[go: up one dir, main page]

RU2427089C1 - Base station for wireless broadband access network - Google Patents

Base station for wireless broadband access network Download PDF

Info

Publication number
RU2427089C1
RU2427089C1 RU2010100647/09A RU2010100647A RU2427089C1 RU 2427089 C1 RU2427089 C1 RU 2427089C1 RU 2010100647/09 A RU2010100647/09 A RU 2010100647/09A RU 2010100647 A RU2010100647 A RU 2010100647A RU 2427089 C1 RU2427089 C1 RU 2427089C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
signal
mixer
switch
Prior art date
Application number
RU2010100647/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Рувинович Пивчик (RU)
Геннадий Рувинович Пивчик
Леонид Анатольевич Горьковой (RU)
Леонид Анатольевич Горьковой
Владислав Юрьевич Горбунов (RU)
Владислав Юрьевич Горбунов
Валерий Андреевич Яковенко (RU)
Валерий Андреевич Яковенко
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "НОЭЛЬ ХХI"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "НОЭЛЬ ХХI" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "НОЭЛЬ ХХI"
Priority to RU2010100647/09A priority Critical patent/RU2427089C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2427089C1 publication Critical patent/RU2427089C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

FIELD: information technology.
SUBSTANCE: base station of a wireless broadband access network, having an access point (1), an antenna (5), a channel busy signal generating unit (16), an additional transmitting antenna (17), also includes a first switch (3), a second switch (4), a first buffer amplifier (6), a first mixer (7), a power divider (10), a first heterodyne (9), a strobed preamplifier (11), a first sideband filter (12), a second mixer (8), a first key (14), a first high frequency band-pass filter (13), a second buffer amplifier (15) and a detector (2).
EFFECT: high throughput of the base station of a wireless broadband access network, as well as the number of client stations simultaneously working with the network and wider coverage area.
6 dwg

Description

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано при создании беспроводных сетей широкополосного доступа.The invention relates to communication technology and can be used to create wireless broadband access networks.

Известна базовая станция сети беспроводного широкополосного доступа (см. Голышко А. Часть 4. BWA в борьбе за массовость. - Мир связи. Connect! №10, 2002), содержащая точку доступа и антенну, вход-выход которой подключен к входу-выходу точки доступа.The base station of the wireless broadband access network is known (see Golyshko A. Part 4. BWA in the struggle for mass. - Communication World. Connect! No. 10, 2002), which contains an access point and an antenna whose input-output is connected to the point's input-output access.

Однако указанное устройство имеет недостаток, заключающийся в том, что производительность базовой станции ввиду особенностей протокола доступа CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance, «многостанционный доступ с контролем несущей и предотвращением конфликтов») резко снижается из-за проявления известного эффекта «скрытого узла» (hidden node), когда клиентские стации находятся вне зоны радиослышимости друг друга. Этот эффект усугубляется с ростом числа клиентских станций. Реализованный в стандарте IEEE 802.11 механизм предотвращения коллизий, основанный на RTS/CTS (Request To Send/Clear To Send, Запрос на отправку / Готовность к отправке), не способен эффективно решить проблему (см. http://www.nnn.tstu.ru/twn/hidden_node/index_k.html).However, this device has the disadvantage that the performance of the base station, due to the features of the CSMA / CA access protocol (Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance, “multiple access with carrier control and conflict prevention”) is sharply reduced due to the known effect “ Hidden Node (hidden node), when the client stations are out of the radio hearing zone of each other. This effect is exacerbated with an increase in the number of client stations. The RTS / CTS (Request To Send / Clear To Send, Request to Send / Ready to Send) collision avoidance mechanism implemented in the IEEE 802.11 standard is not able to effectively solve the problem (see http: //www.nnn.tstu. com / twn / hidden_node / index_k.html).

Кроме того, известна базовая станция сети беспроводного широкополосного доступа (см. патент США №7545827 B2 от 09.06.2009), являющаяся прототипом предлагаемого изобретения, содержащая точку доступа, антенну, вход-выход которой подключен к входу-выходу точки доступа, блок формирования сигнала занятости канала (IBTG, Intelligent Busy Tone Generator), встроенный в точку доступа, дополнительную передающую антенну, вход которой подключен к выходу блока формирования сигнала занятости канала. В этом устройстве решение проблемы «скрытого узла» предполагается за счет того, что блок формирования сигнала занятости канала генерирует сигнал, по структуре аналогичный сигналу, который используется в преамбуле информационных пакетов. Такой сигнал излучается дополнительной передающей антенной во время приема базовой станцией информационного пакета от какой-нибудь клиентской станции, при этом другие клиентские станции принимают его и в соответствии с протоколом CSMA/CA, считая среду занятой, откладывают собственную передачу, избегая тем самым коллизий.In addition, there is a known base station of a wireless broadband access network (see US patent No. 7545827 B2 dated 06/09/2009), which is a prototype of the invention, comprising an access point, an antenna, the input-output of which is connected to the input-output of the access point, a signal conditioning unit channel busy channel (IBTG, Intelligent Busy Tone Generator), built into the access point, an additional transmitting antenna, the input of which is connected to the output of the channel busy signal generating unit. In this device, the solution to the “hidden node” problem is assumed due to the fact that the channel busy signal generation unit generates a signal similar in structure to the signal used in the preamble of information packets. Such a signal is emitted by an additional transmitting antenna while the base station is receiving an information packet from some client station, while other client stations receive it and, in accordance with the CSMA / CA protocol, considering the medium busy, postpone their own transmission, thereby avoiding collisions.

