Способ передачи и приема цифровой информации

Изобретение относится к технике связи. Технический результат – повышение помехоустойчивости передаваемых сигналов и спектральной эффективности. Для этого на предающей стороне пакет информационных бит разделяют на блоки по K бит в каждом, где число возможных комбинаций бит в блоке составляет М=2K, каждой из М комбинаций бит ставятся в соответствие L КАМ символов, значения которых определяются точками соответствующих созвездий сигналов, формируют L гармонических сигналов с использованием полученных значений L КАМ символов, объединяют L гармонических сигналов в один групповой сигнал несущей частоты, усиливают и передают групповой сигнал в канал связи, где групповой сигнал принимается, усиливается и фильтруется аналоговым приемником, из полученного отфильтрованного сигнала выделяются все L гармонических сигналов и осуществляется их общая демодуляция путем вычисления суммы квадратов модулей разностей между принятыми значениями квадратурных составляющих L гармонических сигналов и М возможными значениями соответствующих L созвездий, а каждая сумма квадратов соответствует своей комбинации K переданных бит, для которой эта сумма минимальна, и является наиболее вероятной переданной комбинацией. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к технике связи, а именно к способам передачи и приема информации посредством цифровой связи.

Известен способ формирования сигналов квадратурной амплитудной модуляции (патент РФ №2365050, 2009 г.), где осуществляется оптимизация сигнального созвездия квадратурной амплитудной модуляции (КАМ) в зависимости от отношения сигнал/шум (ОСШ). В данном способе каждой группе из K бит (K=4 для КАМ-16) ставится в соответствие одно из 2K значений одного КАМ символа. Недостатком такого способа является недостаточно высокая помехоустойчивость при высоких отношениях сигнал/шум, так как оптимизация осуществляется только при плохих ОСШ. Кроме того, в данном способе используются одинаковые созвездия для всех КАМ символов и каждая группа из K бит передается только одним КАМ символом, что ограничивает возможности оптимизации.

Известен способ адаптивного переотображения сигнальных созвездий при квадратурно-амплитудной модуляции для повторных передач пакетов данных (патент РФ №2391782, 2010 г.), где для повышения помехоустойчивости используется повторная передача пакета данных по запросу приемника с переотображением КАМ созвездия. Повторная передача позволяет улучшить качество демодуляции ошибочно принятых бит, а переотображение созвездия при повторной передачи позволяет сделать более равномерным качество демодуляции каждого бита и дополнительно улучшить помехоустойчивость. Однако такой подход приводит к уменьшению скорости передачи и требует наличие обратного канала.

Наиболее близким аналогом и прототипом является способом передачи и приема цифровой информации (Варгузин В.А. Методы повышения энергетической и спектральной эффективности цифровой радиосвязи: учебное пособие / В.А., Варгузин, И.А. Цикин. - СПб.: БХВ-Петербург, 2013. - 352 с. 39-40), в котором на передающей стороне последовательность символов канального алфавита (двоичных бит) представляют в виде блоков из k бит, общее число комбинаций таких блоков равно m=2k. Каждой r-ой комбинации бит ставится во взаимно однозначное соответствие сигнал sr(t), r=1,2, …, m. На приемной стороне осуществляется демодуляция сигнала каждого блока и определяется, какой из m возможных сигналов поступил на вход демодулятора. Одновременно это означает и принятие решения относительно номера переданной комбинации данного блока и, следовательно, относительно переданной комбинации бит.

Предлагаемый способ передачи и приема цифровой информации отличается от ближайшего аналога тем, что один блок равен нескольким блокам, описанным в известном способе. При этом каждой комбинации K битов одного блока ставятся во взаимно однозначное соответствие L КАМ (квадратурная амплитудная модуляция) сигналов sIr(f), r=1,2,…,М, I=1,2,…L, а в прототипе только один КАМ сигнал меньшего порядка sr(t), r=1,2,…,m. Помимо этого в прототипе решение о переданной комбинации блока из k битов выносится на основании анализа одного принятого КАМ сигнала, а в предлагаемом способе решение о переданной комбинации блока из K битов выносится на основании L принятых КАМ сигналов, при этом спектральная эффективность в прототипе равна k (бит/сек/Гц), определяется порядком КАМ модуляции и принимает только целые значения, тогда как в предлагаемом способе она равна KIL (бит/сек/Гц) и может принимать не только целые, но и дробные значения.

