RU2830124C1 - Communication gateway for connecting lpwan network and cellular network - Google Patents
Communication gateway for connecting lpwan network and cellular network Download PDFInfo
- Publication number
- RU2830124C1 RU2830124C1 RU2022129830A RU2022129830A RU2830124C1 RU 2830124 C1 RU2830124 C1 RU 2830124C1 RU 2022129830 A RU2022129830 A RU 2022129830A RU 2022129830 A RU2022129830 A RU 2022129830A RU 2830124 C1 RU2830124 C1 RU 2830124C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lpwan
- network
- radio frequency
- filter
- gateway
- Prior art date
Links
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 title claims abstract description 54
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000010267 cellular communication Effects 0.000 claims description 27
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 8
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 8
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 claims description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 4
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims description 3
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- QVFWZNCVPCJQOP-UHFFFAOYSA-N chloralodol Chemical compound CC(O)(C)CC(C)OC(O)C(Cl)(Cl)Cl QVFWZNCVPCJQOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
Изобретение относится к области средств связи по радио или радиосвязи; более точно оно относится к шлюзу, соединяющему сеть в соответствии с протоколом энергоэффективной сети дальнего радиуса действия (LPWAN), с сетью для доступа к сотовой сети связи (сеть радиодоступа, RAN); а ещё точнее к шлюзу, оснащённому фильтрами в цепях радиочастотной обработки (РЧ цепей), что позволяет её миниатюризировать.The invention relates to the field of radio or radio communication means; more precisely, it relates to a gateway connecting a network in accordance with the energy-efficient wide-area network (LPWAN) protocol to a network for accessing a cellular communication network (radio access network, RAN); and even more precisely to a gateway equipped with filters in radio frequency processing circuits (RF circuits), which allows it to be miniaturized.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY
В контексте развития Интернета вещей подключённые объекты связываются по радио через Интернет. Интернет поддерживается крупными инфраструктурными сетями, к которым подключённые объекты должны иметь доступ через шлюз. Подключённые объекты организованы в соединение в виде звезды вокруг шлюза и соединены с последним по радио. Сигналы, поступающие от подключённых объектов, поступают на шлюз по первому интерфейсу и проходят через него, чтобы достичь инфраструктурной сети через второй интерфейс.In the context of the development of the Internet of Things, connected objects communicate via radio over the Internet. The Internet is supported by large infrastructure networks, to which connected objects must have access through a gateway. Connected objects are organized in a star-shaped connection around the gateway and are connected to the latter via radio. Signals from connected objects arrive at the gateway via the first interface and pass through it to reach the infrastructure network via the second interface.
В настоящей заявке предполагается, что эта инфраструктура представляет собой сотовую сеть связи, например, соответствующую стандарту GSM или производному от него стандарту: по существу, 3G, 4G или 5G. Таким образом, шлюз функционирует как терминал сотовой сети связи, и он получает доступ к ядру сети по радиоканалу.In this application, it is assumed that this infrastructure is a cellular network, for example, corresponding to the GSM standard or a standard derived from it: essentially, 3G, 4G or 5G. Thus, the gateway functions as a terminal of the cellular network, and it accesses the network core via a radio channel.
Подключённые объекты должны обладать длительной автономностью при обработке сигналов, и они должны быть способны распространяться по широкой территории. Аббревиатура LPWAN, которая суммирует эти два необходимых требования (энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия, низкое энергопотребление, обеспечивающее длительную автономность), обычно используется специалистами в данной области. Таким образом, протоколы, которые поддерживают связь подключённых объектов с Интернетом, должны быть типа LPWAN. Сеть LPWAN, рассматриваемая в настоящей заявке, соответствует, например, стандарту EN 300220, опубликованному European Telecommunications Standards Institute (ETSI) (Европейский институт телекоммуникационных стандартов электросвязи). Одним из примеров протокола LPWAN, соответствующего этому стандарту и спецификации которого были обнародованы, является LoRaWAN®. Строго говоря, термин LPWAN также применим к сети для доступа к сотовым сетям связи (узкополосный интернет вещей NB-IoT, долгосрочного развития LTE-M), но в настоящей заявке он будет зарезервирован для не сотовой сети связи, к которой подключён шлюз.Connected objects must have long-term autonomy in signal processing and they must be able to spread over a wide area. The acronym LPWAN, which summarizes these two necessary requirements (long-range energy-efficient network, low power consumption ensuring long-term autonomy), is commonly used by specialists in this field. Therefore, the protocols that support the communication of connected objects with the Internet must be of the LPWAN type. The LPWAN network considered in this application complies, for example, with the EN 300220 standard published by the European Telecommunications Standards Institute (ETSI). One example of an LPWAN protocol that complies with this standard and whose specifications have been made public is LoRaWAN®. Strictly speaking, the term LPWAN also applies to a network for accessing cellular networks (NB-IoT, long-term evolution LTE-M), but in this application it will be reserved for the non-cellular network to which the gateway is connected.
US 2017230074 раскрывает такую архитектуру и миниатюрный шлюз, который соединяет интерфейс LPWAN с интерфейсом сотовой связи. Однако проблема изолирования изоляции между двумя радиочастотными цепями не ставится.US 2017230074 discloses such an architecture and a miniature gateway that connects an LPWAN interface to a cellular interface. However, the problem of isolating the isolation between the two RF circuits is not addressed.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯESSENCE OF THE INVENTION
Целью изобретения является электромагнитно изолировать две радиочастотные цепи шлюза, соединяющего сеть LPWAN и сеть для доступа к сотовой сети связи, и, следовательно, наличие двух радиочастотных цепей соответственно по отношению к двум таким сетям до уровня, достаточного для предотвращения ухудшения отношения сигнал-шум на приёмниках радиочастотных цепей, когда шлюз является миниатюрным. Более точно, уровень изоляции, требуемый изобретением в радиочастотной цепи LPWAN, составляет по меньшей мере 20 дБ, а уровень изоляции, требуемый в сотовой радиочастотной цепи, составляет по меньшей мере 20 дБ.The aim of the invention is to electromagnetically isolate two radio frequency chains of a gateway connecting an LPWAN network and a network for accessing a cellular communication network, and therefore to have two radio frequency chains respectively with respect to two such networks to a level sufficient to prevent deterioration of the signal-to-noise ratio at the receivers of the radio frequency chains when the gateway is miniature. More precisely, the isolation level required by the invention in the LPWAN radio frequency chain is at least 20 dB, and the isolation level required in the cellular radio frequency chain is at least 20 dB.
Полосы частот двух радиочастотных цепей шлюза являются соседними или даже смежными. Например, в некоторых европейских странах, в соответствии с правилами использования радиочастот, полоса 915-918 МГц может использоваться в сети LPWAN, а полоса 880-915 МГц - для восходящей линии сотовой сети связи (полоса 8 LTE). Поскольку ни один из приёмников не является идеальным полосовым фильтром, они поглощают нежелательное излучение на частотах, соседних с полезной полосой частот, то есть излучаемое другой радиочастотной цепью.The frequency bands of the two RF chains of the gateway are adjacent or even contiguous. For example, in some European countries, according to the RF regulations, the 915-918 MHz band can be used for LPWAN, and the 880-915 MHz band can be used for the cellular uplink (LTE Band 8). Since neither receiver is a perfect bandpass filter, they absorb unwanted radiation at frequencies adjacent to the useful frequency band, i.e. emitted by the other RF chain.