Однако указанное устройство имеет следующие недостатки. Сигнал занятости канала, генерируемый устройством, не содержащий информации о передаваемом пакете и имеющий только физическую составляющую, не в состоянии скоординировать работу клиентских станций. Для нормального функционирования, как это и заложено в протоколе CSMA/CA, все клиентские станции должны принимать не только преамбулы, но и заголовки информационных пакетов, в которых содержится информация о длительности пакета, в противном случае сеть теряет полносвязность, и возникают известные проблемы. Поведение сети в случае приема клиентскими станциями только модулированной несущей (как в преамбуле пакета) становится абсолютно непредсказуемым, более того, сигнал занятости канала может заблокировать клиентские станции при интенсивном трафике. Это происходит следующим образом. Пусть есть клиентская станция, начавшая передачу первой (назовем ее 1), и любая другая клиентская станция (назовем ее N). Клиентская станция N будет принимать сигнал занятости канала. Обнаружив преамбулу (несущую), например в течении около 15 мкс для устройства стандарта IEEE 802.11b, клиентская станция N будет пытаться принять заголовок пакета в течение 192 мкс (см. IEEE Std 802.11b-1999, p.24-25). При этом, даже если сигнал несущей пропадет сразу после 15 мкс, механизм CCA (clear channel assessment, оценка занятости канала) (см. IEEE Std 802.11b-1999, p.24-25) будет индицировать, что канал занят до истечения времени приема SFD (start frame delimiter, определитель начального кадра), и только после этого произойдет сброс сигнала CCA, и клиентская станция N перейдет к стандартной процедуре CSMA/CA, на что тоже требуется какое-то время (реальное время нахождения клиентской станции в таком «слепом» состоянии, назовем его Ts, зависит от особенностей реализации, так, для клиентских станций, выполненных на базе чипсета Prism II, заявитель наблюдал время около 200 мкс, а для выполненных на чипсете Agere (брэнд Orinoco) около 300 мкс). Таким образом, прием сигнала занятости канала происходит не непрерывно, а «кусками», кратными Ts. В связи с этим клиентская станция N может находиться в фактически нерабочем состоянии (она не может ни принимать, ни передавать пакеты) в течении времени от 0 до Ts после окончания пакета от станции 1. Так как механизм CSMA/CA предполагает конкурентный доступ к среде, появление дополнительного времени задержки для клиентской станции N, превышающего межкадровый промежуток DIFS (Distributed Inter Frame Space, межкадровый промежуток распределенной координационной функции) приведет к тому, что она будет постоянно «проигрывать в борьбе» за доступ к среде клиентской станции 1, и при интенсивном трафике от клиентской станции 1 будет заблокирована. Ясно, что при одновременной работе нескольких клиентских станций каждая из них будет испытывать подобные проблемы, снижая общую пропускную способность базовой станции. Это будет усугубляться при росте числа одновременно работающих клиентских станций, ограничивая потенциально возможное их количество.However, this device has the following disadvantages. The channel busy signal generated by the device, which does not contain information about the transmitted packet and has only the physical component, is not able to coordinate the work of client stations. For normal operation, as laid down in the CSMA / CA protocol, all client stations must receive not only preambles, but also headers of information packets that contain information about the duration of the packet, otherwise the network loses its connectivity and there are known problems. The behavior of the network when client stations receive only a modulated carrier (as in the preamble of the packet) becomes completely unpredictable; moreover, the channel busy signal can block client stations during heavy traffic. This happens as follows. Let there be a client station that started transmission first (let's call it 1), and any other client station (let's call it N). Client station N will receive a channel busy signal. Having detected the preamble (carrier), for example, within about 15 μs for an IEEE 802.11b device, client station N will try to receive the packet header within 192 μs (see IEEE Std 802.11b-1999, p.24-25). In this case, even if the carrier signal disappears immediately after 15 μs, the CCA mechanism (clear channel assessment, channel occupancy estimation) (see IEEE Std 802.11b-1999, p.24-25) will indicate that the channel is busy before the reception time expires SFD (start frame delimiter, initial frame determinant), and only after that the CCA signal will be reset, and client station N will go to the standard CSMA / CA procedure, which also takes some time (the real time the client station is in such a “blind” »State, let’s call it Ts, depends on the implementation features, so, for client stations made on the basis of the Prism II chipset, the applicant observed a time of about 200 μs, and for those made on the Agere chipset (Orinoco brand) about 300 μs). Thus, the reception of the channel busy signal does not occur continuously, but with “pieces” that are multiples of Ts. In this regard, client station N can be in a practically inoperative state (it can neither receive nor transmit packets) during the time from 0 to Ts after the end of the packet from station 1. Since the CSMA / CA mechanism assumes competitive access to the environment, the appearance of an additional delay time for client station N exceeding the DIFS (Distributed Inter Frame Space, inter-frame gap of the distributed coordination function) will cause it to constantly “lose the fight” for access to the client’s environment Station 1, and under intensive traffic from the client station 1 will be locked. It is clear that with the simultaneous operation of several client stations, each of them will experience similar problems, reducing the overall throughput of the base station. This will be aggravated with an increase in the number of simultaneously working client stations, limiting their potential number.