Кроме того, что если K=kL, то в этом случае спектральная эффективность предлагаемого способа и известного способа будут одинаковыми, но благодаря использованию нескольких сигналов минимальную суммарную разность (евклидовое расстояние) между сигналами, соответствующими разным комбинациям бит, можно сделать больше при одинаковой средней мощности сигнала, и в результате помехоустойчивость приема (энергетическая эффективность) таких сигналов будет выше.

Задачей изобретения является повышение помехоустойчивости передаваемых сигналов и спектральной эффективности за счет увеличения порядка квадратурной амплитудной модуляции и передачи одной и той же информации разными КАМ символами с разными расположениями сигнальных точек созвездий.

Поставленная задача решается способом передачи и приема цифровой информации, заключающемся в том, что на предающей стороне пакет информационных бит разделяют на блоки по K бит в каждом, при этом число возможных комбинаций бит в блоке составляет М=2K, каждой из М комбинаций бит ставятся в соответствие L значений КАМ символов, значения которых определяются определяемых точками соответствующих созвездий сигналов, формируют L гармонических сигналов с использованием полученных L значений L КАМ символов и объединяют L гармонических сигналов в один групповой сигнал несущей частоты, после чего групповой сигнал усиливается и передается в канал связи, где на приемной стороне групповой сигнал принимается, усиливается и фильтруется аналоговым приемником, из полученного отфильтрованного сигнала выделяются все L гармонических сигналов и осуществляется их общая демодуляция, осуществляемая путем вычисления суммы квадратов модулей разностей между принятыми значениями квадратурных составляющих L гармонических сигналов и М возможными значениями соответствующих L созвездий, а каждая сумма квадратов соответствует своей комбинации K переданных бит, для которой эта сумма минимальна, и является наиболее вероятной переданной комбинацией.

Объединение L гармонических сигналов осуществляется либо последовательно, тогда все гармонические сигналы формируются на одной поднесущей частоте, либо параллельно, тогда каждый гармонический сигнал формируется на своей поднесущей частоте.

На фиг. 1 приведена упрощенная функциональная схема варианта реализации заявленного способа передачи и приема цифровой информации.

На фиг. 2 изображены точки двух оптимизированных созвездий для предложенного способа при K=4 и L=2, что обеспечивает спектральную эффективность 2 бит/сек/Гц.

На фиг. 3 в виде таблицы приведены соответствия комбинаций битов и точек двух созвездий, приведенных на фиг. 2.

На фиг. 4 приведены характеристики помехоустойчивости заявленного способа при разных соотношениях параметров K и L при одинаковой спектральной эффективности 2 бит/сек/Гц и характеристики помехоустойчивости способа прототипа с модуляцией 4ФМ.

На фиг. 5 приведены характеристики помехоустойчивости заявленного способа при разных соотношениях параметров K и L при разной спектральной эффективности (2, 2,25, 2,33 и 2,67 бит/сек/Гц) и характеристики помехоустойчивости способа прототипа с модуляцией 4ФМ (2 бит/сек/Гц).

Двоичная информация в виде последовательного потока двоичных битов преобразуется в параллельный поток блоков из K битов. Эти K двоичных битов поступают на L КАМ модуляторов, каждый из которых формирует КАМ сигнал SIr(t), r=1,2,…,М, I=1,2,…L, в соответствии со своим созвездием. Параллельные потоки КАМ сигналов объединяются в один общий поток на несущей частоте, который передается в канал связи. На приемной стороне сигнал, прошедший канал связи вместе с шумом, усиливается и фильтруется приемником. Затем из общего потока выделяются L КАМ сигналов одного блока. Осуществляется совместная демодуляция всех L КАМ сигналов, и выносится решение о переданных K битов.

Для совместной демодуляции может использоваться алгоритм максимального правдоподобия для систем с MIMO каналами (Бакулин М.Г., Варукина Л.А., Крейнделин В.Б. Технология MIMO: принципы и алгоритмы. - М.: Горячая линия - Телеком, 2014. - 244 с.).

