А.П. Басков1, В.В. Сухотин2, И.Ю. Тихоненко3, А.К. Дашкова4, С.П. Панько5

1-5 Сибирский федеральный университет (г. Красноярск, Россия)

1 baskov_a@mail.ru; 2 vsuhotin@sfu-kras.ru; 3 silencebob@yandex.ru; 4 adashkova@sfu-kras.ru; 5 psp410@mail.ru

Постановка проблемы. Как правило, телекоммуникационная связь обеспечивается в дуплексном режиме, что требует предоставления в беспроводном исполнении двух несущих частот и не менее удвоенной ширины полосы частот радиоканала (при условии априорного равенства производительностей источников информации на обеих концах радиолинии). На всем пути развития беспроводных телекоммуникационных технологий актуален вопрос эффективности использования спектра частот, выделенных для передачи/приема сообщений, а именно: уменьшение ширины полосы частот, занимаемой сообщением. Эта задача имеет существенные ограничения, обусловленные, прежде всего, минимизацией искажений передаваемых сообщений, которые могут возникнуть при искусственном ограничении ширины полосы частот. Методы сжатия/уплотнения информации обеспечивают некоторую экономию ширины частотного спектра, но предельное уменьшение занимаемой полосы частот может быть достигнуто при работе приемопередающих трактов обеих направлений на одной и той же несущей частоте.

Цель. Оценить вероятность ошибки при передаче информации в дуплексной системе с двукратной экономией частотного
ресурса.

Результаты. Проведен краткий обзор методов повышения эффективности использования частотного ресурса. Приведена компьютерная модель для исследования метода беспроводной передачи информации, позволяющего на одной несущей частоте реализовать полнодуплексный канал беспроводной связи. Рассмотрены метод многостанционного доступа со сдвоенной несущей («Несущая в несущей» (Double Talk), Paired Carrier Multiple Acсess) и метод дуплексной связи, основанный на разделении передаваемого и принимаемого на каждой радиостанции сети связи сигналов по направлению их распространения (на соседнюю станцию/от соседней станции). Представлена компьютерная модель метода с применением циркулятора. В результате проведенного исследования установлено, что уменьшение числа ошибок при использовании одного каскада компенсатора помех зависит от точности совпадение сигнала помехи от передатчика и копии сигнала от радиопередатчика в «противофазе». Показано, что при разработке устройства на основе представленного метода необходимо учитывать разницу амплитуд полезного сигнала и помехи от передатчика.

Практическая значимость. Результаты оценки вероятности ошибки в процессе передачи информации в дуплексной системе позволяют спрогнозировать двукратное увеличение производительности спутниковых телекоммуникаций без вмешательства в структуру бортового ретранслятора.

Басков А.П., Сухотин В.В., Тихоненко И.Ю., Дашкова А.К., Панько С.П. Передача информации на одной несущей частоте в полнодуплексной радиолинии // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 2. С. 67−75. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202402-10

1. Электронный ресурс. Optimizing Satellite Communications Using DoubleTalk® Carrier-in-Carrier®& CDM-625 Advanced Satellite Modem // https://comtech.com/wp-content/uploads/2022/06/WP-Doubletalk-Carrier-in-Carrier-CDM-625-White-Paper.pdf. 20.10.2023.
2. Быховский М.А. Новый способ дуплексной связи // Электросвязь. 2015. № 2. С. 12–14.
3. Patent US7816995. Circulator canceller with increased channel isolation. / J.C. Allen, J.W. Rockway, D. Arceo, J. Young. Oct. 19. 2010.
4. Якубовский Р.М. Повышение эффективности использования энергетического спектра спутниковых систем: автореферат диссертации. Владимир. 2019. 167 с.
5. Редькович В.С, Пустовойтов Е.Л. Нахождение оптимального решения системы линейных уравнений для радиосистем с многополяризационным уплотнением // Труды научно-исследовательского института радио. 2021. № 4. С. 44-48.
6. Choi J.I., Jain M., Srinivasan K. Achieving single channel, full duplex wireless communication // Proceedings of the 16th International Conference on Mobile Computing and Networking. 2010. Р. 1-12.
7. Long K., Vasilakos A.V., Hanzo L. Full-Duplex Wireless Communications: Challenges, Solutions, and Future Research Directions // Proceedings of the IEEE. 2016. V. 104. № 7. P. 1369-1409.
8. El-Mashade M.B., Aboshosha A., Hegazy E.A. Active and Passive Self-Interference Cancellation Techniques for Full-Duplex Systems in the Next Generation (5G) of Mobile Communication Networks // Advances in Network. 2017. V. 5. Is. 1. P. 14-21.
9. Smida B., Md. Atiqul Islam. A Comprehensive Self-Interference Model for Single-Antenna Full-Duplex Communication Systems // Business, Computer Science IEEE. International Conference on Communications (ICC). 2019. DOI: 10.1109/ICC.2019.8761524.
10. Kolodziej K.E., Perry B.T., Herd J.S. In-Band Full-Duplex Technology: Techniques and Systems Survey // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2019. V. 67. P. 3025-3041.
11. Alves H. Full-Duplex Communications for Future Wireless Networks / Eds. T. Riihonen, H.A. Suraweera. Springer Nature Singapore Pte Ltd. 2020. 330 p.
12. Быховский М.А. Полный дуплекс в системах связи – метод повышения эффективности использования радиочастотного спектра. Аналитический обзор // Теория и техника радиосвязи. 2020. № 4. С. 24–44.
13. Зубов Т.А., Сухотин В.В. Оценка вероятности ошибки при использовании BPSK и комбинированной BPSK/FM модуляции // Успехи современной радиоэлектроники // Радиотехника. 2015. № 10. С. 45-48.