Кроме того, указанное устройство имеет ограниченный радиус действия, так как может полностью заблокировать клиентскую станцию, если она окажется на значительном удалении от базовой станции. Это связано с эффектом эха. Клиентская станция, передающая пакет, получит обратно сигнал занятости канала с задержкой равной 1 мкс на 150 м удаления от базовой станции. Как было отмечено выше, если эта задержка составит около 15 мкс, клиентская станция будет заблокирована на время Ts, но в это время (в течение 10 мкс после окончания приема пакета) базовая станция должна отправить клиентской станции пакет ACK (сокр.от Acknowledge, подтверждение). Если клиентская станция его не получит, она будет пытаться повторить свой пакет. Но результат будет тот же, и в результате пакет будет потерян.In addition, this device has a limited range, as it can completely block the client station if it is located at a considerable distance from the base station. This is due to the echo effect. The client station transmitting the packet will receive a busy channel signal with a delay of 1 μs per 150 m of distance from the base station. As noted above, if this delay is about 15 μs, the client station will be blocked for the time Ts, but at this time (within 10 μs after the end of the packet reception) the base station should send an ACK packet to the client station (abbreviation from Acknowledge, confirmation ) If the client station does not receive it, it will try to repeat its packet. But the result will be the same, and as a result, the packet will be lost.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение пропускной способности базовой станции сети беспроводного широкополосного доступа, количества одновременно работающих с ней клиентских станций и увеличение ее радиуса действия.The objective of the invention is to increase the throughput of a base station of a wireless broadband access network, the number of client stations working simultaneously with it, and increase its radius of action.

Поставленная задача достигается тем, что в базовую станцию сети беспроводного широкополосного доступа, содержащую точку доступа, антенну, блок формирования сигнала занятости канала, дополнительную передающую антенну, вход которой подключен к выходу блока формирования сигнала занятости канала, введены первый переключатель, вход-выход которого подключен к входу-выходу точки доступа, второй переключатель, вход которого подключен к выходу первого переключателя, вход-выход второго переключателя подключен к входу-выходу антенны, первый буферный усилитель, вход которого подключен к выходу второго переключателя, первый смеситель, сигнальный вход которого подключен к выходу первого буферного усилителя, делитель мощности, один выход которого подключен к гетеродинному входу первого смесителя, первый гетеродин, выход которого подключен ко входу делителя мощности, стробируемый предусилитель, вход которого подключен к выходу первого смесителя, первый фильтр боковой полосы, вход которого подключен к выходу стробируемого предусилителя, второй смеситель, сигнальный вход которого подключен к выходу первого фильтра боковой полосы, а гетеродинный вход второго смесителя подключен к другому выходу делителя мощности, первый ключ, вход которого подключен к выходу первого фильтра боковой полосы, а выход подключен ко входу блока формирования сигнала занятости канала, первый полосовой фильтр высокой частоты, вход которого подключен к выходу второго смесителя, второй буферный усилитель, вход которого подключен к выходу первого полосового фильтра высокой частоты, а выход подключен ко входу первого переключателя, детектор, вход которого подключен к входу-выходу точки доступа, а выход подключен к управляющим входам первого и второго переключателей, управляющему входу первого ключа и управляющему входу стробируемого предусилителя; блок формирования сигнала занятости канала выполнен в виде последовательно соединенных предусилителя, второго фильтра боковой полосы, второго ключа, усилителя с автоматической регулировкой усиления, третьего смесителя, второго полосового фильтра высокой частоты, усилителя мощности, а также второго гетеродина, выход которого подключен к соответствующему входу третьего смесителя, детектора широкополосного сигнала, вход которого подключен к выходу предусилителя, одновибратора, вход которого подключен к выходу детектора широкополосного сигнала, а выход подключен к управляющему входу второго ключа, причем вход предусилителя является входом блока формирования сигнала занятости канала, а выход усилителя мощности является выходом блока формирования сигнала занятости канала.The problem is achieved by the fact that the first switch, the input-output of which is connected, is introduced into the base station of the wireless broadband access network containing an access point, an antenna, a channel busy signal generating unit, an additional transmitting antenna, the input of which is connected to the output of the channel busy signal generating unit to the input-output of the access point, the second switch, the input of which is connected to the output of the first switch, the input-output of the second switch is connected to the input-output of the antenna, the first bu A black amplifier whose input is connected to the output of the second switch, a first mixer, the signal input of which is connected to the output of the first buffer amplifier, a power divider, one output of which is connected to the heterodyne input of the first mixer, the first local oscillator, whose output is connected to the input of the power divider, a gated preamplifier the input of which is connected to the output of the first mixer, the first sideband filter, the input of which is connected to the output of the gated preamplifier, the second mixer, the signal input of which о is connected to the output of the first sideband filter, and the heterodyne input of the second mixer is connected to another output of the power divider, the first key, the input of which is connected to the output of the first sideband filter, and the output is connected to the input of the channel busy signal generation unit, the first high-pass filter the input of which is connected to the output of the second mixer, the second buffer amplifier, the input of which is connected to the output of the first high-pass bandpass filter, and the output is connected to the input of the first switch, p, the input of which is connected to the input-output of the access point, and the output is connected to the control inputs of the first and second switches, the control input of the first key and the control input of the gated preamplifier; the channel busy signal generation unit is made in the form of a series-connected preamplifier, a second sideband filter, a second key, an amplifier with automatic gain control, a third mixer, a second high-pass filter, a power amplifier, and a second local oscillator, the output of which is connected to the corresponding input of the third a mixer, a broadband signal detector, the input of which is connected to the output of the preamplifier, a single-shot, whose input is connected to the output of the detector broadband of the signal, and an output connected to the control input of the second switch, wherein the input of the preamplifier is input unit for generating a channel busy signal, and the power amplifier output is the output of the block forming a channel busy signal.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - структурная схема блока формирования сигнала занятости канала, на фиг.3 - амплитудно-частотная характеристика фильтра боковой полосы, на фиг.4 - спектр сигнала на выходе антенны, на фиг.5 - спектр сигнала на входе-выходе точки доступа, на фиг.6 - спектр сигнала на выходе блока формирования сигнала занятости канала. Все спектры показаны относительно центральной частоты принимаемого сигнала.In Fig.1 shows a structural diagram of the proposed device, Fig.2 is a structural diagram of a block for generating a channel busy signal, Fig.3 is an amplitude-frequency characteristic of a sideband filter, Fig.4 is a signal spectrum at the antenna output, Fig. 5 - spectrum of the signal at the input-output of the access point; FIG. 6 - spectrum of the signal at the output of the channel busy signal generation unit. All spectra are shown relative to the center frequency of the received signal.