Одна из идей, на которой основано изобретение, заключается в миниатюризации шлюза, в то же время гарантируя, что он будет работать без помех между радиочастотными цепями. В предполагаемой заявке, "Интернет вещей", шлюз должен быть небольшим, около 10 см. Взаимных помех между радиочастотными цепями нельзя избежать простым решением, состоящим в удалении антенн друг от друга. Это связано с тем, что считается, чтобы получить хорошую электромагнитную изоляцию две антенны должны быть разнесены по меньшей мере на расстояние в четверть длины волны, которую они излучают; например, 8,6 см для волны 868 МГц. В более общем случае, поскольку длина волны обратно пропорциональна частоте, расстояние между антеннами должно быть относительно большим для низких частот, что несовместимо с размерами шлюза и желаемыми частотами.One of the ideas on which the invention is based is to miniaturize the gateway, while ensuring that it operates without interference between the RF circuits. In the proposed application, "Internet of Things", the gateway should be small, about 10 cm. Interference between the RF circuits cannot be avoided by a simple solution consisting in moving the antennas away from each other. This is because it is believed that in order to obtain good electromagnetic isolation, two antennas should be separated by at least a quarter of the wavelength they emit; for example, 8.6 cm for a wavelength of 868 MHz. More generally, since the wavelength is inversely proportional to the frequency, the distance between the antennas must be relatively large for low frequencies, which is incompatible with the size of the gateway and the desired frequencies.
Другая идея, на которой основано изобретение, заключается в изолировании радиочастотных цепей, по существу, посредством двойной фильтрации: полосовой фильтр вводится в радиочастотную цепь LPWAN, в части, общей для приёма и передачи, и прожекторный фильтр в радиочастотной цепи сотовой сети связи. Функция каждого из этих фильтров заключается в ослаблении мощности излучаемых частот, которые создают помехи другой радиочастотной цепи, а также в иммунизации при приеме каждой радиочастотной цепи от излучений другой цепи.Another idea, on which the invention is based, is to isolate the radio frequency chains, essentially by means of double filtering: a bandpass filter is introduced into the radio frequency chain of the LPWAN, in the part common to reception and transmission, and a spot filter into the radio frequency chain of the cellular network. The function of each of these filters is to attenuate the power of the emitted frequencies that interfere with the other radio frequency chain, as well as to immunize each radio frequency chain from the radiation of the other chain when receiving.
Другая идея, на которой основано изобретение, заключается в том, что могут существовать одна или более сетей LPWAN, к которым шлюз предоставляет доступ, и одна или более сотовых сетей связи, к которым шлюз предоставляет доступ.Another idea on which the invention is based is that there may be one or more LPWAN networks to which the gateway provides access, and one or more cellular communication networks to which the gateway provides access.
Согласно первому объекту, изобретение представляет шлюз связи между сетями, предназначенный для соединения по меньшей мере одной сети LPWAN и по меньшей мере одной сотовой сети связи, причём шлюз содержит:According to a first object, the invention provides a communication gateway between networks, intended for connecting at least one LPWAN network and at least one cellular communication network, wherein the gateway comprises:
первую радиочастотная цепь, предназначенную для связи с упомянутой по меньшей мере одной сетью LPWAN, причём первая радиочастотная цепь содержит антенну LPWAN, транспондер с передатчиком и приёмником, и установленные последовательно между транспондером и антенной LPWAN:a first radio frequency chain intended for communication with said at least one LPWAN network, wherein the first radio frequency chain comprises an LPWAN antenna, a transponder with a transmitter and a receiver, and installed in series between the transponder and the LPWAN antenna:
по меньшей мере один фильтрующий блок, содержащий:at least one filter unit comprising:
блок усиления, содержащий канал восходящей линии связи и канал нисходящей линии связи, сконфигурированные параллельно,a gain unit comprising an uplink channel and a downlink channel configured in parallel,
затем, по направлению к антенне LPWAN, часть, общую для канала восходящей линии связи и для канала нисходящей линии связи, причём общая часть содержит полосовой фильтр, пропускающий частоты в полосе частот упомянутой по меньшей мере одной сети LPWAN и ослабляющий мощность частот за пределами полосы частот упомянутой сети LPWAN,then, in the direction of the LPWAN antenna, a portion common to the uplink channel and to the downlink channel, wherein the common portion comprises a bandpass filter that passes frequencies in the frequency band of said at least one LPWAN network and attenuates the power of frequencies outside the frequency band of said LPWAN network,
и первый фильтр высоких частот; иand the first high-pass filter; and
вторую радиочастотную цепь по направлению к сотовой сети связи, причём вторая радиочастотная цепь пригодна для установления соединения восходящей и нисходящей линий связи с сотовой сетью связи, полоса частот восходящей линии связи и полоса частот нисходящей линии связи находятся за пределами полосы частот упомянутой сети LPWAN, вторая радиочастотная цепь содержит антенну, модем и установленные последовательно между модемом и антенной:a second radio frequency chain towards a cellular communication network, wherein the second radio frequency chain is suitable for establishing an uplink and downlink connection with the cellular communication network, the uplink frequency band and the downlink frequency band are outside the frequency band of said LPWAN network, the second radio frequency chain comprises an antenna, a modem and installed in series between the modem and the antenna:
по меньшей мере один режекторный фильтр, ослабляющий мощность частот в пределах полосы частот упомянутой по меньшей мере одной сети LPWAN и пропускающий частоты в пределах полосы частот нисходящей линии связи и полосы частот восходящей линии сотовой сети связи.at least one notch filter that attenuates the power of frequencies within the frequency band of said at least one LPWAN network and passes frequencies within the frequency band of the downlink and the frequency band of the uplink of the cellular communication network.
Согласно вариантам осуществления шлюз может содержать один или более из описанных ниже признаков.According to embodiments, the gateway may comprise one or more of the features described below.
Согласно одному варианту осуществления, во второй радиочастотной цепи шлюз содержит один режекторный фильтр и второй фильтр высоких частот между режекторным фильтром и антенной.According to one embodiment, in the second radio frequency chain, the gateway comprises one notch filter and a second high-pass filter between the notch filter and the antenna.
Благодаря этому фильтру высоких частот шлюз соответствует уровню техники для сотовой радиочастотной цепи.This high-pass filter makes the gateway state-of-the-art for cellular RF chain.
Согласно одному варианту осуществления, во второй радиочастотной цепи шлюз содержит одиночный режекторный фильтр, подключённый непосредственно к антенне.According to one embodiment, in the second radio frequency chain, the gateway comprises a single notch filter connected directly to the antenna.
Таким образом, в этом варианте осуществления экономится один фильтр верхних частот.Thus, in this embodiment, one high-pass filter is saved.
Согласно одному варианту осуществления шлюз способен соединять, с одной стороны, подгруппу сетей LPWAN, выбранных из группы сетей LPWAN, работающих в соответствующих частотных диапазонах, и с другой стороны, сотовой сети связи.According to one embodiment, the gateway is capable of connecting, on the one hand, a subset of LPWAN networks selected from a group of LPWAN networks operating in the corresponding frequency ranges, and, on the other hand, a cellular communication network.
Транспондер первой радиочастотной цепи содержит соответствующую пару передатчик-приёмник для каждого из членов группы сетей LPWAN. Первая радиочастотная цепь содержит отдельные фильтрующие блоки, каждый из которых ассоциирован с членом группы сетей LPWAN и содержит блок усиления, полосовой фильтр, пропускающий частоты в соответствующей полосе частот упомянутого члена группы сетей LPWAN и ослабляющий мощность частот за пределами этого диапазона. группа. Первая радиочастотная цепь, кроме того, содержит сетевой мультиплексор LPWAN, расположенный между фильтрующими блоками и первым фильтром высоких частот.The transponder of the first radio frequency chain contains a corresponding transmitter-receiver pair for each of the members of the LPWAN network group. The first radio frequency chain contains separate filtering units, each of which is associated with a member of the LPWAN network group and contains an amplification unit, a bandpass filter, passing frequencies in the corresponding frequency band of the said member of the LPWAN network group and attenuating the power of frequencies outside this range. group. The first radio frequency chain, in addition, contains an LPWAN network multiplexer, located between the filtering units and the first high-pass filter.
