Цифровая система для передачи информации
Предлагаемая полезная модель относится к области беспроводной связи и может быть использована в составе цифровых систем связи.
Цифровая система для передачи информации с множественным доступом включает в себя передатчик и приемник.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что передатчик дополнительно содержит блок управления распределением данных пользователя по поднесущим и блок распределения по поднесущим, для обеспечения частотного разделения каналов между пользователями с возможностью асинхронной передачи данных каждым отдельным пользователем, независимо от передачи данных другими пользователям, а приемник дополнительно содержит блок управления обработкой пользователей для обеспечения раздельной поочередной (исходя из общего количества пользователей и их приоритета) обработки принимаемых от разных пользователей данных и возможности отдельной от остальных синхронизации и коррекции каждого из каналов.
Технический результат реализации полезной модели заключается в возможности ее использования для построения систем связи с множественным доступом.
Предлагаемая полезная модель относится к области беспроводной связи и может быть использована в составе цифровых систем связи.
Общеизвестны и широко распространены цифровые системы для передачи информации с использованием техники многочастотной модуляции OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) [1]. Основным достоинством систем с использованием этого вида модуляции является преодоление межсимвольной интерференции в частотно-селективном канале передачи таким образом, что отдельные поднесущие испытывают гладкие частотно-неселективные замирания. Кроме того, OFDM модуляция позволяет достичь более полного использования частотного спектра за счет адаптивного управления мощностью и плотностью созвездия в каждой из поднесущих.
Также техника OFDM позволяет организовать цифровые системы для передачи информации с множественным доступом (OFDMA) [2] с использованием время-частотного распределения между пользователями.
Известны также и существенные недостатки модуляции OFDM и систем, ее использующих [1]. Спектр отдельного подканала, которому соответствует отдельная поднесущая, представляет из себя функцию вида sin(f)/f, уровень боковых лепестков которой достаточно велик (уровень первых боковых лепестков всего на 13 дБ ниже уровня главного лепестка).
Другим известным недостатком систем, использующих OFDM модуляцию, является требовательность к точной частотной синхронизации. При точной частотной синхронизации межканальная интерференция (Inter Carrier Interference - ICI) равняется нулю, однако при малейшей частотной расстройке соседние поднесущие начинают сильно накладываться друг на друга. Данная особенность определяет довольно жесткое требования к частотной расстройке между пользователями при построении систем с множественным доступом.
Медленное затухание уровня боковых лепестков частотной характеристики подканала, соответствующего каждой из поднесущих, имеющей вид sin(f)/f, является причиной значительного внеполосного излучения и требует использования дополнительных фильтров для его подавления.
Другим известным видом цифровых систем для передачи информации с использованием многочастотной модуляции, выбранным в качестве прототипа, является система для цифровой передачи информации с использованием FMT (Filtred MultiTone) модуляции [3], лишенные основных недостатков, присущих системам с использованием OFDM. Система-прототип включает в себя передатчик и приемник. Передатчик включает в себя блок формирования комплексного вектора сигнала, преобразующий входной информационный символ в пару квадратурных составляющих, вход которого является входом передатчика, а выход которого подключен к входу банка фильтров передатчика, выход которого подключен к входу интерполятора, выход которого подключен к входу цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), выход которого подключен к входу преобразователя с повышением частоты, выход которого подключен к входу усилителя сигнала, выход которого является выходом передатчика. Приемник включает в себя входной усилитель, вход которого является входом приемника, а выход которого подключен к входу преобразователя с понижением частоты, выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразования (АЦП), выход которого подключен к информационному входу банка фильтров приемника, подключенного своим выходом к информационному входу блока временной синхронизации, выход которого подключен к информационному входу эквалайзера, выход, которого подключен к входу блока фазовой синхронизации, к информационному входу блока вычисления ошибки эквалайзера, выход которого подключен к входу обратной связи эквалайзера, и к входу детектора ошибки временной синхронизации, выход которого подключен к управляющему входу блока временной синхронизации; выход блока фазовой синхронизации подключен к входу символьного детектора и к первому управляющему входу блока вычисления ошибки эквалайзера, выход символьного детектора подключен к входу блока сопоставления вектору битового слова и к второму управляющему входу блока вычисления ошибки эквалайзера, выход блока сопоставления вектору битового слова является выходом приемника.
