用于分布式无线电通信网络的方法和系统技术方案

本公开涉及用于提供分布式无线电通信网络的方法和系统。第一网关和第二网关中的每个可分别接收包括来自多个地理上分散的节点中的第一节点的数据的至少一部分的调制信号。该调制信号可作为射频(RF)信号从第一节点被无线地传输，该数据由第一节点在第一位置处搜集或产生。服务器可从第一网关和第二网关接收调制信号。如软件定义无线电(SDR)软件所配置的，服务器可执行对分别接收的调制信号的处理以恢复数据。处理可包括对调制信号的解调。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分布式无线电通信网络的方法和系统相关申请本申请要求2012年11月30日提交的标题为“METHODSANDSYSTEMSFORADISTRIBUTEDRADIOCOMMUNICATIONSNETWORK”的美国专利申请号13/690,602的利益和优先权，该专利申请为了所有目的通过引用被全部并入本文。
本公开一般地涉及用于数据的分布式收集的方法和系统。特别是，本公开涉及用于分布式无线电通信网络的方法和系统。
技术介绍
常规的数据收集网络(例如无线传感器网络(WSN))提供使用传感器节点的分布式监测，传感器节点一般目的在于低成本和/或低功率。这样的网络的地理范围可能是有限的，且某些网络可能在多个节点上(例如在网状配置中)使用多跳传输。由于不能使用的节点和/或低信噪比的无线电，一些数据收集系统有时面临网络损害。由于被部署来支持网络的节点的数量、搜集或处理数据的专用硬件和/或这些远程节点的维护/升级，某些常规数据收集网络也面临增加的成本。在包括农业、天气预报、灾难管理和本国安全的多个行业中，在广阔的区域上的环境数据的实时收集是关键促进因素。然而，包括网状网络、蜂窝和卫星的现有无线技术对于普遍的监测应用没有这样的范围或是成本过高的。
技术实现思路
在各个方面中，本申请涉及用于分布式无线电通信网络的方法和系统。这样的网络可包括普遍的无线传感器网络或机器对机器(M2M)网络。可使用软件定义无线电(SDR)来实现分布式无线电通信网络的某些实施方式。SDR可以以软件实现通常由硬件提供的功能(例如混合、滤波、放大、调制/解调、检测和编码)。射频(RF)信号可经由模数(A/D)和数模(D/A)转换器与数字域来回转换。通过使用SDR，由天线接收的RF信号可在由A/D转换器采样之前被滤波和/或放大。执行软件应用的处理器可处理来自A/D转换器的样本并可重构所传输的信息。相反的过程可采用将被传输的信息，并可构造应用于D/A转换器的所传输的波形的样本。D/A转换器的输出可接着在应用于天线之前被滤波和放大。数字或模拟频率转换步骤可用于在样本和期望操作频率之间来回转换。在一些无线电通信应用中，在与天线和/或RF电子器件遥远的特定位置处执行一些或所有接收机功能可能是期望的。这可出现在一些接收功能的复杂性需要昂贵的处理系统(例如MIMO/MISO/SIMO应用)时。不是在接收机处执行这些功能，相反，收集RF信息的样本并将它们经由网络发送到中央位置可能是有利的，例如SDR处理功能可位于该中央位置处和/或可在多个无线电装置/天线当中被共享。在一些方面中且如本文公开的，某些SDR特征可集中在或选择性地被指派到和/或被委派到分布式无线电通信网络中操作的特定设备。在某些实施方式中，对特定SDR功能的更新可指向寄载SDR功能的中央设备(或多个设备)，而不是经由网络被分发到不同的位置。这样的更新可通过网络且在一些情况下无线地被传输。与专用硬件或在每个节点处的全特征化SDR的安装比较，这样的SDR配置可允许例如更可管理的维护和更新。本公开也描述了处理损害(例如与电离层传播相关的多普勒和多径)的系统和方法，并可通过组合在多个位置处接收的数据来提高通信链路裕度。在一个方面中，本公开描述了用于提供分布式无线电通信网络以实现无线传感器网络(WSN)的系统，其中传感器节点可包括低成本传输和接收电子器件和小的低效天线。节点可配备有测量环境的某个方面(例如温度、湿度或其它天气条件、在例如河或溪中的水数量或质量、或土壤或其它地质成分的特征例如温度、湿气含量、盐度或其它参数)的各种传感器。如所述的分布式无线电通信网络可通过以协作的方式使用多个天线来从节点接收节点传输，节点的传输可能不能由单个天线和单个接收机检测。以类似的方式，可在使用来自任一个网关天线的低功率传输时使用来自多个网关天线的非常低功率的信号将传输从网络发送到节点。在另一方面中，本公开描述了分布式无线电通信网络的方法，其中节点传输利用低于30MHz的频率，其中地波和电离层传播都可出现。电离层传播可涉及近垂直入射(NVIS)天波或长路径天波模式。通过使用分布式天线的网络，节点传输可出现，并可由于网关天线的分布式性质而通过一个或多个节点同时被接收，网关天线可位于离便于特定的传播模式的传输节点的不同距离处。在又一方面中，本公开目的在于用于提供分布式无线电通信网络的方法。该方法可包括分别通过第一网关和第二网关中的每个接收包括来自多个地理上分散的节点中的第一节点的数据的至少一部分的调制信号。该调制信号可作为射频(RF)信号从第一节点被无线地传输，数据由第一节点在第一位置处收集或产生。服务器可从第一网关和第二网关接收调制信号。如由软件定义无线电(SDR)软件配置的，服务器可执行对分别接收的调制信号的处理以恢复数据。处理可包括对调制信号的解调。在某些实施方式中，第一网关可压缩由第一网关接收的调制信号，并可将压缩的调制信号传递到服务器。服务器可执行包括单输入多输出(SIMO)和多输入多输出(MIMO)处理中的至少一个的处理。服务器可执行包括下列项中的至少一项的处理：信号滤波、干扰抑制、解压缩、加密、解密、前向纠错(FEC)、编码、解码、波束形成和天线分集处理。在一些实施方式中，第一网关、第二网关和服务器经由通信网络被连接。在一些实施方式中，第一网关和第二网关中的至少一个可接收从电离层反射的RF信号之一。第一网关和第二网关可接收作为RF信号经由下列项中的至少两项传输的调制信号：从第一节点的直接路径、地波路径和电离层反射。第一节点可在大于10千米的传输路径上将在3和30兆赫(MHz)之间的低功率RF信号传输到第一网关和第二网关中的至少一个。服务器可使分别从第一网关和第二网关接收的调制信号时间同步以用于调制信号的组合。服务器可识别干扰信号并可从接收自第一网关和第二网关的调制信号移除干扰信号。在又一方面中，本公开目的在于用于提供分布式无线电通信网络的系统。该系统可包括多个地理上分散的节点的第一节点。第一节点可在第一位置处搜集或产生数据。第一网关和第二网关可分别接收包括来自第一节点的数据的至少一部分的调制信号。调制信号可作为射频(RF)信号从第一节点无线地被传输。在某些实施方式中，服务器可从第一网关和第二网关接收调制信号。服务器可由软件定义无线电(SDR)软件配置成执行分别接收的调制信号的处理以恢复数据。处理可包括调制信号的解调。在一些实施方式中，第一网关压缩由第一网关接收的调制信号，并可将压缩的调制信号传递到服务器。服务器可由SDR软件配置成执行包括单输入多输出(SIMO)和多输入多输出(MIMO)处理中的至少一个的处理。在某些实施方式中，第一网关、第二网关和服务器由通信网络连接。第一网关和第二网关中的至少一个可接收从电离层反射的RF信号之一。第一网关和第二网关可接收作为RF信号经由下列项中的至少两项传输的调制信号：从第一节点的直接路径、地波路径和电离层反射。在某些实施方式中，第一节点在大于10千米的传输路径上将在3和30兆赫(MHz或兆赫兹)之间的低功率RF信号传输到第一网关和第二网关中的至少一个。服务器可执行包括下列项中的至少一项的处理：信号滤波、干扰抑制、解压缩、加密、解密、前向纠错(FEC)、编码、解码、波束形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提供分布式无线电通信网络的系统，所述系统包括：多个地理上分散的节点中的第一节点，所述第一节点在第一位置处搜集或产生数据；第一网关和第二网关，其分别接收包括来自所述第一节点的所述数据的至少一部分的调制信号，所述调制信号作为射频(RF)信号从所述第一节点被无线地传输；以及服务器，其从所述第一网关和所述第二网关接收所述调制信号，所述服务器被软件定义无线电(SDR)软件配置成执行对分别接收的调制信号的处理以恢复所述数据，所述处理包括对所述调制信号的解调。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.30 US 13/6906021.一种用于提供分布式无线电通信网络的系统，所述系统包括：第一网关，其接收自多个地理上分散的节点中的第一节点无线传输的数据的调制信号的第一至少一部分，执行模数(A/D)转换以生成对所述调制信号的第一至少一部分的第一采样，并将所述第一采样传输给服务器；第二网关，其接收自所述第一节点无线传输的数据的调制信号的第二至少一部分，执行A/D转换以生成对所述调制信号的第二至少一部分的第二采样，并将所述第二采样传输给所述服务器；以及所述服务器，其接收自所述第一网关传输的所述第一采样和自所述第二网关传输的所述第二采样，所述服务器被软件定义无线电(SDR)软件配置成组合所接收的第一采样和第二采样以恢复所述数据的调制信号，以及对所恢复的调制信号进行解调以恢复所述数据。2.如权利要求1所述的系统，其中所述第一网关压缩所述第一采样，并将所压缩的第一采样传递到所述服务器。3.如权利要求1所述的系统，其中所述服务器被所述SDR软件配置成执行包括单输入多输出(SIMO)和多输入多输出(MIMO)处理中的至少一个的处理。4.如权利要求1所述的系统，其中所述第一网关、所述第二网关和所述服务器由通信网络连接。5.如权利要求1所述的系统，其中所述第一网关和所述第二网关中的至少一个接收从电离层反射的所述调制信号之一。6.如权利要求1所述的系统，其中所述调制信号包括在3和30兆赫(MHz)之间的低功率射频(RF)信号，该低功率射频(RF)信号通过大于10千米的传输路径被传输到所述第一网关和所述第二网关中的至少一个。7.如权利要求1所述的系统，其中所述服务器执行对所接收的第一采样和第二采样的处理包括下列项中的至少一项：信号滤波、干扰抑制、解压缩、加密、解密、前向纠错(FEC)、编码、解码、波束形成和天线分集处理。8.如权利要求1所述的系统，其中所述服务器使分别从所述第一网关和所述第二网关接收的第一采样和第二采样时间同步以用于组合第一采样和第二采样。9.如权利要求1所述的系统，其中所述服务器从分别自所述第一网关和所述第二网关接收的第一采样和第二采样中移除干扰信号。10.如权利要求1所述的系统，其中所述第一网关和所述第二网关接收作为射频(RF)信号经由下列项中的至少两项传输的所述调制信号的第一和第二至少一部分：从所述第一节点的直接路径、地波路径和电离层反射。11.如权利要求1所述的系统，其中所述第一网关和所述第二网关中的至少一个接收以特高频(VHF)或超高频(UHF)自所述第一节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·斯特拉迪古斯，
申请(专利权)人：科诺索斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US