Во второй радиочастотной цепи имееются отдельные режекторные фильтры, подключённые параллельно и соответственно ассоциированные с каждым из членов группы сетей LPWAN, причём режекторный фильтр, ассоциированный с соответствующим членом группы сетей LPWAN, ослабляет мощность частот в полосе частот соответствующего члена группы сетей LPWAN. Вторая радиочастотная цепь, кроме того, содержит первый и второй мультиплексор режекторного фильтра для выборочного подключения режекторных фильтров, ассоциированных с подгруппой выбранных сетей LPWAN, при этом первый и второй мультиплексоры режекторного фильтра контролируют режекторные фильтры, причём второй мультиплексор режекторного фильтра находится на стороне антенны сотовой сети связи.In the second radio frequency chain, there are separate notch filters connected in parallel and respectively associated with each of the members of the LPWAN group of networks, wherein the notch filter associated with the corresponding member of the LPWAN group of networks attenuates the power of frequencies in the frequency band of the corresponding member of the LPWAN group of networks. The second radio frequency chain, in addition, comprises a first and a second notch filter multiplexer for selectively connecting the notch filters associated with a subset of selected LPWAN networks, wherein the first and second notch filter multiplexers control the notch filters, wherein the second notch filter multiplexer is located on the side of the antenna of the cellular communication network.
Таким образом, шлюз способен создавать в своей среде сеть LPWAN, потенциально работающую в нескольких частотных диапазонах.Thus, the gateway is capable of creating an LPWAN network in its environment, potentially operating in multiple frequency ranges.
Согласно одному варианту осуществления, в варианте, способном соединять подгруппу сетей LPWAN, выбранных из группы, и сотовую сеть связи, шлюз содержит блок 16 управления с человеко-машинным интерфейсом, который позволяет выбирать подгруппу сетей LPWAN, и блок управления, выполненный с возможностью программирования мультиплексора первой радиочастотной цепи, чтобы он соединял фильтрующие блоки, ассоциированные с соответствующими членами подгруппы выбранных сетей LPWAN, и для программирования первого и второго мультиплексоров второй радиочастотной цепи, чтобы они соединяли режекторные фильтры, ассоциированные с соответствующими членами подгруппы выбранных сетей LPWAN.According to one embodiment, in a variant capable of connecting a subgroup of LPWAN networks selected from a group and a cellular communication network, the gateway comprises a control unit 16 with a human-machine interface that allows selecting a subgroup of LPWAN networks, and a control unit configured to program a multiplexer of the first radio frequency chain so that it connects filtering units associated with the corresponding members of the subgroup of selected LPWAN networks, and to program the first and second multiplexers of the second radio frequency chain so that they connect rejection filters associated with the corresponding members of the subgroup of selected LPWAN networks.
Согласно одному варианту осуществления, в его варианте, способном соединять подгруппу сетей LPWAN, выбранных из группы, с сотовой сетью связи, во второй радиочастотной цепи шлюз содержит второй фильтр высоких частот между мультиплексором второго режекторного фильтра и антенной сотовой связи.According to one embodiment, in its variant capable of connecting a subset of LPWAN networks selected from the group to a cellular communication network, in the second radio frequency chain the gateway comprises a second high-pass filter between the second notch filter multiplexer and the cellular communication antenna.
Согласно одному варианту осуществления, в его варианте, способном подключать сеть LPWAN, выбранную из группы, к сотовой сети связи, шлюз содержит отдельные режекторные фильтры во второй радиочастотной цепи, и мультиплексор второго режекторного фильтра подключён непосредственно к антенне.According to one embodiment, in its variant capable of connecting an LPWAN network selected from the group to a cellular communication network, the gateway comprises separate notch filters in the second radio frequency chain, and the multiplexer of the second notch filter is connected directly to the antenna.
Согласно одному варианту осуществления шлюза, упомянутый или каждый фильтрующий блок первой радиочастотной цепи дополнительно содержит селектор каналов, расположенный между блоком усиления и полосовым фильтром и выполненный таким образом, чтобы обеспечить полудуплексную работу в полосе частот сети LPWAN или соответствующего члена ассоциированной группы сетей LPWAN.According to one embodiment of the gateway, said or each filtering unit of the first radio frequency chain further comprises a channel selector located between the amplification unit and the bandpass filter and designed to provide half-duplex operation in the frequency band of the LPWAN network or the corresponding member of the associated group of LPWAN networks.
Согласно одному варианту осуществления шлюза полосовой фильтр, осуществления или каждого фильтрующего блока выполнен с возможностью ослабления по меньшей мере на 20 дБ мощности частот за пределами полосы частот сети LPWAN или соответствующего члена ассоциированной группы сетей LPWAN.According to one embodiment of the gateway, the bandpass filter, embodiment or each filter unit is configured to attenuate by at least 20 dB the power of frequencies outside the frequency band of the LPWAN network or the corresponding member of the associated group of LPWAN networks.
Согласно одному варианту осуществления шлюза упомянутый или каждый режекторный фильтр второй радиочастотной цепи выполнен с возможностью ослабления по меньшей мере на 20 дБ мощности частот в полосе частот сети LPWAN или соответствующего члена ассоциированной группы сетей LPWAN.According to one embodiment of the gateway, said or each notch filter of the second radio frequency chain is configured to attenuate by at least 20 dB the power of frequencies in the frequency band of the LPWAN network or the corresponding member of the associated group of LPWAN networks.
Согласно одному варианту осуществления шлюз содержит электронную плату, на которой установлены первая радиочастотная цепь и вторая радиочастотная цепь и размер которой не превышает 12 см в трёх измерениях.According to one embodiment, the gateway comprises an electronic board on which a first radio frequency circuit and a second radio frequency circuit are mounted and the size of which does not exceed 12 cm in three dimensions.
Таким образом, шлюз может быть миниатюризирован, будучи уверенным, что ни одна из радиочастотных цепей в режиме передачи не будет мешать работе другой радиочастотной цепи в режиме приёма.In this way, the gateway can be miniaturized while being confident that no RF circuit in transmit mode will interfere with the operation of another RF circuit in receive mode.
Согласно одному варианту осуществления шлюз, согласно модификациям или вариантам осуществления, упомянутым выше, содержит радиочастотные цепи, приспособленные для разделения не более чем на 8 МГц между полосами частот сотовых сетей связи и полосами частот упомянутых сетей LPWAN.According to one embodiment, the gateway, according to the modifications or embodiments mentioned above, comprises radio frequency circuits adapted to separate by no more than 8 MHz between the frequency bands of the cellular communication networks and the frequency bands of the said LPWAN networks.
Таким образом, шлюз приспособлен к регионам мира, где законодатель выделил полосы частот, разделённые максимум на 8 МГц, для сетей LPWAN и сотовых сетей связи.The gateway is thus adapted to regions of the world where the legislator has allocated frequency bands divided by a maximum of 8 MHz for LPWAN and cellular networks.
Согласно одному варианту осуществления, сигналы восходящей или нисходящей линии связи в первой радиочастотной цепи соответствуют стандарту EN 300220.According to one embodiment, the uplink or downlink signals in the first radio frequency chain comply with standard EN 300220.
Согласно одному варианту осуществления полосовой фильтр или фильтры выбираются из группы фильтров поверхностных акустических волн, фильтров объёмных акустических волн и керамических фильтров.According to one embodiment, the bandpass filter or filters are selected from the group of surface acoustic wave filters, bulk acoustic wave filters, and ceramic filters.
