O'ziga aralashishni bekor qilish - Self-interference cancellation

O'z-o'zidan aralashishni bekor qilish (SIC) a signallarni qayta ishlash radio-qabul qilgichni bir vaqtning o'zida bitta kanalda, qisman ustma-ust keladigan kanal juftligini yoki bir xil chastota diapazonidagi har qanday juft kanalni uzatish va qabul qilish imkoniyatini beruvchi texnika. Bir vaqtning o'zida "chastotada to'liq dupleks" yoki "bir vaqtning o'zida uzatish va qabul qilish" deb nomlanadigan bir xil chastotada bir vaqtning o'zida uzatish va qabul qilishga ruxsat berish uchun foydalanilganda, SIC samarali ravishda ikki baravar ko'payadi spektral samaradorlik. SIC shuningdek, ikkita radiosni bir vaqtning o'zida ishlash uchun bir xil chastota diapazonidan foydalanadigan ikkita radiosni o'z ichiga olgan qurilmalar va platformalarga imkon beradi.

O'z-o'zini to'sqinlik qilishni bekor qilish dasturlari mavjud mobil tarmoqlar, litsenziyasiz bantlar, kabel televideniesi, tarmoq tarmoqlari, harbiy va jamoat xavfsizligi.

Tarmoqli to'liq dupleks odatiy duplekslash sxemalariga nisbatan afzalliklarga ega. Chastotani taqsimlash duplekslash (FDD) tizimi bir xil chastota diapazonidagi ikkita (odatda keng ajratilgan) kanallardan foydalangan holda bir vaqtning o'zida uzatadi va qabul qiladi. Tarmoqli to'liq dupleks xuddi shu funktsiyani spektr manbalarining yarmidan foydalangan holda bajaradi. Vaqtni taqsimlash duplekslash (TDD) tizimi bitta kanalda yarim dupleksni ishlaydi va uzatish va qabul qilish o'rtasida oldinga va orqaga tez o'tish orqali to'liq dupleksli aloqa tasavvurlarini yaratadi. Tarmoqli to'liq dupleks radiostantsiyalar bir xil spektrli resurslardan foydalangan holda ikki marta o'tkazuvchanlikka erishadilar.[1]

Texnikalar

Radio-qabul qilgich faqat qanday ma'lumot yuborilayotganligi va uzatish signali qanday tuzilganligi to'g'risidagi bilimga asoslanib, o'z uzatish signalini bekor qila olmaydi. Qabul qiluvchining ko'rgan signalini umuman taxmin qilish mumkin emas. Qabul qilgichda paydo bo'ladigan signal har xil kechikishlarga duch keladi. Bu qochqinning (transmitterdan qabul qiluvchiga to'g'ridan-to'g'ri o'tadigan signal) va mahalliy aks ettirishlarning kombinatsiyasidan iborat. Bundan tashqari, transmitter komponentlari (masalan, mikserlar va quvvat kuchaytirgichlari) harmonikalar va shovqinlarni keltirib chiqaradigan chiziqli bo'lmaganlarni kiritadi. Ushbu buzilishlar transmitterning chiqishida namuna olinishi kerak. Va nihoyat, o'z-o'zidan shovqinni bekor qilish yechimi harorat o'zgarishi, mexanik tebranishlar va atrofdagi narsalarning harakati natijasida yuzaga keladigan real vaqt o'zgarishlarini aniqlashi va o'rnini qoplashi kerak.[2]

Signalning aniq modelini yaratish va uni qabul qiluvchiga kelgan signal bilan birlashganda faqat kerakli qabul qilish signalini qoldiradigan yangi signal hosil qilish orqali uzatish signalini qabul qiluvchida bekor qilish mumkin. Talab qilinadigan bekor qilishning aniq miqdori o'z-o'ziga aralashish manbai bo'lgan uzatish signalining kuchiga va bog'lanishning yarim dupleks rejimida ishlashi kutilayotgan signal-shovqin nisbati (SNR) ga qarab o'zgaradi. Wi-Fi va uyali aloqalar uchun odatiy ko'rsatkich - bu 110 dB signalni bekor qilish, ammo ba'zi ilovalar ko'proq bekor qilishni talab qiladi.