Как показано в [3, 4], уровень боковых лепестков частотной характеристики отдельного подканала при использовании FMT модуляции гораздо ниже, чем при использовании OFDM модуляции. Также стоит отметить, что в системах передачи информации при использовании FMT, в отличие от OFDM, ортогональность сигналов поднесущих выполняется во всей полосе частот, а не только в максимумах каждой поднесущей, что существенно снижает требования к частотной расстройке.
Другой важной особенностью систем с использованием FMT является возможность асинхронной передачи информации по отдельным поднесущим без потери ортогональности и без появления межканальной интерференции.
Недостатком способа-прототипа является отсутствие возможности использования систем на основе FMT модуляции для построения систем связи с множественным доступом (аналогичной принципу OFDMA для построения систем цифровой передачи информации с множественным доступом, основанном на OFDM).
Для устранения указанного недостатка системы-прототипа была поставлена задача создания цифровой системы для передачи информации с множественным доступом на основе FMT модуляции. Система включает в себя передатчик и приемник.
Поставленная задача решается тем, что, согласно полезной модели, используют частотное разделение каналов между пользователями, причем каждый отдельный пользователь может передавать данные асинхронно, независимо от передачи данных другими пользователями. Для этого передатчик дополнительно содержит блок распределения по поднесущим, подключенный своим информационным входом к выходу блока формирования комплексного вектора сигнала, а своим выходом к входу банка фильтров передатчика. Также, согласно предлагаемой полезной модели, в передатчик дополнительно вводят блок управления распределением данных пользователя по поднесущим, хранящий в себе информацию о поднесущих, которые могут использоваться для передачи информации и по которым будет осуществляться распределение передаваемых данных в блоке распределения по поднесущим, подключенный своим выходом к управляющему входу блока распределения по поднесущим. Таким образом, на передающей стороне обеспечивают процесс формирования сигнала, совпадающий с процессом формирования сигнала, используемым в передатчике системы-прототипа, при этом, однако, на передающей стороне при формировании сигнала используют не все поднесущие, как в системе-прототипе, а лишь только те, которые были заранее выделены данной передающей стороне для передачи информации (принцип частотного разделения каналов между пользователями).
На приемной стороне, согласно предлагаемой полезной модели, обеспечивают раздельную поочередную (исходя из общего количества пользователей и их приоритета) обработку принимаемых от разных пользователей данных, причем каждый из каналов синхронизируют и корректируют отдельно от остальных. Для этого приемник дополнительно содержит блок управления обработкой пользователей, свои входом подключенный к выходу детектора ошибки временной синхронизации, а своим выходом к управляющему входу банка фильтров приемника и к второму управляющему входу блока временной синхронизации. Данные о приоритете заранее заносят в блок управления обработкой пользователей.
Таким образом, предлагаемая система позволяет передавать информацию в беспроводных сетях связи с множественным доступом, построенных но принципу «точка-многоточка».
Далее полезная модель поясняется с помощью чертежей.
Передатчик (фиг.1) содержит блок формирования комплексного вектора сигнала 1, вход которого является входом передатчика, подключенный своим выходом к информационному входу блока распределения по поднесущим 3, подключенного своим выходом к входу банка фильтров передатчика 4, подключенного своим выходом к входу интерполятора 5, выход которого подключен к входу ЦАП 6, выход которого подключен к входу преобразователя с повышением частоты 7, выход которого подключен к входу усилителя сигнала 8, выход которого является выходом передатчика, а также блок управлением распределением данных пользователя по поднесущим 2, выход которого подключен к управляющему входу блока распределения по поднесущим 3.