Согласно одному варианту осуществления, режекторный фильтр или фильтры выбираются из группы, состоящей из фильтров поверхностных акустических волн, фильтров объёмных акустических волн и керамических фильтров.According to one embodiment, the notch filter or filters are selected from the group consisting of surface acoustic wave filters, bulk acoustic wave filters, and ceramic filters.
Согласно одному варианту осуществления изолирование первой и второй радиочастотных цепей завершается одним или несколькими технологиями изолирования антенн, выбранными из группы развязки антенн, добавления антенных элементов помех, дефектных наземных структур, нейтрализующих линий, диэлектрических оболочек, метаматериалов.According to one embodiment, the isolation of the first and second radio frequency circuits is completed by one or more antenna isolation technologies selected from the group of antenna decoupling, adding antenna interference elements, defective ground structures, neutralizing lines, dielectric shells, metamaterials.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
Изобретение будет лучше понято, и другие цели, детали, признаки и преимущества последнего станут более явно очевидными во время последующего описания нескольких особых вариантов осуществления изобретения, приведенных исключительно в качестве неограничивающей иллюстрации, со ссылкой на прилагаемые чертежи.The invention will be better understood and other objects, details, features and advantages thereof will become more clearly apparent during the following description of several specific embodiments of the invention, given solely by way of non-limiting illustration, with reference to the accompanying drawings.
Фиг. 1 показывает общую архитектуру сети LoRaWAN®, в которой может использоваться шлюз согласно изобретению.Fig. 1 shows the general architecture of a LoRaWAN® network in which a gateway according to the invention can be used.
Фиг. 2 показывает архитектуру шлюза.Fig. 2 shows the gateway architecture.
Фиг. 3 показывает блок управления шлюзом.Fig. 3 shows the gateway control unit.
Фиг. 4 показывает радиочастотную цепь LPWAN в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения.Fig. 4 shows a radio frequency chain of an LPWAN according to a first embodiment of the invention.
Фиг. 5 показывает сотовую радиочастотную цепь в соответствии с первым вариантом выполнения изобретения.Fig. 5 shows a cellular radio frequency circuit according to a first embodiment of the invention.
Фиг. 6 показывает радиочастотную цепь LPWAN согласно второму варианту осуществления изобретения, приспособленную к нескольким сетям LPWAN.Fig. 6 shows a radio frequency chain of an LPWAN according to a second embodiment of the invention, adapted to multiple LPWAN networks.
Фиг. 7 показывает сотовую радиочастотную цепь согласно второму варианту осуществления изобретения, приспособленную к нескольким сетям LPWAN.Fig. 7 shows a cellular radio frequency chain according to a second embodiment of the invention adapted to multiple LPWAN networks.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯDESCRIPTION OF EXECUTION OPTIONS
На фиг. 1 подключённые объекты 1 поддерживаю связь с серверами 4 приложений.In Fig. 1, connected objects 1 maintain communication with application servers 4.
В одном направлении подключённые объекты 1 передают данные. Подключённые объекты 1 представляют собой, в общем, датчики, такие как электронные чипы для слежения за домашними животными, детекторы дыма, счётчики воды, чипы для проверки мусорных баков, счётчики торговых автоматов, счётчики газа. Они проводят измерения, которые затем оцифровывают. Они отправляют их на серверы 4 приложений, которые хранят их, применяют к ним различные операции переработки, а затем распространяют их. В другом направлении серверы 4 приложений удалённо управляют подключёнными объектами 1. Типичной сетью передачи данных, к которой подключены серверы, является Интернет, а типичной архитектурой, реализующей эту конфигурацию связи, является “Интернет вещей”.In one direction, connected objects 1 transmit data. Connected objects 1 are generally sensors such as electronic chips for tracking pets, smoke detectors, water meters, chips for checking garbage bins, vending machine counters, gas meters. They take measurements, which they then digitize. They send them to application servers 4, which store them, apply various processing operations to them, and then distribute them. In the other direction, application servers 4 remotely control connected objects 1. A typical data network to which servers are connected is the Internet, and a typical architecture implementing this communication configuration is the “Internet of Things”.
В этой архитектуре подключённые объекты 1 сначала обмениваются данными по радиоканалу 5 со шлюзом 2. Радиолиния 5 между подключёнными объектами 1 и шлюзом 2 относится к типу LPWAN и соответствует стандарту EN 300220; например, неограничивающим образом она соответствует общедоступным спецификациям LoRaWAN® от LoRa Alliance®, консорциума промышленных партнёров, которые продвигают эти спецификации.In this architecture, the connected objects 1 first communicate via radio link 5 with the gateway 2. Radio link 5 between the connected objects 1 and the gateway 2 is of the LPWAN type and complies with the EN 300220 standard; for example, it complies without limitation with the publicly available LoRaWAN® specifications of the LoRa Alliance®, a consortium of industry partners that promote these specifications.
Шлюз 2 повторно передаёт сигналы 5, поступающие от подключённых объектов 1, в инфраструктурную сеть. В настоящей заявке инфраструктурная сеть представляет собой сотовую сеть связи, соответствующую стандарту GSM или производному от него стандарту: 3G, 4G или 5G, чтобы упомянуть основные стандарты. Таким образом, шлюз 2 является терминалом для доступа к сотовой сети связи и осуществляет связь с ядром сотовой сети связи по радио через сеть доступа 6. Сигналы 6 достигают ядра сотовой сети связи через серверы 3 доступа. Сеть доступа в ядре сотовой сети связи будет сокращена до «сотовая сеть связи» в остальной части заявки, если нет необходимости быть более точным.The gateway 2 retransmits signals 5 coming from the connected objects 1 to the infrastructure network. In the present application, the infrastructure network is a cellular network corresponding to the GSM standard or a standard derived from it: 3G, 4G or 5G, to mention the main standards. Thus, the gateway 2 is a terminal for accessing the cellular network and communicates with the core of the cellular network by radio via the access network 6. The signals 6 reach the core of the cellular network via the access servers 3. The access network in the core of the cellular network will be shortened to "cellular network" in the rest of the application, unless there is a need to be more precise.
Если это серверы 4 приложений, которые удалённо управляют подключенными объектами 1, обмен данными осуществляется по обратному пути.If these are application servers 4 that remotely manage connected objects 1, data exchange is carried out in the opposite direction.
Частоты, используемые в радиоканалах сети LPWAN или сотовой сети связи, зависят от страны, в которой работает шлюз. Они определены во всем мире международным договором, подпадающим под действие Правил ITU-R (International Telecommunications Union, Radiocommunications sector) (Международный союз электросвязи, сектор радиосвязи), который распределяет, в соответствии с техническим термином, другими словами, который присваивает различные частоты различным службам в трёх регионах мира («Правила», «Услуга» и «Регион» здесь являются техническими терминами ITU-R) и устанавливает диаграммы направленности для передатчиков на этих частотах; затем на национальном уровне эти правила детализируются и определяются права на эксплуатацию частот. Частоты сотовых сетей связи в данном месте подлежат уступкам со стороны местного государства по принципу эксклюзивности, в то время как частоты LPWAN могут использоваться бесплатно и могут совместно использоваться несколькими операторами, которые затем должны координировать свои действия друг с другом, чтобы работать вместе.The frequencies used in the radio channels of the LPWAN or cellular network depend on the country in which the gateway operates. They are defined worldwide by an international treaty, covered by the ITU-R (International Telecommunications Union, Radiocommunications sector) Rules, which allocates, in technical terms, in other words, which assigns different frequencies to different services in three regions of the world (Rules, Service and Region are technical terms of the ITU-R here) and establishes radiation patterns for transmitters on these frequencies; these rules are then detailed at the national level and the rights to operate the frequencies are defined. Cellular frequencies in a given location are subject to concessions by the local government on an exclusivity basis, while LPWAN frequencies are free to use and can be shared by several operators, who must then coordinate with each other in order to work together.