Mahalliy uzatish signalini bekor qilish uchun analog va raqamli elektronikaning kombinatsiyasi talab qilinadi. O'tkazish signalining kuchi qabul qiluvchiga etib borguniga qadar sirkulyator (agar umumiy antenna ishlatilsa) yoki alohida antennalardan foydalanilsa, antennani izolyatsiya qilish texnikasi (masalan, o'zaro qutblanish) yordamida mo''tadil ravishda kamaytirilishi mumkin. Analog bekor qilish vositasi qisqa uzilish tarqalishi bilan kuchli signallarni boshqarishda eng samarali hisoblanadi. Raqamli bekor qiluvchi kuchsiz signallarni 1000 nanosekundadan ko'proq kechikishlar bilan ishlashda eng samarali hisoblanadi. Analog bekor qiluvchi kamida 60 dB bekor qilishga yordam berishi kerak. Raqamli bekor qiluvchi taxminan 50 dB bekor qilishni keltirib chiqaradigan chiziqli va chiziqli bo'lmagan signal qismlarini qayta ishlashi kerak. Ikkala analog va raqamli bekorchilar susaytirgichlar, faza almashtirgichlar va kechikish elementlaridan tashkil topgan bir qator "musluklar" dan iborat. SIC echimining narxi, hajmi va murakkabligi birinchi navbatda analog bosqich bilan belgilanadi. Bekorning tez o'zgarishlarga moslashishini ta'minlaydigan sozlash algoritmlari ham muhimdir. Bekor qilish algoritmlari odatda atrof-muhitdagi o'zgarishlarni ushlab turish uchun har bir necha yuz mikrosaniyada tezlikka moslashishi kerak.[3][4]

Qo'shni kanal shovqinlarini kamaytirish yoki yo'q qilish uchun SICdan ham foydalanish mumkin. Bu ikkita radiosni o'z ichiga olgan qurilmaga (masalan, ikkita 5 gigagertsli radioeshittirishli Wi-Fi kirish nuqtasi) har qanday juft kanaldan ajratilishidan qat'i nazar foydalanishga imkon beradi. Qo'shni kanal shovqinlari ikkita asosiy komponentdan iborat. Blokator deb ataladigan uzatish chastotasidagi signal shu qadar kuchli bo'lishi mumkinki, u qo'shni kanalda tinglayotgan qabul qiluvchini desensitizatsiyaga olib keladi. Kuchli, mahalliy transmitter shuningdek shovqinni keltirib chiqaradi, u qo'shni kanalga to'kiladi. SIC blokatorni ham, shovqinni ham qo'shni kanaldan foydalanishga xalaqit beradigan darajada kamaytirish uchun ishlatilishi mumkin.

Ilovalar

Tarmoqli to'liq dupleks

To'liq bir vaqtning o'zida bir xil chastotada uzatish va qabul qilish bir nechta maqsadlarga ega. Tarmoqli to'liq dupleks spektr samaradorligini ikki baravar oshirishi mumkin. Faqat bitta chastota mavjud bo'lgan joyda haqiqiy to'liq dupleks ishlashga imkon beradi. Va bu "gaplashayotganda tinglash" operatsiyasini bajarishga imkon beradi (quyida kognitiv radioga qarang).