Приемник (фиг.2) содержит входной усилитель 1, вход которого является входом приемника, а выход которого подключен к входу преобразователя с понижением частоты 2, выход которого подключен к входу АЦП 3, выход которого подключен к информационному входу банка фильтров приемника 4, подключенного своим выходом к информационному входу блока временной синхронизации 6, выход которого подключен к информационному входу эквалайзера 7, выход которого подключен к входу блока фазовой синхронизации 8, к информационному входу блока вычисления ошибки эквалайзера 9, выход которого подключен к входу обратной связи эквалайзера 7, и к входу детектора ошибки временной синхронизации 11, выход которого подключен к первому управляющему входу блока временной синхронизации 6 и к входу блока управления обработкой пользователей 5, выход которого подключен к управляющему входу банка фильтров приемника 4 и к второму управляющему входу блока временной синхронизации 6; выход блока фазовой синхронизации 8 подключен к входу символьного детектора 10 и к первому управляющему входу блока вычисления ошибки эквалайзера 9, выход символьного детектора подключен к входу блока сопоставления вектору битового слова 12 и к второму управляющему входу блока вычисления ошибки эквалайзера 9, выход блока сопоставления вектору битового слова 12 является выходом приемника.
Таким образом, предлагаемая цифровая система для передачи информации с множественным доступом, в отличие от системы-прототипа, может быть использована для построения систем связи с множественным доступом.
Список литературы
1. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение // Бернард Скляр, пер. с англ. - 2 изд. - М.: «Вильямс», 2007. - с.1104. - ISBN 0-13-084788-7
2. http://en.wikipedia.org/wiki/Orthogonal_frequency-division_multiple_access
3. Implementation Considerations of Filtered Multitone (FMT) Modulation Systems // Dejan М. Dramicanin, Dejan Rakic. - XII Telekomunikacioni forum TELFOR 2004, Beograd, Sava Centar. - 23.-25.11.2004.
4. Filtered Multitone (FMT) Modulation for Broadband Fixed Wireless Systems // Ignacio Berenguer, Hughes Hall. - Laboratory for communications engineering. Department of engineering. University of Cambridge. - 2002.
Цифровая система для передачи информации, включающая передатчик, включающий в себя блок формирования комплексного вектора сигнала, вход которого является входом передатчика, а выход которого подключен к входу банка фильтров передатчика, выход которого подключен к входу интерполятора, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя (ЦАП), выход которого подключен к входу преобразователя с повышением частоты, выход которого подключен к входу усилителя сигнала, выход которого является выходом передатчика, и приемник, включающий в себя входной усилитель, вход которого является входом приемника, а выход которого подключен к входу преобразователя с понижением частоты, выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразования (АЦП), выход которого подключен к информационному входу банка фильтров приемника, подключенного своим выходом к информационному входу блока временной синхронизации, выход которого подключен к информационному входу эквалайзера, выход которого подключен к входу блока фазовой синхронизации, к информационному входу блока вычисления ошибки эквалайзера, выход которого подключен к входу обратной связи эквалайзера, и к входу детектора ошибки временной синхронизации, выход которого подключен к управляющему входу блока временной синхронизации; выход блока фазовой синхронизации подключен к входу символьного детектора и к первому управляющему входу блока вычисления ошибки эквалайзера, выход символьного детектора подключен к входу блока сопоставления вектору битового слова и к второму управляющему входу блока вычисления ошибки эквалайзера, выход блока сопоставления вектору битового слова является выходом приемника, отличающаяся тем, что для обеспечения возможности построения систем связи с множественным доступом передатчик дополнительно содержит блок управления распределением данных пользователя по поднесущим, подключенный своим выходом к управляющему входу блока распределения по поднесущим, и блок распределения по поднесущим, подключенный своим информационным входом к выходу блока формирования комплексного вектора сигнала, своим управляющим входом к блоку управления распределением данных пользователя по поднесущим, а своим выходом к входу банка фильтров передатчика, а приемник дополнительно содержит блок управления обработкой пользователей, свои входом подключенный к выходу детектора ошибки временной синхронизации, а своим выходом к управляющему входу банка фильтров приемника и к второму управляющему входу блока временной синхронизации.