«Полоса» используется в следующей части заявки как сокращение от «полосы частот»."Band" is used in the following part of the application as an abbreviation for "frequency band".
Шлюз 2 может быть адаптирован к любому согласованному набору национальных правил (согласованному в том смысле, что полосы различных распределений не перекрываются). В одном варианте он может быть адаптирован только к части полос, предназначенных для LPWAN и для сотовой сеть связи в соответствии с правилами одного государства. В другом варианте он может быть адаптирован ко всем полосам, предназначенным для LPWAN и для сотовой сети связи в соответствии с правилами данного государства.Gateway 2 can be adapted to any agreed set of national rules (harmonized in the sense that the bands of the different allocations do not overlap). In one embodiment, it can be adapted to only a part of the bands allocated for LPWAN and for cellular communication in accordance with the rules of one country. In another embodiment, it can be adapted to all the bands allocated for LPWAN and for cellular communication in accordance with the rules of a given country.
Например, шлюз 2 адаптирован к одному или нескольким из следующих правил.For example, gateway 2 is adapted to one or more of the following rules.
- Европа (регион 1):- Europe (region 1):
- Диапазоны LPWAN: 868-870 МГц, 863-870 МГц, 863-876 МГц, 915-918 МГц или 915-921 МГц, в зависимости от страны.- LPWAN bands: 868-870 MHz, 863-870 MHz, 863-876 MHz, 915-918 MHz or 915-921 MHz, depending on the country.
- Диапазоны сотовой сети связи:- Cellular network ranges:
- полоса 8 LTE: восходящая линия связи: 880-915 МГц; нисходящая линия связи: 925-960 МГц,- LTE Band 8: Uplink: 880-915 MHz; Downlink: 925-960 MHz,
- полоса 20 LTE: восходящая линия связи: 832-862 МГц; нисходящая линия связи: 791 - 821 МГц,- LTE Band 20: Uplink: 832-862 MHz; Downlink: 791 - 821 MHz,
- Северная Америка (регион 2):- North America (Region 2):
- диапазоны LPWAN: 902-928 МГц,- LPWAN ranges: 902-928 MHz,
- диапазоны сотовой сети связи (полоса 8 LTE): восходящая линия связи: 824-849 МГц; нисходящая линия связи: 869-894 МГц;- cellular network bands (LTE band 8): uplink: 824-849 MHz; downlink: 869-894 MHz;
- Южная Америка (регион 2), Австралия и Новая Зеландия (регион 3):- South America (Region 2), Australia and New Zealand (Region 3):
- диапазоны LPWAN: 915-928 МГц,- LPWAN ranges: 915-928 MHz,
- диапазоны сотовой сети связи,- cellular network ranges,
- полоса 8 LTE: восходящая линия связи: 890-915 МГц; нисходящая линия связи: 935-960 МГц,- Band 8 LTE: Uplink: 890-915 MHz; Downlink: 935-960 MHz,
- полоса 5 LTE: восходящая линия связи: 824-849 МГц; нисходящая линия связи: 869 - 894 МГц;- LTE Band 5: Uplink: 824-849 MHz; Downlink: 869 - 894 MHz;
- Азия, Таиланд, Тайвань и Сингапур (регион 3):- Asia, Thailand, Taiwan and Singapore (Region 3):
- диапазоны LPWAN: 920-925 МГц,- LPWAN ranges: 920-925 MHz,
- полоса 8 LTE: восходящая линия связи: 885-915 МГц; нисходящая линия связи: 930-960 МГц.- LTE Band 8: Uplink: 885-915 MHz; Downlink: 930-960 MHz.
Сети LPWAN симметричны в том смысле, что, получив частоту, используемую в такой сети, терминал, такой как один из подключённых объектов 1 или шлюз 2, может передавать или принимать на этой частоте. Сети доступа сотовой связи асимметричны: от терминала, такого как шлюз 2, до ядра сети, на которую подписан терминал, используется термин «восходящая линия связи» и, в другом направлении, «нисходящая линия связи», и частоты восходящей линии связи и нисходящей линии связи сети обязательно различны.LPWAN networks are symmetrical in the sense that, having received a frequency used in such a network, a terminal, such as one of the connected objects 1 or a gateway 2, can transmit or receive on this frequency. Cellular access networks are asymmetrical: from a terminal, such as a gateway 2, to the core of the network to which the terminal subscribes, the term "uplink" is used and, in the other direction, "downlink", and the frequencies of the uplink and downlink of the network are necessarily different.
Архитектура и работа шлюза проиллюстрированы на фиг. 2. Шлюз 2 принимает сигналы по радио по своей радиочастотной цепи 10/11, адаптированной к сетям LPWAN, демодулирует их и передаёт их по внутреннему электрическому контуру 15 в радиочастотную цепь 20/21, адаптированную к сотовой сети связи, которая модулирует их и передаёт их по радио в ядро сотовой сети связи. Сообщение может идти по обратному пути.The architecture and operation of the gateway are illustrated in Fig. 2. The gateway 2 receives signals by radio via its radio frequency chain 10/11 adapted to LPWAN networks, demodulates them and transmits them via an internal electrical circuit 15 to a radio frequency chain 20/21 adapted to a cellular network, which modulates them and transmits them by radio to the core of the cellular network. The message can go the opposite way.
Размеры шлюза 2 предпочтительно имеют порядок величины подключённых объектов 1. Таким образом, заявитель сконструировал прототип шлюза, установленного на электронной плате размером около 8 см.The dimensions of the gateway 2 are preferably of the order of magnitude of the connected objects 1. Thus, the applicant has designed a prototype of the gateway mounted on an electronic board measuring approximately 8 cm.
В качестве передатчика каждая радиочастотная цепь 10, 20 создаёт помехи соответственно другой радиочастотной цепи 20, 10 в качестве приёмника. Поэтому полезно электромагнитно изолировать радиочастотные цепи 10, 20 друг от друга, особенно, поскольку шлюз 2 небольшой.As a transmitter, each radio frequency circuit 10, 20 interferes with the corresponding other radio frequency circuit 20, 10 as a receiver. It is therefore useful to electromagnetically isolate the radio frequency circuits 10, 20 from each other, especially since the gateway 2 is small.
Фиг. 4 показывает радиочастотную цепь 10 LPWAN шлюза 2 в первом варианте осуществления изобретения. Радиочастотная цепь 10 содержит блок основной полосы частот, не показан, и транспондер 30. Канал передачи, несущий сигнал восходящей линии связи, начинается с точки 31 транспондера, а канал приёма, несущий сигнал нисходящей линии связи, поступает в точку 32 транспондера. В канале передачи, сигнал восходящей линии связи сначала фильтруется полосовым фильтром 40, затем усиливается усилителем 50 мощности, затем фильтруется фильтром 60 нижних частот, полосовым фильтром 80 и, наконец, фильтром 90 верхних частот, и он поступает на антенну 100. При приёме сигнал поступает от антенны 100, он фильтруется фильтром 90 верхних частот, затем полосовым фильтром 80, которые, поэтому, являются общими для канала восходящей линии связи и для канала нисходящей линии связи, а также для антенны 100. Сигнал нисходящей линии связи затем усиливается малошумящим усилителем 110 и, наконец, фильтруется полосовым фильтром 120 перед тем, как попасть на транспондер 30.Fig. 4 shows a radio frequency chain 10 of the LPWAN gateway 2 in the first embodiment of the invention. The radio frequency chain 10 comprises a baseband block, not shown, and a transponder 30. The transmission channel carrying the uplink signal starts at a point 31 of the transponder, and the reception channel carrying the downlink signal arrives at a point 32 of the transponder. In the transmit channel, the uplink signal is first filtered by a bandpass filter 40, then amplified by a power amplifier 50, then filtered by a lowpass filter 60, a bandpass filter 80 and finally by a highpass filter 90, and it is supplied to the antenna 100. In the reception channel, the signal comes from the antenna 100, it is filtered by a highpass filter 90, then by a bandpass filter 80, which are therefore common to the uplink channel and to the downlink channel, as well as to the antenna 100. The downlink signal is then amplified by a low-noise amplifier 110 and finally filtered by a bandpass filter 120 before reaching the transponder 30.