Integratsiyalashgan kirish va ta'mirlash

Ko'pgina kichik hujayralar optik tolali kabel orqali oziqlanishi kutilgan bo'lsa-da, ishlaydigan tolalar har doim ham amaliy emas. Kichik hujayra tomonidan foydalanuvchilar bilan aloqa o'rnatishda ("kirish") foydalaniladigan chastotalarni kichik hujayra va tarmoq o'rtasidagi aloqa uchun qayta ishlatish ("qayta tiklash") 3GPP ning 5G standartlarining bir qismi bo'ladi. SIC yordamida amalga oshirilayotganda mahalliy qayta ishlash radiosining uzatish signali kichik hujayraning qabul qiluvchisida, kichik hujayraning uzatish signalining esa mahalliy qayta ishlash radiosining qabul qiluvchisida bekor qilinadi. Foydalanuvchilarning qurilmalarida yoki masofadan turib qayta ishlash radiosida o'zgartirishlar talab qilinmaydi. Ushbu dasturlarda SIC foydalanish muvaffaqiyatli sinovdan o'tkazildi Telecom Italia Mobile va Deutsche Telekom.[5][6]

Sun'iy yo'ldosh repetitorlari

SIC bir xil chastotalarni qayta ishlatib, sun'iy yo'ldosh repetitorlarini yopiq, shahar kanyoni va boshqa joylarga qamrovni kengaytirishga imkon beradi. Ushbu turdagi takrorlash qurilmasi asosan orqaga qarab ulangan ikkita radiostantsiyadir. Bir radio sun'iy yo'ldoshga qaraydi, boshqasi esa to'g'ridan-to'g'ri qamrab olinmaydigan hududga qaraydi. Ikkala radio signallarni uzatadi (ma'lumotni saqlash va oldinga yo'naltirish o'rniga) va qayta aloqa qilishning oldini olish uchun bir-biridan ajratilishi kerak. Sun'iy yo'ldoshga qaragan radio sun'iy yo'ldoshni tinglaydi va signalni takrorlaydigan transmitterdan ajratilishi kerak. Xuddi shu tarzda, yopiq radioeshittirish ichki foydalanuvchilarni tinglaydi va sun'iy yo'ldoshga signallarini takrorlaydigan uzatuvchidan ajratilishi kerak. SIC har bir radioeshittirish signalini boshqa radio qabul qilgichda bekor qilish uchun ishlatilishi mumkin.

To'liq dupleks DOCSIS 3.1

Kabel tarmoqlari an'anaviy ravishda quvvatlarning katta qismini quyi oqimlarga uzatishga ajratib kelgan. Yaqinda foydalanuvchi tomonidan yaratilgan tarkibning o'sishi yuqori oqim imkoniyatlarini talab qiladi. Kabel laboratoriyalari har bir yo'nalishda 10 Gbit / s gacha tezlikda nosimmetrik xizmatni ta'minlash uchun Full Duplex DOCSIS 3.1 standartini ishlab chiqdi. DOCSIS 3.1-da yuqori va quyi uzatmalar uchun himoya chastotasi bilan ajratilgan har xil chastotalar ajratilgan. Full Duplex DOCSIS qo'shni kanallarda yuqori va quyi kanallarni aralashtirishga imkon beradigan yangi tarmoqni yaratmoqda. Bosh kiyim bir vaqtning o'zida to'liq dupleks diapazonda uzatishni va qabul qilishni qo'llab-quvvatlashi kerak, bu esa SIC texnologiyasini talab qiladi. Kabel modemlari bir vaqtning o'zida bir xil kanallarda uzatishlari va qabul qilishlari shart emas, lekin ular bosh ko'rsatmasiga binoan yuqori va quyi kanallarning turli xil birikmalaridan foydalanishlari shart.[7]