Для достижения поставленной цели повышения энергетической эффективности должны использоваться созвездия, обеспечивающие максимальное минимальное эвклидовое расстояние для всей совокупности L КАМ сигналов. Получить такие созвездия можно методами, аналогичными описанным в (G. Foschini, R. Gitlin, and S. Weinstein, "Optimization of two-dimensional signal constellations in the presence of Gaussian noise," IEEE Transactions on Communications, vol. COM-22, no. 1, pp.28-38, Jan. 1974 г.).

Использование предложенного способа передачи и приема цифровой информации позволяет получить энергетический выигрыш по сравнению со способом прототипа без введения избыточности и, следовательно, без ухудшения спектральной эффективности. Так при вероятности ошибки 10-6 для K=4 и L=2 выигрыш составляет 0,6 дБ. При увеличении числа битов в блоке K и пропорциональном увеличении числа символов в блоке L (при постоянном отношении K/L=2) энергетический выигрыш увеличивается. Так при K=10 и L=5 выигрыш составляет 1,9 дБ.

Предложенный способ передачи и приема цифровой информации обеспечивает на 33% более высокую спектральную эффективность по сравнению с прототипом. Кроме того, заявленный способ позволяет иметь больший набор возможных значений пропускной способности системы связи, что позволяет обеспечить лучшее согласование скорости передачи и полосы канала связи.

Технический результат заключается в повышении энергетической эффективности системы (помехоустойчивость) и спектральной эффективности (пропускную способность) одновременно.

1. Способ передачи и приема цифровой информации, заключающийся в том, что на предающей стороне пакет информационных бит разделяют на блоки по K бит в каждом, при этом число возможных комбинаций бит в блоке составляет М=2K, каждой из М комбинаций бит ставятся в соответствие L КАМ символов, значения которых определяются точками соответствующих созвездий сигналов, формируют L гармонических сигналов с использованием полученных значений L КАМ символов и объединяют L гармонических сигналов в один групповой сигнал несущей частоты, после чего групповой сигнал усиливается и передается в канал связи, где на приемной стороне групповой сигнал принимается, усиливается и фильтруется аналоговым приемником, из полученного отфильтрованного сигнала выделяются все L гармонических сигналов и осуществляется их общая демодуляция, осуществляемая путем вычисления суммы квадратов модулей разностей между принятыми значениями квадратурных составляющих L гармонических сигналов и М возможными значениями соответствующих L созвездий, а каждая сумма квадратов соответствует своей комбинации K переданных бит, для которой эта сумма минимальна, и является наиболее вероятной переданной комбинацией.

2. Способ по п. 1, в котором объединение L гармонических сигналов осуществляется либо последовательно, тогда все гармонические сигналы формируются на одной поднесущей частоте, либо параллельно, тогда каждый гармонический сигнал формируется на своей поднесущей частоте.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электронной техники и предназначено для определения режима аудиомодуляции, для быстрого взаимодействия данных, путем самоадаптации режима модуляции аудиосообщений.

Изобретение относится к области техники связи и предназначено для уменьшения помехи в символах опорных сигналов пользователей на границе соты и уменьшения несбалансированности выходной мощности символов опорных сигналов.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при организации систем связи с увеличенным количеством каналов, а также в измерительной технике, где требуется перестройка частоты с малым шагом. В основу изобретения поставлена задача получения микроволновых колебаний с малым шагом сетки частот, низким уровнем фазовых шумов и малым временем перестройки частоты.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для создания систем беспроводной связи с распределенными входами и распределенными выходами, содержащих базовую станцию с M приемопередатчиками и N абонентских устройств, где N меньше или равно M.

Изобретение относится к системам связи, в частности к системе связи ближнего радиуса действия для осуществления беспроводной связи на близком расстоянии, и предназначено для обеспечения интерфейса, который может быть совместим со случаем, при котором регистрируется множество видов целевых объектов и протоколов.

Изобретение относится к скоростным модуляторам и может использоваться в бортовых передатчиках спутниковой системы связи и в системах дистанционного зондирования земли.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к устройствам формирования сигналов квадратурной амплитудной манипуляции (КАМ), применяемых на линиях многоканальной цифровой связи.