В соответствии с действующими правилами в 2020 году по меньшей мере в Европе, полосы частот передачи и приёма в сетях LPWAN являются общими. Следовательно, антенны LPWAN работают поочерёдно в режиме передачи или в режиме приёма (полудуплексная работа), и в радиочастотной цепи должен быть обеспечен селектор 70 для подключения канала восходящей линии связи или канала нисходящей линии связи и части радиочастотной цепи, общей для обоих каналов.According to the current regulations in 2020, at least in Europe, the transmit and receive frequency bands in LPWAN networks are common. Therefore, the LPWAN antennas operate alternately in transmit or receive mode (half-duplex operation), and a selector 70 must be provided in the RF chain to connect the uplink channel or the downlink channel and the part of the RF chain common to both channels.
Будущие изменения в правилах о полосах, выделенных для LPWAN, вероятно, позволят использовать полосы частот LPWAN одновременно при приёме и передаче (полнодуплексный режим). Шлюз 2 тогда будет содержать дуплексер вместо селектора 70 и полосового фильтра 80.Future changes to the rules on LPWAN bands will likely allow LPWAN bands to be used for both transmit and receive (full duplex). Gateway 2 will then contain a duplexer instead of selector 70 and bandpass filter 80.
Элементы между транспондером 30 и селектором 70 образуют блок 160 усиления. Блок 160 усиления, селектор 70 и полосовой фильтр 80 образуют фильтрующий блок. Понятия блока усиления и фильтрующего блока вводятся для ясности описания.The elements between the transponder 30 and the selector 70 form the amplification unit 160. The amplification unit 160, the selector 70 and the bandpass filter 80 form the filtering unit. The concepts of the amplification unit and the filtering unit are introduced for clarity of description.
Фильтр 80 позволяет полосам LPWAN проходить при передаче и устраняет полосы снаружи. На самом деле, нет никакого истинного устранения, а есть ослабление. Таким образом, фильтр 80 ослабляет мощность частот, излучаемых радиочастотной цепью 10 LPWAN, которые создают помехи приёму в сотовой радиочастотной цепи 20, другими словами, тех, которые находятся в полосах нисходящей линии связи сотовой сети связи.Filter 80 allows the LPWAN bands to pass during transmission and eliminates the bands outside. In fact, there is no true elimination, but attenuation. Thus, filter 80 attenuates the power of frequencies emitted by the LPWAN RF chain 10 that interfere with reception in the cellular RF chain 20, in other words, those that are in the downlink bands of the cellular network.
Однако этот фильтр имеет, кроме того, преимущество ослабления частот, излучаемых сотовой радиочастотной цепью 20 (частоты восходящей линии связи сотовой сети связи), которые создают помехи приёму в радиочастотной цепи 10 LPWAN.However, this filter also has the advantage of attenuating frequencies emitted by the cellular RF chain 20 (uplink frequencies of the cellular network) that interfere with reception in the LPWAN RF chain 10.
Фиг. 5 показывает сотовую радиочастотную цепь 20 шлюза 2 в первом варианте осуществления изобретения. Радиочастотная цепь содержит модем 120, который включает в себя блок основной полосы и транспондер, режекторный фильтр 130 и антенну 150. Предпочтительно ввести фильтр 140 высоких частот между режекторным фильтром 130 и антенной 150, поскольку, таким образом, он все ещё соответствует уровню техники, что позволяет снизить затраты на индустриализацию. Существует единственный канал, общий для сигнала восходящей линии связи и для сигнала нисходящей линии связи. Модем 120 является универсальным, приспособленный ко всем частотам сотовой связи в мире.Fig. 5 shows a cellular radio frequency chain 20 of the gateway 2 in a first embodiment of the invention. The radio frequency chain comprises a modem 120, which includes a baseband unit and a transponder, a notch filter 130 and an antenna 150. It is preferable to introduce a high-pass filter 140 between the notch filter 130 and the antenna 150, since it thus still corresponds to the state of the art, which allows reducing industrialization costs. There is a single channel common to the uplink signal and to the downlink signal. The modem 120 is universal, adapted to all cellular frequencies in the world.
Функция фильтра 130 заключается в ослаблении мощности частот, излучаемых сотовой радиочастотной цепью 20 (частот в полосах восходящей линии связи сотовой сети связи), которые создают помехи приёму в радиочастотной цепи 10 LPWAN. Однако это также имеет преимущество в ослаблении частот радиочастотной цепи 10 LPWAN, которые создают помехи приёму в сотовой радиочастотной цепи 20.The function of the filter 130 is to attenuate the power of the frequencies emitted by the cellular radio frequency chain 20 (frequencies in the uplink bands of the cellular communication network) that interfere with the reception in the radio frequency chain 10 of the LPWAN. However, this also has the advantage of attenuating the frequencies of the radio frequency chain 10 of the LPWAN that interfere with the reception in the cellular radio frequency chain 20.
Один пример шлюза 2 был разработан и реализован для работы в диапазоне 868-870 МГц LPWAN и в диапазонах от 700 МГц до 2200 МГц сотовых сетей связи LTE. Шлюз предназначен для использования в регионе мира, называемом EMEA (для Европы, Ближнего Востока, Африки). Полосовой фильтр 80, введённый в радиочастотную цепь 10 LPWAN, представляет собой фильтр поверхностных акустических волн (SAW filter) модели B3430 от производителя RF360. Этот фильтр ослабляет мощность частот, излучаемых в полосе нисходящей линии связи LTE по меньшей мере на 40 дБ (деление мощности на 10 000). Режекторный фильтр 130, введённый в сотовую радиочастотную цепь 20, представляет собой фильтр поверхностных акустических волн модели WFB88C0869FH от производителя NDK, который ослабляет мощность частот, излучаемых в полосе LPWAN 868-870 МГц, на величину по меньшей мере, 20 дБ (деление мощности на 100) и обычно на величину 33 дБ (деление мощности на 2000).One example of gateway 2 was designed and implemented to operate in the 868-870 MHz LPWAN band and in the 700 MHz to 2200 MHz LTE cellular network bands. The gateway is intended for use in a region of the world called EMEA (for Europe, Middle East, Africa). The bandpass filter 80 introduced into the RF chain 10 of the LPWAN is a surface acoustic wave filter (SAW filter) model B3430 from the manufacturer RF360. This filter attenuates the power of frequencies emitted in the LTE downlink band by at least 40 dB (dividing the power by 10,000). The notch filter 130 introduced into the cellular RF chain 20 is a surface acoustic wave filter model WFB88C0869FH from the manufacturer NDK, which attenuates the power of frequencies emitted in the LPWAN band of 868-870 MHz by an amount of at least 20 dB (power divided by 100) and typically by an amount of 33 dB (power divided by 2000).