Simsiz tarmoq tarmoqlari

Mesh tarmoqlari qamrovni kengaytirish uchun (butun uylarni qoplash uchun) va vaqtincha tarmoq (shoshilinch aloqa) uchun ishlatiladi. Simsiz tarmoq tarmoqlari kerakli qamrovni ta'minlash uchun mash topologiyasidan foydalanadi. Ma'lumotlar bir tugundan ikkinchisiga o'z manziliga etib borguncha o'tadi. Bitta chastotani ishlatadigan tarmoq tarmoqlarida ma'lumotlar odatda saqlanadi va uzatiladi, har bir sakrash kechikishni qo'shadi. SIC simsiz tarmoq tugunlarini chastotalarni qayta ishlatishi mumkin, shunda ma'lumotlar qabul qilinganda qayta uzatiladi (uzatiladi). Bir nechta chastotalarni ishlatadigan tarmoq tarmoqlarida, masalan, "uch tarmoqli" routerlardan foydalangan holda butun uy Wi-Fi tarmoqlarida, kanal kanallarini tanlashda ko'proq moslashuvchanlikni ta'minlashi mumkin. Uch tarmoqli marshrutizatorlar mijoz qurilmalari bilan aloqa o'rnatish uchun bitta 2,4 gigagertsli va bitta 5 gigagertsli radiosiga ega, va faqat internode aloqasi uchun ishlatiladigan ikkinchi 5 gigagertsli radiostantsiyaga ega. Aksariyat uch tarmoqli marshrutizatorlar shovqinlarni minimallashtirish uchun bir xil juftlikdagi 80 MGts kanallardan foydalanadilar (5 gigagertsli diapazonning qarama-qarshi uchlarida). SIC uch tarmoqli marshrutizatorlarga 5 gigagertsli diapazondagi oltita 80 MGts kanallardan har qandayida tarmoq ichida va qo'shni tarmoqlar o'rtasida muvofiqlashtirish uchun foydalanishga ruxsat berishi mumkin.

Harbiy aloqa

Harbiylar taktik aloqa uchun tez-tez bir xil havoda, quruqlikda yoki dengiz platformasida bir nechta yuqori quvvatli radiolarni talab qiladi. Ushbu radioeshittirishlar hatto shovqin va dushmanning tiqilib qolishida ham ishonchli bo'lishi kerak. SIC bir nechta radiolarning bir vaqtning o'zida bir platformada ishlashiga imkon beradi. Shuningdek, SIC harbiy va transport vositalarining radarlarida potentsial qo'llanmalarga ega, bu esa radar tizimlarini uzatish va qabul qilish o'rtasida doimiy ravishda almashinib turishdan ko'ra uzatish va uzluksiz qabul qilishga imkon beradi, bu esa yuqori piksellar sonini keltirib chiqaradi. Ushbu yangi imkoniyatlar taktik aloqa va elektron urushlarda paradigma o'zgarishiga olib kelishi mumkin bo'lgan qurolli kuchlar uchun potentsial "super kuch" sifatida tan olindi.[8][9]

Spektr bilan bo'lishish

Kabi milliy nazorat idoralari Federal aloqa komissiyasi Qo'shma Shtatlarda, ko'pincha foydalanilmaydigan spektrni taqsimlashga ruxsat berish orqali ko'proq spektrli resurslarga bo'lgan ehtiyojni hal qiladi. Masalan, milliardlab Wi-fi va Bluetooth qurilmalarga kirish uchun raqobatlashadi ISM guruhlari. Smartfonlar, Wi-Fi routerlari va uydagi aqlli uyalar tez-tez bitta qurilmada Wi-Fi, Bluetooth va boshqa simsiz texnologiyalarni qo'llab-quvvatlaydi. SIC texnologiyasi ushbu qurilmalarga bir vaqtning o'zida ikkita radiostantsiyani bir xil diapazonda ishlashga imkon beradi. Spektr almashinuvi mobil telefonlar sanoatida katta qiziqish uyg'otadi, chunki u 5G tizimlarini joylashtira boshlaydi.