Предлагаемое устройство (фиг.1) содержит точку доступа 1, например, стандарта IEEE 802-11a/b/g, детектор 2, выполненный на микросхеме, первый 3 и второй 4 переключатели, выполненные на p-i-n диодах, антенну 5, например, коллинеарную, первый буферный усилитель 6, представляющий собой малошумящий усилитель с коэффициентом усиления 10 дБ, выполненный на транзисторе, первый 7 и второй 8 смесители, выполненные на диодах Шоттки по балансной схеме, первый гетеродин 9, представляющий собой управляемый генератор на транзисторе, выполненный по микрополосковой технологии, стабилизированный частотой опорного генератора 5 МГц методом ФАПЧ, делитель мощности 10, выполненный на микрополосковой линии, стробируемый предусилитель 11, выполненный на микросхеме, имеющий усиление 40 дБ и содержащий LC-фильтры промежуточной частоты, первый фильтр боковой полосы 12, представляющий собой высокодобротный полосовой фильтр на поверхностно-акустических волнах, первый полосовой фильтр высокой частоты 13, выполненный по микрополосковой технологии, первый ключ 14, выполненный на p-i-n диодах, второй буферный усилитель 15, выполненный на транзисторе и имеющий усиление 10 дБ, блок формирования сигнала занятости канала 16, структурная схема которого приведена на фиг.2, дополнительную передающую антенну 17, аналогичную антенне 5.The proposed device (Fig. 1) contains an access point 1, for example, of IEEE 802-11a / b / g standard, a detector 2 made on a microcircuit, first 3 and second 4 switches made on pin diodes, an antenna 5, for example, collinear, the first buffer amplifier 6, which is a low-noise amplifier with a gain of 10 dB, made on a transistor, the first 7 and second 8 mixers made on Schottky diodes according to a balanced circuit, the first local oscillator 9, which is a controlled oscillator on a transistor, made using microstrip techno phase stabilized frequency reference oscillator 5 MHz by the PLL, a power divider 10, made on a microstrip line, a gated preamplifier 11, made on a chip having a gain of 40 dB and containing LC filters of intermediate frequency, the first sideband filter 12, which is a high-quality bandpass a filter based on surface acoustic waves, the first high-pass bandpass filter 13, made by microstrip technology, the first key 14, made on pin diodes, the second buffer amplifier 15, connected to the transistor and having a gain of 10 dB, the unit for generating a busy signal of channel 16, the structural diagram of which is shown in Fig. 2, an additional transmitting antenna 17, similar to antenna 5.

Блок формирования сигнала занятости канала 16 (фиг.2) содержит предусилитель 18, выполненный на микросхеме и имеющий усиление 40 дБ, второй фильтр боковой полосы 19, представляющий собой высокодобротный полосовой фильтр на поверхностно-акустических волнах, аналогичный 12, второй ключ 20, выполненный на p-i-n диодах, усилитель с автоматической регулировкой усиления 21, представляющий собой микросхему с усилением 40 дБ и динамическим диапазоном входных сигналов 45 дБ, второй гетеродин 22, представляющий собой управляемый генератор на транзисторе, выполненный по микрополосковой технологии, стабилизированный частотой опорного генератора 5 МГц методом ФАПЧ, третий смеситель 23, выполненный на диодах Шоттки по балансной схеме, второй полосовой фильтр высокой частоты 24, выполненный по микрополосковой технологии, усилитель мощности 25, представляющий собой выполненный на микросхемах линейный усилитель с коэффициентом усиления 50 дБ и выходной мощностью 30 дБм (по уровню сжатия 1 дБ), детектор широкополосного сигнала 26, выполненный на микросхеме, одновибратор 27.The channel 16 employment signal generating unit (Fig. 2) contains a preamplifier 18 made on a microcircuit and having a gain of 40 dB, a second sideband filter 19, which is a high-quality bandpass filter on surface acoustic waves, similar to 12, the second key 20, made on pin diodes, an amplifier with automatic gain control 21, which is a microcircuit with a gain of 40 dB and a dynamic range of input signals of 45 dB, the second local oscillator 22, which is a controlled oscillator on a transistor, is flaxen using microstrip technology, stabilized by the frequency of the reference oscillator 5 MHz by the PLL method, the third mixer 23, made on the Schottky diodes according to the balanced circuit, the second high-pass filter 24, made on the microstrip technology, the power amplifier 25, which is a linear amplifier with microchips with a gain of 50 dB and an output power of 30 dBm (at a compression level of 1 dB), a broadband signal detector 26, made on a chip, a single vibrator 27.

Устройство работает следующим образом. В режиме передачи на выходе точки доступа 1 появляется радиочастотный сигнал (с уровнем около 20 дБм), который детектируется детектором 2. В результате на выходе детектора 2 появляется управляющее напряжение, которое переключает вход-выход переключателя 3 на его выход, а вход-выход переключателя 4 на его вход. Таким образом точка доступа оказывается подключенной к антенне 5. Также управляющее напряжение с детектора 2 размыкает контакты первого ключа 14, отключая вход блока формирования сигнала занятости канала 16 от выхода первого полосового фильтра 13, и блокирует стробируемый предусилитель 11, предотвращая тем самым попадание части мощности радиочастотного сигнала точки доступа 1, просочившейся со входа переключателя 4 на его выход вследствие неидеальной развязки между ними, на вход блока формирования сигнала занятости канала 16. Работа базовой станции сети беспроводного широкополосного доступа в этом режиме не отличается от работы аналогов и происходит штатным для стандарта IEEE 802.11 способом.The device operates as follows. In transmission mode, an RF signal (with a level of about 20 dBm) appears at the output of access point 1, which is detected by detector 2. As a result, a control voltage appears at the output of detector 2, which switches the input-output of switch 3 to its output, and the input-output of the switch 4 at his entrance. Thus, the access point is connected to the antenna 5. Also, the control voltage from the detector 2 opens the contacts of the first key 14, disconnecting the input of the employment signal generating unit of channel 16 from the output of the first band-pass filter 13, and blocks the gated preamplifier 11, thereby preventing part of the RF power the signal of access point 1, leaked from the input of switch 4 to its output due to imperfect isolation between them, to the input of the channel signal occupation signal generating unit 16. Base operation stations of a wireless broadband access network in this mode does not differ from the work of analogs and occurs in a standard manner for the IEEE 802.11 standard.