Другой пример шлюза 2 был разработан и реализован для работы в диапазоне 902-928 МГц сетей LPWAN и в диапазонах от 700 МГц до 2200 МГц сотовой сетей связи LTE. Шлюз предназначен для использования в Северной Америке (США, Канада, Мексика). Полосовой фильтр 80, вставленный в радиочастотную цепь 10 LPWAN, представляет собой фильтр поверхностных акустических волн модели B2672 от производителя RF360. Этот фильтр ослабляет мощность частот LTE по меньшей мере на 20 дБ (деление мощности на 100) и обычно на величину 30 дБ (деление мощности на 1000). Режекторный фильтр 130, введённый в сотовую радиочастотную цепь 20, представляет собой фильтр поверхностных акустических волн модели WFH24A0915FE от производителя NDK, который ослабляет мощность частот в полосе 902-928 МГц обычно на величину 20 дБ (деление мощности на 100).Another example of gateway 2 was designed and implemented to operate in the 902-928 MHz range of LPWAN networks and in the ranges from 700 MHz to 2200 MHz of cellular LTE networks. The gateway is intended for use in North America (USA, Canada, Mexico). The bandpass filter 80, inserted into the radio frequency chain 10 of the LPWAN, is a surface acoustic wave filter model B2672 from the manufacturer RF360. This filter attenuates the power of LTE frequencies by at least 20 dB (power divided by 100) and typically by 30 dB (power divided by 1000). The notch filter 130, introduced into the cellular radio frequency chain 20, is a surface acoustic wave filter model WFH24A0915FE from the manufacturer NDK, which attenuates the power of frequencies in the band 902-928 MHz by typically 20 dB (dividing the power by 100).
Эти коммерческие компоненты упомянуты в качестве иллюстрации, что не исключает использования других. Можно использовать и другие типы фильтров, такие как фильтры объёмных акустических волн (BAW filters) и керамические фильтры.These commercial components are mentioned for illustrative purposes and do not exclude the use of others. Other types of filters such as bulk acoustic wave (BAW) filters and ceramic filters can also be used.
Изолирование может быть выполнено с помощью технологий проектирования антенны. Можно упомянуть следующее: развязка антенн, которая позволяет содержание изоляции от 10 до 15 дБ на желаемых частотах; пассивные антенные элементы (излучающие элементы, не имеющие электрического питания), обеспечивающие изолирование 20 дБ; дефектные наземные конструкции (земля берется в смысле нейтральной электрической точки), позволяющие изолирование 20 дБ; нейтрализующие линии, обеспечивающие изолирование 15 дБ; диэлектрические корпуса, обеспечивающие изолирование изоляцию 15 дБ; «метаматериалы» (материалы, разработанные на микроскопическом уровне для получения хороших электромагнитных свойств), обеспечивающие изолирование 25 дБ.Isolation can be achieved by antenna design techniques. The following may be mentioned: antenna decoupling, which allows for 10 to 15 dB of isolation at the desired frequencies; passive antenna elements (radiating elements that are not electrically powered), which provide 20 dB of isolation; defective ground structures (the earth is taken in the sense of a neutral electrical point), which allow for 20 dB of isolation; neutralizing lines, which provide 15 dB of isolation; dielectric housings, which provide 15 dB of isolation; "metamaterials" (materials engineered at the microscopic level to obtain good electromagnetic properties), which provide 25 dB of isolation.
На фигурах 6 и 7 показан второй вариант осуществления шлюза 2, где последний способен подключаться к подгруппе сетей LPWAN, выбранных из целой группы. Можно представить случай использования, например, менеджером магазина, который хотел бы объединить все счётчики своего магазина (электросчётчик, газовый счётчик и т.д.) в одну и ту же сеть, а торговые автоматы - во вторую сеть.Figures 6 and 7 show a second embodiment of the gateway 2, where the latter is capable of connecting to a subset of LPWAN networks selected from the entire group. One can imagine a use case, for example, of a store manager who would like to connect all the meters of his store (electricity meter, gas meter, etc.) to the same network, and vending machines to a second network.
Каждая из сетей группы характеризуется соответствующей полосой частот. Фиг. 6 показывает радиочастотную цепь LPWAN 11. Это было показано в типе, адаптированном к группе из двух сетей LPWAN, но может быть легко обобщено на неопределённое число сетей LPWAN. Транспондер 35 содержит соответствующую пару 36, 37 передатчик-приемник для каждой сети LPWAN. Каждый из фильтрующих блоков 171, 172 ассоциирован с соответствующей сетью LPWAN и содержит соответствующий блок 161, 162 усиления, при необходимости соответствующий селектор 71, 72 каналов, соответствующий полосовой фильтр 81, 82, пропускающий частоты в пределах полосы частот соответствующей сети LPWAN и ослабление мощности частот за пределами полосы частот этой сети. Мультиплексор 180 соединяет выбранный фильтрующий блок или блоки 171 или 172 с частью радиочастотной цепи 11 LPWAN, общей для всех фильтрующих блоков, и с антенной 100.Each of the networks of the group is characterized by a corresponding frequency band. Fig. 6 shows the radio frequency chain of the LPWAN 11. This has been shown in a type adapted to a group of two LPWAN networks, but can be easily generalized to an indefinite number of LPWAN networks. The transponder 35 comprises a corresponding transmitter-receiver pair 36, 37 for each LPWAN network. Each of the filtering units 171, 172 is associated with a corresponding LPWAN network and comprises a corresponding amplification unit 161, 162, if necessary a corresponding channel selector 71, 72, a corresponding bandpass filter 81, 82, passing frequencies within the frequency band of the corresponding LPWAN network and attenuating the power of frequencies outside the frequency band of this network. The multiplexer 180 connects the selected filtering unit or units 171 or 172 to a part of the radio frequency chain 11 of the LPWAN, common to all filtering units, and to the antenna 100.
Выбор подгруппы сетей LPWAN производится с помощью блока 16 управления, показанного на фиг. 3. Пользователь имеет доступ к блоку 16 управления через человеко-машинный интерфейс 19. Человеко-машинный интерфейс 19 отображает ему/ей группу доступных сетей LPWAN, и пользователь выбирает определённое их количество в зависимости от сети или сетей, которые он/она желает создать.The selection of a subset of LPWAN networks is performed using the control unit 16 shown in Fig. 3. The user has access to the control unit 16 via the human-machine interface 19. The human-machine interface 19 displays to him/her a group of available LPWAN networks, and the user selects a certain number of them depending on the network or networks that he/she wishes to create.
Человеко-машинный интерфейс 19 передаёт список выбранных сетей в блок 18 управления. Затем блок 18 управления программирует радиочастотную цепь 11 LPWAN (и сотовую радиочастотную цепь 21, как описано ниже) с помощью команды 8. В радиочастотной цепи 11 LPWAN это программирует мультиплексор 180, как уже описано, так, чтобы он подключал подгруппу выбранных сетей к антенне 100 (через другие элементы).The human-machine interface 19 transmits the list of selected networks to the control unit 18. The control unit 18 then programs the LPWAN RF chain 11 (and the cellular RF chain 21, as described below) using command 8. In the LPWAN RF chain 11, this programs the multiplexer 180, as already described, so that it connects a subset of the selected networks to the antenna 100 (via other elements).