Изобретение относится к области передачи дискретной информации или передачи данных и предназначено для применения в устройствах приема (декодирования) сигналов в системах связи, в частности в каналах с многолучевым распространением.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении эффективности передачи данных в полосе беспроводной передачи при условии, при котором применяются схема адаптивной модуляции и схема FDD, и сигналы с фиксированной скоростью и сигнал с переменной скоростью передаются с мультиплексированием.

Изобретение относится к способам формирования сигналов квадратурной амплитудной манипуляции (КАМ-16), применяемым на линиях многоканальной цифровой связи, цифрового радиовещания и телевидения.

Изобретение относится к области передачи цифровой информации и может быть использовано в приемных устройствах систем синхронной цифровой связи, работающих в условиях наличия межсимвольной интерференции (МСИ) Технический результат - снижение его вычислительной сложности. В способе приема цифрового сообщения в целом в условиях многолучевого распространения осуществляется формирование решающей статистики поэлементного приема, что позволяет лавинообразное размножение возможных вариантов элементарных посылок в сообщение путем ограничения сверху количества рассматриваемых далее решающих статистик поэлементного приема на каждом такте известного фрагмента интервала времени приема сообщения. 1 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для измерения уровней помех и импульсных электромагнитных сигналов. Технический результат изобретения заключается в повышении чувствительности, линейности и расширении динамического диапазона амплитудного детектора. Технический результат достигается за счет высокочувствительного амплитудного детектора, содержащего колебательный контур, первый диод, гридлик, два параллельно расположенных резистора, второй диод, третий диод, генератор тока, фильтр нижних частот, первый повторитель, сумматор-инвертор и второй повторитель. 1 ил.

Изобретение относится к области беспроводной связи. Технический результат изобретения заключается в сокращении нагрузки на нисходящую линию связи LTE в лицензируемом спектре путем выгрузки ее в нелицензируемый спектр. Способ включает в себя этапы передачи первого связного сигнала множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA) на беспроводной узел в лицензируемом спектре, и передачи параллельно передаче первого связного сигнала OFDMA второго связного сигнала OFDMA на беспроводной узел в нелицензируемом спектре. Кроме того, способ включает в себя этапы формирования периодического селекторного интервала для нисходящей линии сотовой связи в нелицензируемом спектре, и синхронизации по меньшей мере одной границы периодического селекторного интервала с по меньшей мере одной границей периодической структуры кадра, связанной с первичной компонентной несущей нисходящей линии сотовой связи. 8 н. и 61 з.п. ф-лы, 56 ил.

Изобретение относится к беспроводной связи. Технический результат заключается в обеспечении возможности использования нелицензированного спектра для связи по стандарту проекта долгосрочного развития (LTE). Способ включает в себя сравнение предыдущих операций передачи в нелицензированном спектре с пороговым значением операций, передачу первого типа субкадра в нелицензированном спектре в ходе следующей активной передачи, когда число предыдущих операций передачи больше порогового значения операций, и передачу второго типа субкадра в нелицензированном спектре в ходе следующей активной передачи, когда число предыдущих операций передачи меньше порогового значения операций, причем второй тип субкадра содержит более надежный тип субкадра относительно первого типа субкадра. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 56 ил.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности передачи. Для этого предложен выполняемый сетевым узлом (210) способ для отправки в беспроводное устройство (250) первого сигнала синхронизации и ассоциированного информационного сообщения для синхронизации беспроводного устройства (250) с сетевым узлом (210). Сетевой узел (210) и беспроводное устройство (250) функционируют в сети беспроводной связи (200). Сетевой узел (210) отправляет первый сигнал синхронизации в N OFDM-символах в пределах подкадра по меньшей мере один раз в некотором частотно-временном положении в каждом из N OFDM-символов, где N больше или равно 2. Для каждой отправки первого сигнала синхронизации сетевой узел (210) отправляет ассоциированное информационное сообщение в заданном частотно-временном положении в OFDM-символе. Заданное частотно-временное положение является заданным относительно частотно-временного положения первого сигнала синхронизации. Ассоциированное информационное сообщение ассоциировано с первым сигналом синхронизации. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к системам беспроводной связи и относится к способу передачи зондирующего опорного сигнала (SRS) восходящей линии связи пользовательским оборудованием (UE) стандарта долгосрочного развития (LTE). Технический результат заключается в обеспечении того, чтобы формат SRS в LTE FDD и TDD LTF был одинаковым. UE принимает информацию, указывающую передачу SRS, генерирует SRS и передает SRS в двух символах OFDM в половине кадра или кадре, если информация указывает, что период SRS равен 2 мс. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области беспроводной связи и раскрывает в частности способ передачи на два или более устройства беспроводной связи. Способ включает в себя передачу первой секции преамбулы согласно первому формату, причем первая секция преамбулы содержит информацию, предписывающую устройствам, совместимым с первым форматом, откладывать передачу, передачу второй секции преамбулы согласно второму формату, причем вторая секция преамбулы содержит информацию выделения тона, причем информация выделения тона идентифицирует два или более устройства беспроводной связи; и передачу данных одновременно на два или более устройства беспроводной связи, причем данные содержатся в двух или более поддиапазонах. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 35 ил., 1 табл.