В режиме приема информационного пакета от клиентской станции на выходе антенны 5 присутствует сигнал (с уровнем от - 80 дБм до - 35 дБм для данной реализации устройства) с центральной частотой Fs, спектр которого приведен на фиг.4 (рассмотрим работу в режиме приема DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum, расширение спектра методом прямой последовательности) сигнала, принципиально работа в режиме приема OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing, ортогональное мультиплексирование деления частоты) сигнала ничем не отличается). Сигнал с выхода антенны 5 поступает на вход-выход второго переключателя 4 и далее через его выход на вход первого буферного усилителя 6, там он усиливается и затем поступает на сигнальный вход первого смесителя 7. На гетеродинный вход первого смесителя 7 через делитель мощности 10 поступает сигнал первого гетеродина 9 с частотой Fg1. На выходе первого смесителя 7 формируется сигнал разностной частоты Fr, который после усиления стробируемым предусилителем 11 поступает на вход первого фильтра боковой полосы 12. Между частотами Fs и Fg1 должно выполняться такое соотношение, чтобы разностная частота Fr находилась на склоне амлитудно-частотной характеристики (например, правом) первого фильтра боковой полосы 12 в точке, где затухание составляет около 45 дБ, при этом Fs должна быть больше Fg1. В результате на выходе фильтра боковой полосы 12 формируется однополосный сигнал промежуточной частоты, несущая и вторая (в данном случае верхняя, боковая полоса которого подавлены на 45 дБ и более. Далее этот однополосный сигнал поступает на сигнальный вход второго смесителя 8 и через замкнутый первый ключ 14 на вход блока формирования сигнала занятости канала 16. На гетеродинный вход второго смесителя 8 через делитель мощности 10 поступает сигнал первого гетеродина 9. На выходе второго смесителя 8 формируются сигналы разностной и суммарной частоты, которые поступают на вход первого полосового фильтра 13. Первый полосовой фильтр 13 выделяет сигнал суммарной частоты, который после усиления во втором буферном усилителе 15 через первый переключатель 3 поступает на вход-выход точки доступа 1. Таким образом на входе-выходе точки доступа 1 оказывается сигнал (фиг.5), являющийся однополосной копией исходного сигнала на выходе антенны 5. Экспериментально проверено, что подобный сигнал (как DSSS, так и OFDM) без какого-либо ухудшения обрабатывается в приемных устройствах точек доступа и клиентских станций (что важно для дальнейшего рассмотрения) стандарта IEEE 802.11a/b/g, выполненных на различных чипсетах.In the mode of receiving an information packet from a client station, an antenna 5 output has a signal (with a level from -80 dBm to -35 dBm for this device implementation) with a central frequency Fs, the spectrum of which is shown in Fig. 4 (we consider the operation in the DSSS reception mode ( Direct Sequence Spread Spectrum, expanding the spectrum using the direct sequence method) of a signal, basically working in the OFDM reception mode (orthogonal frequency-division multiplexing, orthogonal frequency division multiplexing) of a signal is no different). The signal from the output of the antenna 5 enters the input-output of the second switch 4 and then through its output to the input of the first buffer amplifier 6, there it is amplified and then fed to the signal input of the first mixer 7. A signal is received at the heterodyne input of the first mixer 7 through a power divider 10 the first local oscillator 9 with a frequency of Fg1. At the output of the first mixer 7, a differential frequency signal Fr is generated, which, after amplification by a gated preamplifier 11, is fed to the input of the first filter of the side band 12. Between frequencies Fs and Fg1, a ratio must be satisfied so that the difference frequency Fr is on the slope of the amplitude-frequency characteristic (for example, right) of the first sideband filter 12 at a point where the attenuation is about 45 dB, with Fs being greater than Fg1. As a result, at the output of the sideband filter 12, a single-band intermediate frequency signal is generated, the carrier and the second (in this case, the upper, sideband of which is suppressed by 45 dB or more. Next, this single-band signal is fed to the signal input of the second mixer 8 and through the closed first key 14 to the input of the signal occupancy signal generating unit of channel 16. The signal of the first local oscillator 9 is fed to the heterodyne input of the second mixer 8 through a power divider 10. At the output of the second mixer 8, signals of difference and total h the frequencies that go to the input of the first band-pass filter 13. The first band-pass filter 13 selects a signal of the total frequency, which, after amplification in the second buffer amplifier 15, through the first switch 3 is fed to the input-output of access point 1. Thus, the input-output of access point 1 it turns out that the signal (Fig. 5) is a single-band copy of the original signal at the output of the antenna 5. It has been experimentally verified that such a signal (both DSSS and OFDM) is processed without any degradation in the receivers of access points and client their stations (which is important for further consideration) of the IEEE 802.11a / b / g standard, made on various chipsets.