Фиг. 7 показывает сотовую радиочастотную цепь 21 в одном варианте осуществления шлюза 2, где он способен подключаться к подгруппе сетей LPWAN, выбранных из целой группы. Точно так же, как радиочастотная цепь 11 LPWAN, сотовая радиочастотная цепь 21 была показана в одном типе, адаптированном к двум сетям LPWAN, но может быть легко обобщена на неопределённое количество сетей LPWAN. Он содержит отдельные режекторные фильтры 131, 132, подключённые параллельно и соответственно ассоциированные с каждой из сетей LPWAN, к которым способен подключаться шлюз 2. Режекторный фильтр, ассоциированный с соответствующей сетью LPWAN, ослабляет мощность частот, излучаемых сотовой радиочастотной цепью 21 (частоты в полосе восходящего канала сотовой сети связи), которые расположены в полосе частот этой сети LPWAN. По обе стороны от режекторных фильтров 131, 132 имеются мультиплексоры 135, 136, которые позволяют выбирать режекторный фильтр или фильтры, 131, например, соответствующие подгруппе выбранных сетей LPWAN. Настройка мультиплексоров 135, 136, следовательно, связана с настройкой мультиплексора 180, и когда пользователь выбирает сеть LPWAN, все элементы, фильтрующего блока 171 радиочастотной цепи 11 LPWAN, предполагая, что это то, что было выбрано, мультиплексор 180 радиочастотной цепи LPWAN. 11, мультиплексоры 135, 136 сотовой радиочастотной цепи 21, режекторный фильтр 131 сотовой радиочастотной цепи 21, предполагая, что это тот, который соответствует фильтрующему блоку 171 радиочастотной цепи LPWAN, удобно настраиваются одновременно.Fig. 7 shows a cellular radio frequency chain 21 in one embodiment of the gateway 2, where it is capable of connecting to a subset of LPWAN networks selected from the entire group. Just like the LPWAN radio frequency chain 11, the cellular radio frequency chain 21 has been shown in one type adapted to two LPWAN networks, but can be easily generalized to an indefinite number of LPWAN networks. It comprises separate notch filters 131, 132 connected in parallel and respectively associated with each of the LPWAN networks to which the gateway 2 is capable of connecting. The notch filter associated with the corresponding LPWAN network attenuates the power of the frequencies emitted by the cellular radio frequency chain 21 (frequencies in the uplink band of the cellular network), which are located in the frequency band of this LPWAN network. On both sides of the notch filters 131, 132 there are multiplexers 135, 136, which allow selecting a notch filter or filters, 131, for example, corresponding to a subset of the selected LPWAN networks. The setting of the multiplexers 135, 136 is therefore linked to the setting of the multiplexer 180, and when the user selects an LPWAN network, all elements of the filtering unit 171 of the LPWAN radio frequency chain 11, assuming that this is what was selected, the multiplexer 180 of the LPWAN radio frequency chain. 11, the multiplexers 135, 136 of the cellular radio frequency chain 21, the notch filter 131 of the cellular radio frequency chain 21, assuming that this is the one that corresponds to the filtering unit 171 of the LPWAN radio frequency chain, are conveniently configured simultaneously.
На самом деле блок 18 управления отправляет в сотовую радиочастотную цепь 21 для конкретных для неё настроек команду 8, аналогичную той, что отправляется в радиочастотную цепь LPWAN. Если впоследствии пользователь решит перепрограммировать радиочастотную цепь LPWAN, новая команда 8 будет соответственно отправлена в две радиочастотные цепи 11, 21.In fact, the control unit 18 sends to the cellular RF chain 21 for its specific settings a command 8, similar to that sent to the LPWAN RF chain. If the user subsequently decides to reprogram the LPWAN RF chain, a new command 8 will be sent to the two RF chains 11, 21 accordingly.
Хотя изобретение было описано в сочетании с несколькими отдельными вариантами осуществления, само собой разумеется, что оно никоим образом не ограничивается ими и что оно включает в себя все технические эквиваленты описанных средств вместе с их сочетаниями, если последние подпадают под рамки изобретения.Although the invention has been described in conjunction with several specific embodiments, it goes without saying that it is in no way limited thereto and that it includes all technical equivalents of the described means together with their combinations, if the latter fall within the scope of the invention.
Использование глагола «содержать» или «включать» и его сопряжённых форм не исключает наличия элементов или этапов, отличных от упомянутых в формуле изобретения.The use of the verb "to contain" or "to include" and its conjugated forms does not exclude the presence of elements or steps other than those mentioned in the claims.
В формуле изобретения любой ссылочный знак в круглых скобках не должен интерпретироваться как ограничение формулы изобретения.In the claims, any reference sign in parentheses shall not be interpreted as limiting the claims.
Claims (30)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2005152 | 2020-05-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2830124C1 true RU2830124C1 (en) | 2024-11-13 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150049651A1 (en) * | 2013-08-14 | 2015-02-19 | Qualcomm Incorporated | Dynamically updating filtering configuration in modem baseband processing |
| US20170230074A1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | Apana Inc. | Low power, centralized data collection |
| CN109412631A (en) * | 2018-11-23 | 2019-03-01 | 北京资信物联科技有限公司 | Expandable type LoRa gateway system |
| RU2703672C1 (en) * | 2018-12-21 | 2019-10-21 | Общество с ограниченной ответственностью "СОВРЕМЕННЫЕ РАДИО ТЕХНОЛОГИИ" | Computer-implemented combined method of multiple access in lpwan network between subscriber stations and a base station |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150049651A1 (en) * | 2013-08-14 | 2015-02-19 | Qualcomm Incorporated | Dynamically updating filtering configuration in modem baseband processing |
| US20170230074A1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | Apana Inc. | Low power, centralized data collection |
| CN109412631A (en) * | 2018-11-23 | 2019-03-01 | 北京资信物联科技有限公司 | Expandable type LoRa gateway system |
| RU2703672C1 (en) * | 2018-12-21 | 2019-10-21 | Общество с ограниченной ответственностью "СОВРЕМЕННЫЕ РАДИО ТЕХНОЛОГИИ" | Computer-implemented combined method of multiple access in lpwan network between subscriber stations and a base station |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11601190B2 (en) | Apparatus and methods for radio frequency signal boosters | |
| CN114450855B (en) | Packaging antenna system integrated with filtering function and communication equipment | |
| US6658263B1 (en) | Wireless system combining arrangement and method thereof | |
| CA2697787C (en) | System for and method of configuring distributed antenna communications system | |
| US9154171B2 (en) | Reconfigurable radio frequency circuits and methods of receiving | |
| CN103338054B (en) | Multifrequency community antenna system, radio-frequency front-end and multi-band communication device | |
| KR100899102B1 (en) | Multiband Frequency Router with Diplexer and Diplexer | |
| DE112015002792T5 (en) | Systems and methods for establishing wireless communication between a wireless circuit and multiple base stations | |
| KR100711015B1 (en) | Wireless system combining arrangement and method thereof | |
| CN106922013A (en) | With the method for the WAP and drop low signal interference of frequency range dijection frequency module | |
| US20230361855A1 (en) | Repeater system and method for operating the repeater system for high-performance wireless communication | |
| US12341236B2 (en) | Antenna device having multi-stage decoupling network circuit | |
| RU2830124C1 (en) | Communication gateway for connecting lpwan network and cellular network | |
| JP6174167B2 (en) | Antenna sharing device for wireless connection node system in wireless communication network | |
| US20230179243A1 (en) | Communication gateway intended to connect an lpwan network and a cellular network | |
| CN105933014A (en) | Signal transmitting system and method for terminal device and the terminal device | |
| CN111200450B (en) | Broadband software reconfigurable radio frequency device and buoy | |
| CN110602638B (en) | Unmanned aerial vehicle-mounted low-altitude emergency communication ad hoc network radio station device and networking method | |
| US20020058476A1 (en) | Apparatus,system and method for transmitting upstream and downstream signals in a cellular communication system having a wireless backhaul | |
| CN220475770U (en) | Antenna receiving shared device | |
| US20240137106A1 (en) | Operating and/or configuring a repeater device for enabling the repeater device to be operated together with a user equipment | |
| CN112673577B (en) | Configurable intelligent radio module | |
| CN119070837A (en) | RF module, communication system, receiver sensitivity optimization method and device | |
| CN116865772A (en) | Signal gain method and apparatus | |
| CN118449572A (en) | A wireless repeater system and signal transmission method thereof |