определены заданным правилом при передаче по отношению к Р фазоманипулированным поднесущим, используются на приемной стороне для формирования опорных колебаний, необходимых при когерентной демодуляции символов второго информационного потока.

Недостатком аналога является низкая помехозащищенность из-за того, что не используется технология пространственного разнесения приемных и передающих антенн.

Наиболее близким по технической сущности является СХЕМА РАЗНЕСЕНИЯ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ С НЕСКОЛЬКИМИ АНТЕННАМИ [RU2432683, опубл. 27.10.2011]. Способ передачи данных, содержащий этапы, на которых: модулируют данные, подлежащие передаче, во множество модулированных символов; и передают множество модулированных символов в соответствии с выходной матрицей с использованием схемы пространственно-частотного разнесения передачи через множество антенн посредством множества частотных поднесущих; при этом первый символ и второй символ передаются через первую антенну посредством первой частотной поднесущей и второй частотной поднесущей соответственно, третий символ и четвертый символы передаются через вторую антенну посредством третьей частотной поднесущей и четвертой частотной поднесущей соответственно, обратное комплексно-сопряженное значение второго символа и комплексно-сопряженное значение первого символа передаются через третью антенну посредством первой частотной поднесущей и второй частотной поднесущей соответственно, и обратное комплексно-сопряженное значение четвертого символа и комплексно-сопряженное значение третьего символа передаются через четвертую антенну посредством третьей частотной поднесущей и четвертой частотной поднесущей соответственно; и при этом плотность ресурсных элементов, используемых для передачи опорных сигналов через третью антенну и четвертую антенну, меньше плотности ресурсных элементов, используемых для передачи опорных сигналов через первую антенну и вторую антенну.

Основной технической проблемой прототипа является низкая скорость передачи данных и слабая адаптированность способа для его реализации в декаметровом диапазоне. Низкая пропускная способность канала связи решения прототипа связана с тем, что при передаче элементов выходной матрицы по поднесущим не используется схема кодирования с максимальной скоростью кода. Слабая адаптированность способа для его реализации в декаметровом диапазоне связана с тем, что при расположении антенн, при их пространственном разнесении, не учитывается интервал пространственной корреляции замираний.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом изобретения является повышение скорости передачи данных по пространственно-разнесенным радиопередатчикам, работающим в декаметровом диапазоне.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ передачи данных по пространственно-разнесенным радиопередатчикам, характеризующийся тем, что формируют пары передающихся параллельно комплексных символов, каждую сформированную пару символов кодируют пространственно-временным кодом Аламоути, формируя выходную матрицу, элементы верхних и нижних строк выходной матрицы из сформированной пары символов передают через отдельные антенны, при этом антенны, передающие элементы разных строк выходной матрицы из сформированной пары символов, располагают относительно друг от друга на расстоянии не меньшем чем значение интервала пространственной корреляции замираний, элементы выходной матрицы из сформированной пары символов передают посредством одной частотной поднесущей, элементы выходных матриц сформированных пар параллельно передающихся модулированных символов передают посредством ортогональных поднесущих.

В частности, антенны, передающие разные строки выходной матрицы из сформированной пары символов, располагают относительно друг от друга на расстоянии от 10 до 200 м.

В частности, верхняя строка выходной матрицы из сформированной пары символов включает в себя следующие элементы: i-й символ и обратное комплексно-сопряженное значение i+1-го символа; нижняя строка выходной матрицы из сформированной пары символов включает в себя следующие элементы: i+1-й символ и комплексно-сопряженное значение i-го символа.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана общая схема реализации способа передачи и приема данных в системе с несколькими пространственно-разнесенными приемниками и передатчиками.

На фиг. 2 показан алгоритм работы кодера Аламоути.

На фиг. 3 показан типовой способ передачи данных по радиоканалу с использованием технологии MIMO с четырьмя передающими антеннами на одной частоте.

На фиг. 4 показан вариант реализации способа передачи данных по пространственно-разнесенным радиопередатчикам с четырьмя передающими антеннами на двух частотах.

На фигурах обозначено: 1 - источник данных; 2 - элементы низкочастотного радиопередающего тракта; 3 - последовательно-параллельный преобразователь; 4 - пространственно-временной кодер Аламоути; 5 - передатчик; 6 - передающая антенна; 7 - приемная антенна; 8 - приемник; 9 - пространственно-временной декодер Аламоути; 10 - параллельно-последовательный преобразователь; 11 - элементы низкочастотного радиоприемного тракта; 12 - получатель данных.

Система радиосвязи, реализующая способ передачи данных по пространственно-разнесенным радиопередатчикам, характеризуется тем что на передающей стороне находится источник данных 1 выход которого соединен с функциональными элементами низкочастотного радиопередающего тракта 2, как минимум один из которых соединен с последовательно-параллельным преобразователем 3. Последовательно параллельный преобразователь 3 выполнен с возможностью преобразования последовательности следующих друг за другом символов, с выхода низкочастотного радиопередающего тракта 2, в конечную совокупность пар символов формируемых на параллельных выходах последовательно-параллельного преобразователя 3. В варианте реализации, в каждой сформированной паре - расположены соседние символы из первоначальной последовательности. Каждый выход последовательно-параллельного преобразователя 3 соединен с пространственно-временным кодером Аламоути 4. Каждый пространственно-временной кодер Аламоути 4 имеет два выхода, каждый из которых соединен с отдельным передатчиком 5. Каждый выход передатчика 5 соединен с передающей антенной 6.

На приёмной стороне системы радиосвязи, находится конечная совокупность приемных антенн 7, каждая из которых соединена с приемником 8. Выходы каждой пары приемников 8 соединены с пространственно-временным декодером Аламоути 9. Пара приемников 8 соединена с конкретным пространственно-временным декодером Аламоути 9 таким образом, чтобы обеспечить декодирование соответствующей пары переданных, посредством пары передатчиков 5 соединённых с соответствующим пространственно-временным кодером Аламоути 4, символов на соответствующей частоте передачи (поднесущей). Выходы пространственно-временных декодеров Аламоути 4 соединены со входами параллельно-последовательного преобразователя 10. Параллельно-последовательный преобразователь 10 выполнен с возможностью преобразования параллельно поступающих с пространственно-временных декодеров Аламоути 9 пар символов в единую последовательность, идущих друг за другом символов. Выход параллельно-последовательного преобразователя 10 соединен с другими функциональными элементами низкочастотного радиоприемного тракта 11, как минимум один из которых соединен с получателем данных 12.

Способ передачи данных по пространственно-разнесенным радиопередатчикам характеризуется тем, что при передачи данных от источника данных 1 осуществляют их обработку, в соответствии с известными (из уровня техники) цифровыми алгоритмами обработки передаваемой (посредством радиоканалов) информации. Данная обработку осуществляют за счет наличия функциональных элементов низкочастотного радиопередающего тракта 2. В частности, могут быть использованы следующие функциональные элементы: преобразователь данных в бинарные последовательности; различные блоки, реализующие алгоритмы помехоустойчивого кодирования и перемежения; цифровой модулятор (осуществляющий модуляцию данных, подлежащие передачи и преобразование бинарных последовательностей в комплексные значения, в соответствии с заданным способом цифровой модуляции) и др. функциональные элементы (в зависимости от специфики конкретного варианта реализации низкочастотного передающего тракта). На выходе одного из последовательно осуществляющих обработку данных функциональных элементов низкочастотного радиопередающего тракта 2 формируется множество модулированных комплексных символов передаваемого посредством радиоканалов сообщения. При этом символы располагаются в виде последовательности, в которой они расположены последовательно один за другим в соответствии с временем их формирования (z ₁, z ₂, z ₃, … , z _i, … ,z _n). Далее сформированная последовательность символов поступает на последовательно-параллельный преобразователь 3, где происходит их попарное разбиение (первая пара включает символы z ₁, z ₂; вторая пара включает символы z ₃, z ₄; … j-ая пара включает символы z _n-1, z _n ). Таким образом пары могут формироваться из соседних символов, а совокупность всех пар сформированных символов включает в себя всю совокупность передающих символов (в случае нечетного количества совокупности передающих символов, добавляется дополнительный неинформационный символ для создания пары). Количество одновременно формируемых пар символов соответствует количеству выходов последовательно-параллельного преобразователя 3 и в тоже время количество одновременно формируемых пар символов вдвое меньше, чем количество передающих антенн 6.

После процесса разбиения последовательности символов, каждая из сформированных пар символов поступает с выходов последовательно-параллельного преобразователя 3 на входы пространственно-временных кодеров Аламоути 4, где осуществляется их пространственно-временное кодирование в соответствии с известным алгоритмом (показан пример для символов z _i, z _i+1):

где G ₁ - обозначение выходной матрицы;

А ₁ - символы формируемые с первого выхода пространственно-временного кодера Аламоути 4;

А ₂ - символы формируемые со второго выхода пространственно-временного кодера Аламоути 4;

τ ₁ , τ ₂ - первый и второй такты работы пространственно-временного кодера Аламоути 4.

На выходе каждого пространственно-временного кодера Аламоути 4 формируются выходная матрица, состоящая из двух строк, каждая из которых содержит информацию об одном из двух слабо коррелированных сигналов, поступающих на входы передатчиков 5.

В высокочастотных радиопередающих трактах передатчиков 5 происходит формирование частот поднесущих для передачи сформированных символов; перенос информационного сигнала (содержащего передающие символы) на соответствующую поднесущую; усиление сигнала до требуемой (для передачи) мощности посредством работы усилителей мощности и т.д., далее высокочастотные сигналы подаются на передающие антенны 6, где происходит их излучение в пространство. Таким образом, верхнюю и нижнюю строки выходной матрицы из сформированной пары символов передают через отдельные передающие антенны 6.

Высокочастотные тракты передатчиков 5 настроены таким образом, что пары передатчиков 5, входы которых соединены с выходами одного пространственно-временного кодера Аламоути 4, формируют поднесущие на одинаковой частоте передачи, отличной от других пар передатчиков 5 (входы которых соединены с выходами других пространственно-временных кодеров Аламоути 4) (f ₁, f ₂, f ₃, … f _n). При этом формируемые каждой порой передатчиков 5 поднесущие частоты являются ортогональными всем другим частотам поднесущих, формируемыми другими парами передатчиков 5 объединёнными общими пространственно-временными кодерами Аламоути 4.

После излучения сигналов в пространство они распространяются по сформированным радиоканалам и попадают на приемные антенны 7 приемников 8. В ходе осуществления обработки радиосигналов, высокочастотные тракты приемников 8 настроены таким образом, что пары приемников 8 выходы которых соединены с входами одного пространственно-временного декодера Аламоути 9, принимают только сигналы на соответствующих поднесущих (f ₁, f ₂, f ₃, … f _n,), соответствующих сформированным поднесущим на передающей стороне. Таким образом, для описываемого способа, всегда есть пара передатчиков 5 на передающей стороне (объединенных общим пространственно-временным кодером Аламоути 4) работающих на частоте поднесущей f _i и пара приемников 8, на приемной стороне, осуществляющая прием на той же частоте поднесущей f _i. То есть, если передается пара символов z ₁, z ₂ на поднесущей f ₁. посредством двух передатчиков 5, то и на приемной стороне есть приемники 8, выполненные с возможностью приема символов z ₁, z ₂ на поднесущей f ₁. После осуществления высокочастотной обработки радиосигналов в приемниках 8, низкочастотные сигналы поступают на пространственно-временные декодеры Аламоути 9, где реализуется процесс восстановления исходных символов z _i, z _i+1. После чего пары одновременно поступающих на входы параллельно-последовательного преобразователя 10 восстановленных символов преобразуются в единую последовательность, где символы следуют один за другим в очередности, соответствующей времени их формирования (z ₁, z ₂, z ₃, …, z _i, …, z _n). Последовательность символов z ₁, z ₂, z ₃, … , z _i, …, z _n передается в функциональные элементы низкочастотного радиоприемного тракта 11, где происходит ее обработка (цифровая демодуляция (детектирование), извлечение информационной части из пакетов сообщений, помехоустойчивое декодирование, и др.) после чего, информационный сигнал преобразуется в данные в востребованном для получателя виде которые поступают к получателю данных 12.

При организации радиообмена, посредством реализации заявленного способа передающие антенны 6 работающие на одной поднесущей f _i (и передающие разные строки выходной матрицы из сформированной пары символов)располагаются друг от друга на расстоянии не меньшем чем значение интервала пространственной корреляции замираний, которое для декаметрового диапазона составляет от 10м до 200м [1. Пашинцев В.П., Коваль С.А., Цимбал В.А., Тоискин В.Е., Сенокосов М.А., Скорик А.Д. Структурно-многолучевой подход к разработке пространственно-временной модели одномодового декаметрового канала связи с диффузной многолучевостью. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2022. №6. Https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.6.3].

Заявленный технический результат - повышение скорости передачи данных по пространственно-разнесенным радиопередатчикам работающим в декаметровом диапазоне, достигается за счет функционирования последовательно-параллельного 2 и параллельно-последовательного 10 преобразователей, которые формируют пары одновременно передающихся символов и восстанавливают из пар принятых символов информационною последовательность данных. При этом, при передаче, каждую пару символов кодируют при помощи кода Аламоути и передают на входы соответствующей пары передатчиков 5. Пары передатчиков 5, входы которых соединены с выходами определенного пространственно-временного кодера Аламоути 4, формируют поднесущие на одинаковой частоте передачи отличные от частот поднесущих других пар передатчиков 5, при этом частоты поднесущих всех пар передатчиков 5 являются ортогональными друг другу, что обеспечивает сохранение требуемого уровня помехоустойчивости благодаря отсутствию частотной корреляции. Каждый пространственно-временной кодер Аламоути 4 вносит двукратную избыточность при передачи каждой пары символов, в отличие от известных из уровня техники схем кодирования. Таким образом достигается увеличение скорости передачи данных, за счет увеличения частотного диапазона передачи.

Пример достижения технического результата.

Как известно, основной целью внедрения технологии MIMO является повышение спектральной эффективности в условиях повышенного спроса на частотный ресурс.

Суть технологии MIMO заключается в использовании нескольких передающих антенн $$N_T$$

и нескольких приемных антенн $$N_R$$

для организации радиоканала на одной несущей частоте $$f_1$$

в неоднородных средах распространения радиоволн вызывающих замирания сигналов в точке приема.

Реализация приема в таких условиях основывается на обеспечении разноса по одному или нескольким одновременно параметрам - пространству, поляризации или времени.

В качестве положительного эффекта в MIMO каналах может быть:

- повышение пропускной способности канала относительно каналов с одной приемной и одной передающей антеннами;

- повышение помехоустойчивости в каналах с замираниями;

- пространственное мультиплексирование разных абонентов;

- обеспечение пространственной избирательности за счет формирования диаграммы направленности.

Технология MIMO получила активное развитие в высокочастотных системах связи таких как WiFi, LTE и др. Одним из проблемных вопросов применения MIMO в каналах декаметрового диапазона является сложность в построении антенных систем, обеспечивающих некоррелированность замираний на разных антеннах по причине необходимости большого разноса (более 100 метров), обусловленного длинной волны. Особо остро данная проблема стоит в случае организации канала между подвижными объектами. Наравне с вышеуказанной проблемой, также большие сложности вызывает вопрос увеличения пропускной способности MIMO канала связи декаметрового диапазона из большой избыточности в кодировании поступающих на вход MIMO кодера символов, при количестве приемных и передающих антенн больше двух.

В заявленном способе используется пространственно-временной кодер 4 и декодер 9 Аламоути, при этом, код Аламоути является простейшим пространственно-временным кодом, который реализует процесс кодирования в соответствии с фиг. 2. Данный код предназначен для работы на двух передающих антеннах 6, с использованием которых за два тактовых интервала и передается два комплексных информационных символа. Таким образом, данный код обладает скоростью, под которой понимается отношение числа передаваемых символов к числу тактовых интервалов:

$$R=\frac{k}{s}$$

Доказано, что код Аламоути является уникальным по так называемому ранговому критерию, т.е. он имеет максимальный порядок разнесения и обладает скоростью $$R=1$$

. Коды для большего числа антенн обеспечивающие максимальный порядок разнесения обладают скоростью $$R\le \mathrm{0,5}$$

, за исключением нескольких кодов для числа передающих антенн 6 $$N_R=3$$

и $$N_R=4$$

, которые обладают скоростью кода $$R=3/4$$

. Таким образом, повышение помехоустойчивости обеспечивается за счет снижения пропускной способности. Например, код для числа передающих антенн 6 $$N_R=4$$

и четырех предаваемых символов имеет следующий вид (фиг. 3):

$$G_4=\begin{array}{cc}& \begin{array}{cccccccc}{\tau }_1& {\tau }_2& {\tau }_3& {\tau }_4& {\tau }_5& {\tau }_6& {\tau }_7& {\tau }_8\end{array}\\ \begin{array}{c}{A}_1\\ \begin{array}{l}{A}_2\\ A_3\\ A_4\end{array}\end{array}& \left|\begin{array}{cccccccc}{z}_1& -z_2& -z_3& -z_4& \overline{z_1}& -\overline{z_2}& -\overline{z_3}& -\overline{z_4}\\ z_2& z_1& z_4& -z_3& \overline{z_2}& \overline{z_1}& \overline{z_4}& -\overline{z_3}\\ z_3& -z_4& z_1& z_2& \overline{z_3}& -\overline{z_4}& \overline{z_1}& \overline{z_2}\\ z_4& z_3& -z_2& z_1& \overline{z_4}& \overline{z_3}& -\overline{z_2}& \overline{z_1}\end{array}\right|\end{array}$$

В соответствии с заявленным способом, предлагается, при наличии свободных частот $$f_2,f_3\mathrm{...}{f}_r$$

организовать передачу следующим образом: перед пространственно-временным кодом добавляется последовательно-параллельный преобразователь 3, который разбивает последовательный поток информационных символов по следующей схеме (пример для замены пространственно-временного кода для $$N_R=4$$

и 4-х передаваемых символов):

$$z_1;z_2;z_3;z_4\Rightarrow \begin{array}{c}{z}_1;z_2\\ z_3;z_4\end{array}$$

Четыре антенны делятся попарно. На каждую пару антенн работает свой пространственно-временной кодер реализующий код Аламоути (фиг. 4). Тогда на первую пару антенн, работающих на частоте $$f_1$$

, подается следующая матрица:

$$G_2=\begin{array}{cc}& \begin{array}{cc}{\tau }_1& {\tau }_2\end{array}\\ \begin{array}{c}{A}_1\\ A_2\end{array}& \left|\begin{array}{cc}{z}_1& -\overline{z_2}\\ z_2& \overline{z_1}\end{array}\right|\end{array}$$

а на вторую пару антенн, работающих на частоте $$f_2$$

, подается матрица:

$$G_2=\begin{array}{cc}& \begin{array}{cc}{\tau }_1& {\tau }_2\end{array}\\ \begin{array}{c}{A}_3\\ A_4\end{array}& \left|\begin{array}{cc}{z}_3& -\overline{z_4}\\ z_4& \overline{z_3}\end{array}\right|\end{array}$$

При условии ортогональности частот $$f_1$$

и $$f_2$$

, первая и вторая матрицы будут переданы без взаимного влияния.

В таком случае, достигается заявленный технический результат, а именно, реализуется сокращение числа тактовых интервалов для передачи 4-х символов с 8 (для кода $$G_4$$

, фиг.3) до 2 (фиг. 4), при условии сохранения максимального разноса передачи (2 по антеннам и 2 по частоте), что равнозначно увеличению пропускной способности общего многочастотного MIMO радиоканала в 4 раза.

Аналогичным образом можно организовать замену многократным частотным разносом общее число передающих антенн 6 чётной кратности:

- для $$N_R=6$$

использовать замену на $$N_R=2$$

с использованием 3 частот (выигрыш по скорости передачи (пропускной способности) 6 раз - вместо передачи 6 символов за 12 тактов на одной частоте, осуществляется передача 6 символов за 2 такта на трех частотах);

- для $$N_R=8$$

использовать замену на $$N_R=2$$

с использованием 4 частот (выигрыш по скорости передачи (пропускной способности) 8 раз - вместо передачи 8 символов за 16 тактов на одной частоте, осуществляется передача 8 символов за 2 такта на четырех частотах) и т.д.

Помимо указанного технического результата, также важным преимуществом заявленного решения является отсутствие необходимости размещать передающие 6 и приемные 7 антенны работающие на разных частотах f ₁, f ₂, f ₃, … f _n на расстоянии друг от друга равному (либо большему) интервалу пространственной корреляции (однако стоит отметить, что остаётся необходимость размещать передающие 6 и приемные 7 антенны работающие на одной частоте f _i на расстоянии друг от друга равному (либо большему) интервалу пространственной корреляции ), что обеспечивает уменьшение площади передающих 6 и приемных 7 антенных полей.

Пример технической реализации заявленного способа.

В качестве источника данных 1 для передачи выступает метеоинформация, передаваемая на расстояние R = 2000 км из северных широт в среднюю полосу из района размещения радиоприемников в район размещения радиопередатчиков. Система связи организована в соответствии с фиг. 4. с четырьмя передающими 6 и четырьмя приемными 7 антеннами. В районе размещения радиопередатчиков и районе размещения радиоприемников антенны работающие на разных частотах f ₁, f ₂ разнесены друг от друга на расстояние в 150 м. Антенны работающие на одинаковых частотах, разнесены друг от друга на расстояние 5 м. Для реализации функциональных элементов низкочастотного радиопередающего 2 и радиоприемного 11 трактов используются модернизированное модемное оборудование разработанное МОУ «ИИФ», реализованное на базе цифровых сигнальных процессоров отечественного производства со скоростью передачи 3,6 кбит/с и оригинальным протоколом связи с наращиваемой избыточностью помехоустойчивого кодирования и с адаптацией по скорости передачи данных во время сеанса связи. В качестве пространственно-временных кодеров 5 и декодеров 9 Аламоути, а также последовательно-параллельного 3 и параллельно-последовательного 10 преобразователей используются отдельные аппаратно-программные вычислительные устройства, интегрированные в низкочастотный радиопередающий и радиоприёмный тракты. В качестве передатчиков 5 используются типовые радиопередатчики ПКМ-5 с интегрированными усилителями мощности и синтезаторами частот; в качестве приемников 8 используются типовые радиоприёмники Р-160П; в качестве предающих 6 и приемных 7 антенн используются наклонные дипольные антенны Д2х40. Интеграция низкочастотных и высокочастотных трактов реализована посредством программно-аппаратных устройств с аналогово-цифровыми и цифро-аналоговыми преобразователями.

Claims (3)

1. Способ передачи данных по пространственно-разнесенным радиопередатчикам, характеризующийся тем, что формируют пары передающихся параллельно комплексных символов, каждую сформированную пару символов кодируют пространственно-временным кодом Аламоути, формируя выходную матрицу, элементы верхних и нижних строк выходной матрицы из сформированной пары символов передают через отдельные антенны, при этом антенны, передающие элементы разных строк выходной матрицы из сформированной пары символов, располагают относительно друг от друга на расстоянии, не меньшем чем значение интервала пространственной корреляции замираний, элементы выходной матрицы из сформированной пары символов передают посредством одной частотной поднесущей, элементы выходных матриц сформированных пар параллельно передающихся модулированных символов передают посредством ортогональных поднесущих.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что антенны, передающие разные строки выходной матрицы из сформированной пары символов, располагают относительно друг от друга на расстоянии от 10 до 200 м.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что верхняя строка выходной матрицы из сформированной пары символов включает в себя следующие элементы: i-й символ и обратное комплексно-сопряженное значение i+1-го символа; нижняя строка выходной матрицы из сформированной пары символов включает в себя следующие элементы: i+1-й символ и комплексно-сопряженное значение i-го символа.

Images