Рассмотрим далее, что происходит с однополосным сигналом промежуточной частоты, поступившим на вход блока формирования сигнала занятости канала 16. Он усиливается предусилителем 18 и поступает на вход второго фильтра боковой полосы 19, имеющего характеристику, показанную на фиг.3. При этом на выходе детектора широкополосного сигнала 26 появляется управляющее напряжение, запускающее одновибратор 27. На выходе одновибратора 27 формируется импульс, длительность которого выбирается равной сумме времен преамбулы, и заголовка информационного пакета (для DSSS, например, 192 мкс). Этот импульс поступает на управляющий вход второго ключа 20 и замыкает его. При этом однополосный сигнал промежуточной частоты с выхода второго фильтра боковой полосы 19 проходит на вход усилителя с автоматической регулировкой усиления 21, с выхода которого затем поступает на сигнальный вход третьего смесителя 23. На гетеродинный вход третьего смесителя 23 поступает сигнал с выхода второго гетеродина 22. При этом частота Fg2 второго гетеродина 22 выбирается из соотношения Fg2=2Fs-Fg1. На выходе третьего смесителя 23 формируются сигналы разностной и суммарной частоты, которые поступают на вход второго полосового фильтра 24. Второй полосовой фильтр 24 выделяет сигнал суммарной частоты, который после усиления в усилителе мощности 25 поступает на вход дополнительной передающей антенны 17. Уровень этого сигнала составляет около 20 дБм при данных значениях приемного сигнала и указанных параметрах элементов устройства. Этот сигнал и является сигналом занятости канала в предлагаемом устройстве и излучается в эфир. Спектр сигнала на входе дополнительной передающей антенны 17 имеет вид, показанный на фиг.6. Он представляет собой однополосный сигнал, зеркальный сигналу, приходящему на вход-выход точки доступа 1. Чтобы излучаемый дополнительной передающей антенной 17 сигнал не мешал приему, между ней и антенной 5 должна быть обеспечена необходимая развязка. Эксперименты показывают, что при выбранной амлитудно-частотной характеристике фильтров 12 и 19 (фиг.3) достаточна развязка 60 дБ. Например, в случае коллинеарных антенн в диапазоне 2.4 ГГц это может быть достигнуто разнесением их по оси на расстояние около 1.5 м. При необходимости требуемая развязка может быть уменьшена за счет применения фильтров с большим значением внеполосного затухания или использования каскадированных фильтров.Let us further consider what happens with a single-band intermediate frequency signal received at the input of the channel 16 busy signal generating unit. It is amplified by the preamplifier 18 and is fed to the input of the second sideband filter 19, which has the characteristic shown in Fig. 3. At the same time, a control voltage appears at the output of the broadband signal detector 26, triggering the one-shot 27. A pulse is generated at the output of the one-shot 27, the duration of which is chosen equal to the sum of the preamble times and the information packet header (for DSSS, for example, 192 μs). This pulse is supplied to the control input of the second key 20 and closes it. In this case, a single-band intermediate frequency signal from the output of the second sideband filter 19 passes to the input of the amplifier with automatic gain control 21, the output of which is then fed to the signal input of the third mixer 23. The signal from the output of the second local oscillator 22 is received at the heterodyne input of the third mixer 23. this frequency Fg2 of the second local oscillator 22 is selected from the relation Fg2 = 2Fs-Fg1. At the output of the third mixer 23, differential and total frequency signals are generated, which are fed to the input of the second band-pass filter 24. The second band-pass filter 24 emits a signal of the total frequency, which, after amplification in the power amplifier 25, goes to the input of an additional transmitting antenna 17. The level of this signal is about 20 dBm for given values of the receiving signal and the specified parameters of the elements of the device. This signal is a signal of channel occupancy in the proposed device and is transmitted to the air. The signal spectrum at the input of the additional transmitting antenna 17 has the form shown in Fig.6. It is a single-band signal, a mirror signal coming to the input-output of access point 1. In order for the signal emitted by the additional transmitting antenna 17 to not interfere with reception, the necessary isolation must be provided between it and antenna 5. The experiments show that with the selected frequency response of the filters 12 and 19 (Fig. 3), a decoupling of 60 dB is sufficient. For example, in the case of collinear antennas in the 2.4 GHz band, this can be achieved by spacing them along the axis by a distance of about 1.5 m. If necessary, the required isolation can be reduced by using filters with a large out-of-band attenuation value or by using cascaded filters.

Излучаемый дополнительной передающей антенной 17 однополосный сигнал принимается всеми клиентскими станциями (мы помним, что одна клиентская станция в это время ведет передачу). Как было уже отмечено, такой сигнал может быть обработан в их приемном устройстве. Так как этот сигнал содержит и преамбулу, и заголовок информационного пакета передающей клиентской станции, то другие клиентские станции, приняв его, получат полную информацию о длительности пакета и смогут скоординировать свою работу в соответствии с протоколом, таким же самым образом, как если бы они сами "слышали" передающую клиентскую станцию. Таким образом, по сравнению с базовой станцией сети беспроводного широкополосного доступа, принятой за прототип, сигнал занятости канала в предлагаемой базовой стации сети беспроводного широкополосного доступа не приводит к блокировке клиентских станций, предлагаемая базовая станция сети беспроводного широкополосного доступа действительно решает проблему "скрытого узла", за счет чего достигается увеличение ее пропускной способности и количества одновременно работающих с ней клиентских станций.A single-band signal emitted by an additional transmitting antenna 17 is received by all client stations (we remember that one client station is transmitting at this time). As already noted, such a signal can be processed at their receiver. Since this signal contains both the preamble and the header of the information packet of the transmitting client station, other client stations, having received it, will receive complete information about the duration of the packet and will be able to coordinate their work in accordance with the protocol, in the same way as if they themselves "heard" the transmitting client station. Thus, in comparison with the base station of the wireless broadband access network adopted as a prototype, the channel busy signal in the proposed base station of the wireless broadband access network does not block client stations, the proposed base station of the wireless broadband access network really solves the "hidden node" problem due to which an increase in its throughput and the number of client stations simultaneously working with it is achieved.

Рассмотрим, как упомянутый выше эффект эха проявляется в работе предлагаемой базовой станции сети беспроводного широкополосного доступа. В общем случае он будет иметь место при выполнении следующего соотношения: Tb-Tack+Td>Tg, где Tb - длительность сигнала занятости канала. Tack - длительность пакета ACK, передаваемого клиентской станцией, Tb - удвоенное время задержки распространения сигнала от базовой до клиентской станции, Tg - время, необходимое для обнаружения сигнала несущей приемным устройством. В базовой станции сети беспроводного широкополосного доступа, принятой за прототип, Tb=Tack, в то время как в предлагаемой базовой станции сети беспроводного широкополосного доступа Td ограничено суммой времен преамбулы и заголовка (задается в одновибраторе 27). Таким образом, легко видеть, что радиус действия предлагаемой базовой станции сети беспроводного широкополосного доступа больше на величину (в метрах) 150*(Tack-Tb), при этом времена выражены в микросекундах. Например, при рабочих скоростях 2 мбит/с это значение составит 8400 м.Consider how the above-mentioned echo effect manifests itself in the operation of the proposed base station of a wireless broadband access network. In the general case, it will take place when the following relation holds: Tb-Tack + Td> Tg, where Tb is the duration of the channel busy signal. Tack is the duration of the ACK packet transmitted by the client station, Tb is the doubled propagation delay time of the signal from the base station to the client station, Tg is the time required for the carrier to detect the signal by the receiving device. In the base station of the wireless broadband access network adopted for the prototype, Tb = Tack, while in the proposed base station of the wireless broadband access network Td is limited to the sum of the preamble and header times (specified in single-shot 27). Thus, it is easy to see that the range of the proposed base station of the wireless broadband access network is larger by (* in meters) 150 * (Tack-Tb), with times expressed in microseconds. For example, at operating speeds of 2 Mbps this value will be 8400 m.

Claims (1)

Базовая станция сети беспроводного широкополосного доступа, содержащая точку доступа, антенну, блок формирования сигнала занятости канала, дополнительную передающую антенну, вход которой подключен к выходу блока формирования сигнала занятости канала, отличающаяся тем, что в нее введены первый переключатель, вход-выход которого подключен к входу-выходу точки доступа, второй переключатель, вход которого подключен к выходу первого переключателя, вход-выход второго переключателя подключен к входу-выходу антенны, первый буферный усилитель, вход которого подключен к выходу второго переключателя, первый смеситель, сигнальный вход которого подключен к выходу первого буферного усилителя, делитель мощности, один выход которого подключен к гетеродинному входу первого смесителя, первый гетеродин, выход которого подключен ко входу делителя мощности, стробируемый предусилитель, вход которого подключен к выходу первого смесителя, первый фильтр боковой полосы, вход которого подключен к выходу стробируемого предусилителя, второй смеситель, сигнальный вход которого подключен к выходу первого фильтра боковой полосы, а гетеродинный вход второго смесителя подключен к другому выходу делителя мощности, первый ключ, вход которого подключен к выходу первого фильтра боковой полосы, а выход подключен ко входу блока формирования сигнала занятости канала, первый полосовой фильтр высокой частоты, вход которого подключен к выходу второго смесителя, второй буферный усилитель, вход которого подключен к выходу первого полосового фильтра высокой частоты, а выход подключен ко входу первого переключателя, детектор, вход которого подключен к входу-выходу точки доступа, а выход подключен к управляющим входам первого и второго переключателей, управляющему входу первого ключа и управляющему входу стробируемого предусилителя; блок формирования сигнала занятости канала выполнен в виде последовательно соединенных предусилителя, второго фильтра боковой полосы, второго ключа, усилителя с автоматической регулировкой усиления, третьего смесителя, второго полосового фильтра высокой частоты, усилителя мощности, а также второго гетеродина, выход которого подключен к соответствующему входу третьего смесителя, детектора широкополосного сигнала, вход которого подключен к выходу предусилителя, одновибратора, вход которого подключен к выходу детектора широкополосного сигнала, а выход подключен к управляющему входу второго ключа, причем вход предусилителя является входом блока формирования сигнала занятости канала, а выход усилителя мощности является выходом блока формирования сигнала занятости канала. A base station of a wireless broadband access network containing an access point, an antenna, a channel busy signal generating unit, an additional transmitting antenna, the input of which is connected to an output of a channel busy signal generating unit, characterized in that a first switch is inserted into it, the input-output of which is connected to access point I / O, the second switch, the input of which is connected to the output of the first switch, the input / output of the second switch is connected to the input / output of the antenna, the first buffer amplifier the input of which is connected to the output of the second switch, the first mixer, the signal input of which is connected to the output of the first buffer amplifier, a power divider, one output of which is connected to the heterodyne input of the first mixer, the first local oscillator, the output of which is connected to the input of the power divider, gated preamplifier, input which is connected to the output of the first mixer, the first sideband filter, the input of which is connected to the output of the gated preamplifier, the second mixer, the signal input of which is connected to the first sideband filter, and the heterodyne input of the second mixer is connected to another output of the power divider, the first key, the input of which is connected to the output of the first sideband filter, and the output is connected to the input of the channel busy signal generation unit, the first high-pass filter, whose input connected to the output of the second mixer, the second buffer amplifier, the input of which is connected to the output of the first bandpass high-pass filter, and the output is connected to the input of the first switch, the detector, the input of which connected to the input-output of the access point, and the output is connected to the control inputs of the first and second switches, the control input of the first key and the control input of the gated preamplifier; the channel busy signal generation unit is made in the form of a series-connected preamplifier, a second sideband filter, a second key, an amplifier with automatic gain control, a third mixer, a second high-pass filter, a power amplifier, and a second local oscillator, the output of which is connected to the corresponding input of the third a mixer, a broadband signal detector, the input of which is connected to the output of the preamplifier, a single-shot, whose input is connected to the output of the detector broadband of the signal, and an output connected to the control input of the second switch, wherein the input of the preamplifier is input unit for generating a channel busy signal, and the power amplifier output is the output of the block forming a channel busy signal.
RU2010100647/09A 2010-01-11 2010-01-11 Base station for wireless broadband access network RU2427089C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010100647/09A RU2427089C1 (en) 2010-01-11 2010-01-11 Base station for wireless broadband access network

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010100647/09A RU2427089C1 (en) 2010-01-11 2010-01-11 Base station for wireless broadband access network

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2427089C1 true RU2427089C1 (en) 2011-08-20

Family

ID=44755916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010100647/09A RU2427089C1 (en) 2010-01-11 2010-01-11 Base station for wireless broadband access network

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2427089C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2632401C2 (en) * 2013-05-02 2017-10-04 ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК. Method of dynamic controlling channel in wireless lan system and appropriate device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6134231A (en) * 1997-08-08 2000-10-17 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Uplink channel puncturing for reduced interference within a wireless data communications network
EP1396111A2 (en) * 2001-05-15 2004-03-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Overlapping network allocation vector (onav) for avoiding collision in the ieee 802.00 wlan operating under hcf
RU2273964C2 (en) * 2001-08-25 2006-04-10 Нокиа Корпорейшн System and method for setting order of conflict-less transmission with use of information about adjacent nodes and of declared transmission time values
RU2282942C2 (en) * 2000-09-01 2006-08-27 Квэлкомм Инкорпорейтед Method and device for controlling gating of diode-triode attachment/optical transmitter channel in communication system
US7545827B2 (en) * 2004-02-13 2009-06-09 Hong Kong Applied Science And Technology Research Institute Co., Ltd. Busy tone for wireless networks
RU2378779C2 (en) * 2004-02-06 2010-01-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. PROTOCOL FOR SENDING BEACON SIGNALS FOR ad-hoc NETWORKS

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6134231A (en) * 1997-08-08 2000-10-17 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Uplink channel puncturing for reduced interference within a wireless data communications network
RU2282942C2 (en) * 2000-09-01 2006-08-27 Квэлкомм Инкорпорейтед Method and device for controlling gating of diode-triode attachment/optical transmitter channel in communication system
EP1396111A2 (en) * 2001-05-15 2004-03-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Overlapping network allocation vector (onav) for avoiding collision in the ieee 802.00 wlan operating under hcf
RU2273964C2 (en) * 2001-08-25 2006-04-10 Нокиа Корпорейшн System and method for setting order of conflict-less transmission with use of information about adjacent nodes and of declared transmission time values
RU2378779C2 (en) * 2004-02-06 2010-01-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. PROTOCOL FOR SENDING BEACON SIGNALS FOR ad-hoc NETWORKS
US7545827B2 (en) * 2004-02-13 2009-06-09 Hong Kong Applied Science And Technology Research Institute Co., Ltd. Busy tone for wireless networks

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2632401C2 (en) * 2013-05-02 2017-10-04 ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК. Method of dynamic controlling channel in wireless lan system and appropriate device
US10004031B2 (en) 2013-05-02 2018-06-19 Lg Electronics Inc. Method for sensing channel dynamically in wireless LAN system and apparatus therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI645735B (en) Network entry method of millimeterwave communication system, user equipment therewith and base station therewith
US8441393B2 (en) Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) radio as radar
EP3493626B1 (en) Random access method, apparatus and system, terminal, and base station
DE112012000992B4 (en) Radio communication device, radio communication system and frequency allocation method
US8122134B2 (en) Reducing loop effects in a wireless local area network repeater
KR20160030967A (en) Methods and apparatus for clear channel assessment
EP1257093A1 (en) Wireless network system comprising access points
JP2008508790A (en) Common signal transmission method and apparatus
US10846961B2 (en) RF communication for secure access
Radunović et al. Weeble: Enabling low-power nodes to coexist with high-power nodes in white space networks
WO2004077775A1 (en) Pulse waveform producing method
EP1489754A1 (en) UWB wireless transmitter and receiver using UWB linear FM signals and method thereof
JPWO2016027855A1 (en) Wireless communication system, wireless communication method, cooperative control device, terminal device, and license band base station device
Hoang et al. Design and analysis for an 802.11-based cognitive radio network
Jo et al. Performance evaluation of multiple IEEE 802.11 b WLAN stations in the presence of Bluetooth radio interference
JPH11150756A (en) Communication equipment with plural radio systems
Ishikawa et al. Packet-based FMCW radar using CSMA technique to avoid narrowband interefrence
Jain et al. Soft real time implementation of a Cognitive Radio testbed for frequency hopping primary satisfying QoS requirements
RU2427089C1 (en) Base station for wireless broadband access network
Prasad et al. Throughput analysis of some mobile packet radio protocols in Rician fading channels
JP5793768B2 (en) Frequency hopping method and apparatus
CN115665760B (en) Beam alignment method for multi-node burst communication
JP5701199B2 (en) Wireless communication apparatus and receiving apparatus
US12452728B2 (en) Congestion control method, apparatus, and system
Schmid et al. Wireless LAN in paired radio spectrum with downlink-uplink separation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130112

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20140127

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180112