Изобретение относится к беспроводной связи. Настоящее изобретение относится к способу и устройству, которые позволяют терминалу передавать сигнал для связи между устройствами (D2D связи) в системе беспроводной связи. В частности, в настоящем изобретении передается сигнал синхронизации для D2D связи и опорный сигнал демодуляции (DM-RS) для демодуляции сигнала синхронизации, причем базовая последовательность опорного сигнала демодуляции генерируется с помощью идентификатора (ID) опорного сигнала синхронизации. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 22 ил., 8 табл.

Изобретения относятся к поддержке переменных интервала между поднесущими и продолжительности символа для передачи символов OFDM и других форм сигнала, связанных с ними циклических префиксов. Технический результат заключается в расширении арсенала средств беспроводной связи, в которых продолжительность символа включает в себя длительность полезного символа и длительность связанного с ним циклического префикса. Переменные интервал между поднесущими и продолжительность символа определяются посредством параметров, указывающих интервал между поднесущими, длительность полезного символа и длительность циклического префикса. Способ по варианту воплощения изобретения, выполняемый сетью или сетевым контроллером, включает в себя создание множества типов блока множественного доступа, МАВ-блока, определяющих различные сочетания интервала между поднесущими и продолжительности символа, для передач формы сигнала. Способ дополнительно включает в себя разделение частотной и временной плоскости полосы спектра несущей на множество зон МАВ-блоков, содержащих частотно-временные сегменты для передач формы сигнала. Затем, для этих зон МАВ-блоков выбирают типы МАВ-блока, при этом один тип МАВ-блока назначается одной соответствующей зоне МАВ-блоков. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области связи. Технический результат изобретения заключается в экономии объема передаваемых служебных сигналов из ресурсов для всех UE. Оборудование пользователя (UE) может принимать множество наборов параметров, каждый из которых включает в себя количество антенных портов общего опорного сигнала (CRS) и частотный сдвиг CRS. UE может также обнаруживать физический нисходящий канал управления (PDCCH), содержащий двухбитовое значение для указания одного из наборов параметров, и идентифицировать набор параметров, указанных двухбитовым значением. UE может декодировать физический совместно используемый нисходящий канал передачи (PDSCH) на основе идентифицированного набора параметров. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технике связи. Технический результат – повышение помехоустойчивости передаваемых сигналов и спектральной эффективности. Для этого на предающей стороне пакет информационных бит разделяют на блоки по K бит в каждом, где число возможных комбинаций бит в блоке составляет М2K, каждой из М комбинаций бит ставятся в соответствие L КАМ символов, значения которых определяются точками соответствующих созвездий сигналов, формируют L гармонических сигналов с использованием полученных значений L КАМ символов, объединяют L гармонических сигналов в один групповой сигнал несущей частоты, усиливают и передают групповой сигнал в канал связи, где групповой сигнал принимается, усиливается и фильтруется аналоговым приемником, из полученного отфильтрованного сигнала выделяются все L гармонических сигналов и осуществляется их общая демодуляция путем вычисления суммы квадратов модулей разностей между принятыми значениями квадратурных составляющих L гармонических сигналов и М возможными значениями соответствующих L созвездий, а каждая сумма квадратов соответствует своей комбинации K переданных бит, для которой эта сумма минимальна, и является наиболее вероятной переданной комбинацией. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх