ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

ГОСТР

58082—

2018

(ИСО/МЭК

24730-62:

2013)

Информационные технологии

СИСТЕМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ (RTLS)

Часть 62

Сверхширокополосный радиоинтерфейс с высокой частотой повторения импульсов

(ISO/IEC 24730-62:2013, MOD)

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2018

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью «РТЛС исследования и разработки» на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 355 «Технологии автоматической идентификации и сбора данных»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 февраля 2018 г. № 104-ст

4    Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО/МЭК 24730-62:2013 «Информационные технологии. Системы позиционирования в реальном времени (RTLS). Часть 62. Сверхширокополосный радиоинтерфейс с высокой частотой повторения импульсов» (ISO/IEC 24730-62:2013 «Information technology — Real-time locating systems (RTLS) — Part 62: High rate pulse repetition frequency Ultra Wide Band (UWB) air interface», MOD) путем изменения ссылок, которые выделены в тексте курсивом и подчеркиванием сплошной горизонтальной линией. Подробная информация об изменении ссылок и объяснения причин изменений приведены в приложении ДБ. Дополнительные пояснения причин изменения ссылок выделены путем заключения их в рамки из тонких линий.

В приложении ДА приведены терминологические статьи из международного документа [15].

Сведения о соответствии ссылочных национальных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте, приведены в дополнительном приложении ДВ

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6    Некоторые элементы настоящего стандарта могут быть объектами патентных прав. Организации ИСО и МЭК не несут ответственности за установление подлинности каких-либо или всех таких патентных прав

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок— в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

© Стандартинформ, 2018

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ P 58082—2018

5.3.1 Процесс кодирования блока PPDU

Процесс кодирования состоит из многих шагов, как показано на рисунке 4. Детали этих шагов полностью описаны в последующих подпунктах, как указано в следующем списке, который предназначен для облегчения понимания этих деталей:

a)    выполняют кодирование Рида — Соломона данных блока PSDU, как описано в 5.4.3.1;

b)    создают заголовок PHR, как описано в 5.3.6.1;

c)    к заголовку PHR добавляют проверочные биты поля SECDED, как описано в 5.3.6.2, и присоединяются к блоку PSDU;

d)    выполняют дальнейшее сверточное кодирование, как описано в 5.4.3.2. Следует обратить внимание, что в некоторых случаях при скорости передачи данных 27 Мб/с сверточное кодирование поля данных эффективно обходится и два бита данных кодируются BPM-BPSK символом;

e)    блок PSDU модулируется и расширяется согласно методу, описанному в пунктах 5.4.1 и 5.4.2. Блок PHR модулируется с использованием модуляции BPM-BPSK на скорости 850 кб/с или на скорости 110 кб/с (при скорости передачи данных 110 кб/с), а поле данных модулируется на скорости, указанной в PHR;

f)    из поля SYNC (используемого для конвергенции АРУ, выбора разнесения, получения синхронизации и грубого захвата частоты), а также из поля SFD (которое используется для указания начала кадра) создается поле SHR преамбулы. Поля SYNC и SFD описаны в 5.3.5.1 и 5.3.5.2 соответственно.

Блок служебных данных физического уровня (PSDU)

Переменная длина: 0-127 октетов

Кодирование Рида-Соломона

Добавление заголовка физического уровня

Добавление бит для исправления одной и обнаружения двух ошибок (SECDED)

Сверточное кодирование

Расширение

Вставка

синхронизирующей

преамбулы

Модуляция

Таблицы 1 и 2, показывают, как 19 битов заголовка (Н₀-Н₁₈), N битов данных (D₀-D_N_.|) и два концевых бита (То-Т.,) отображаются символами. В этих таблицах в столбце «бит полярности» используется оператор исключающее ИЛИ (©). Эти таблицы также показывают, когда имеет место переход от заголовка битовой скорости к скорости передачи данных. Следует обратить внимание, что линия задержки сверточного кода инициализируется в ноль. По этой причине бит позиции символа 0 всегда должен быть нулем. Это означает, что символ 0 всегда передается в первой половине первого символа заголовка.