Kognitiv radio

Cheklangan spektrli manbalardan yanada samarali foydalanish uchun bo'sh kanallarni dinamik ravishda tanlab oladigan radioeshittirishlar muhim tadqiqot mavzusidir. An'anaviy spektr almashish sxemalari tinglashdan oldin tinglash protokollariga asoslanadi. Shu bilan birga, ikki yoki undan ortiq radio bir vaqtning o'zida bitta kanalda uzatishni tanlaganda to'qnashuv yuzaga keladi. To'qnashuvlarni aniqlash va hal qilish uchun vaqt talab etiladi. SIC to'qnashuvlarni tezda aniqlash va tezroq hal qilishni ta'minlaydigan tinglash paytida tinglash imkoniyatini beradi.[10]

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ Xong, Stiven; Tovar, Joel; Choi, Jung; Jeyn, Mayank; Mehmon, Jef; Katti, Saxin; Levis, Filipp (2014). "5G va undan tashqarida o'z-o'zini aralashishni bekor qilish dasturlari" (PDF). IEEE Communications jurnali. 52 (2): 114–121. doi:10.1109 / mcom.2014.6736751. Olingan 2018-04-23.
  2. ^ Bxaradiya, Dines; McMilin, Emily; Katti, Sachin (2013). "To'liq dupleks radiolar" (PDF). ACM SIGCOMM kompyuter aloqalarini ko'rib chiqish. 43 (4): 375–386. doi:10.1145/2534169.2486033. Olingan 2018-04-23.
  3. ^ Choi, Jung Il; Jeyn, Mayank; Srinivasan, Kannan; Levis, Filipp; Katti, Sachin (2010). Bitta kanalli, to'liq dupleks simsiz aloqaga erishish (PDF). MobiCom, 2010. Chikago, IL 2010 yil 20–24 noyabr.
  4. ^ Korpi, D .; AghababaeeTafreshi, M.; Piilila, M .; Anttila, L .; Valkama, M. (2016). To'liq dupleks radiolarda o'z-o'zidan shovqinlarni bekor qilish uchun zamonaviy arxitekturalar: algoritmlar va o'lchovlar (PDF). Signallar, tizimlar va kompyuterlar bo'yicha 50-Asilomar konferentsiyasi, 2016. Pacific Grove, CA 2016 yil 6-9 noyabr.
  5. ^ Anne Morris (2016 yil 25-yanvar). "Italiyaning TIM, Kumu LTE quvvatini ikki baravar oshirish uchun to'liq dupleks rele texnologiyasini sinovdan o'tkazmoqda". fiercewireless.com. Shafqatsiz simsiz. Olingan 24 aprel 2018.
  6. ^ Monika Alleven (2015 yil 28-sentyabr). "Deutsche Telekom Kumu Networks bilan 5G to'liq dupleksli dala sinovini yakunladi". fiercewireless.com. Shafqatsiz simsiz. Olingan 24 aprel 2018.
  7. ^ Belal Hamzeh, VP, Tadqiqot va Loyihalash (16 Fevral 2016). "To'liq dupleks DOCSIS® 3.1 texnologiyasi: simmetrik gigabit xizmati bilan anteni ko'tarish". cablelabs.com. Olingan 24 aprel 2018.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)
  8. ^ Kimberli Andervud (1 oktyabr 2019). "Finlyandiya aloqa bo'yicha super kuchlarni rivojlantirmoqda". www.afcea.org. AFCEA xalqaro. Olingan 15 oktyabr 2019.
  9. ^ Riihonen, Taneli; Korpi, Dani; Rantula, Olli; Rantanen, Xeyki; Saarelaynen, Tapio; Valkama, Mikko (2017). "Inband to'liq dupleksli radio-uzatgichlar: taktik aloqa va elektron urushda paradigma o'zgarishi?". IEEE Communications jurnali. 55 (10): 30–36. doi:10.1109 / MCOM.2017.1700220.
  10. ^ Cheng, V.; Chjan X .; Chjan, H. (2013). "Kognitiv radio tarmoqlari uchun to'liq dupleks simsiz aloqa". arXiv:1105.0034 [cs.IT ].

Y. Xua, Y. Ma, A. Golian, Y. Li, A. Kirik, P. Liang, "Uzatishni nurli shakllantirish orqali radioning o'z-o'zini aralashishini bekor qilish, analogni bekor qilish va ko'r-ko'rona raqamli sozlash", Signalni qayta ishlash, jild. 108, 322-340-betlar, 2015 y.

Tashqi havolalar