7

Таблица 1 — Отображение битов заголовка, битов данных и концевых битов на символы при соотношении Витерби 0,5

Номер символа Входные данные Бит позиции Бит полярности 0 Но 0 Но 21 символ заголовка на скорости 850 кб/с 1 Hi Но Hi 2 н2 Hi н0©н2 3 н3 н2 Н.,0Нз 16 Н-16 H15 H14®H16 17 Н-17 H16 Hi5®H17 18 Н-18 H17 Hi6®H18 19 Do Н18 Hi7®D0 20 Di Do Hi8®D1 21 d2 Di d0®d2 N символов данных на скорости переда-чи данных, например, 6,8 Мб/с N+17 DN-2 dn-3 DN-4®DN-2 N+18 dn-i DN-2 DN-3®DN-i N+19 To dn-i DN-2®T0 N+20 Ti To Dn_i©Ti

5.3.2 Структура символа

В модуляции BPM-BPSK символ способен переносить два бита информации: один бит используется для определения позиции пачки импульсов, а дополнительный бит используется для модуляции фазы (полярности) этой самой пачки.

Структура и синхронизация символа иллюстрируются на рисунке 5. Каждый символ должен состоять из целого числа возможных позиций элемента сигнала Л/_с длительностью Т_с каждая. Общая продолжительность символа, обозначенная как T_dsym, задается выражением T_dsym = Л/_СТ_С. Кроме того, каждый символ делится на два ВРМ-интервала, каждый длительностью 7"_врм = T_dsym/2, что делает возможной двоичную позиционную модуляцию.

Пачка импульсов формируется путем группировки Л/_срЬ последовательных элементов сигнала и имеет продолжительность T_burst = Л/_срЬТ_с. Расположение пачки импульсов в первой или второй половине символа обозначает один бит информации. Кроме того, фаза пачки импульсов (-1 или +1) используется для обозначения второго бита информации.

В каждом интервале символа должна передаваться единственная пачка импульсов. Тот факт, что длительность пачки импульсов, как правило, намного короче, чем длительность ВРМ, то есть Tburst ^<<: 7"врМ’ обеспечивает некоторое подавление помех многопользовательского доступа в форме временных скачков. Общее число продолжительностей пачек импульсов на протяжении одного символа /V_burst составляет /V_burst = T_dsym/T_burst. Чтобы ограничить значимость межсимвольной интерференции, вызванной многолучевым затуханием, пачки импульсов должны содержаться только в первой половине каждого Т_врм периода. Поэтому только первые Л/_Ьор = A/_burst/4 возможных позиций пачки импульсов являются кандидатами для скачка позиции пачки импульсов в каждом ВРМ-интервале. Каждая позиция пачки импульсов может меняться от символа к символу в соответствии с кодом псевдослучайной перестройки, как описано в разделе 5.4.

ГОСТ P 58082—2018

Таблица 2— Отображение битов заголовка, битов данных и концевых битов на символы при соотношении Витерби 1

Номер символа Входные данные Бит позиции Бит полярности 0 Но 0 Но 21 символ заголовка на скорости 850 кб/с 1 Hi Но Hi 2 н2 Hi н0©н2 3 н3 н2 Н.,0Нз 16 Н-16 H15 Н14®Н16 17 Н-17 H16 Hi5®H17 18 Н-18 H17 Hi6®H18 19 То Н18 Hi7®T0 20 Ti То Hi8®Ti 21 D0, Do Di 1/2 N символов данных на скорости пе-редачи данных, например, 6,8 Мб/с □2, d3 d2 D3 1/2 N+19 DN-6, DN-5 DN-6 °N-5 1/2 N+20 DN-4, DN-3 DN-4 DN-3 1/2 N+21 DN-2, DN-1 DN-2 Dn_i

5.3.3 Временные параметры PSDU

Зависимые от скорости передачи и синхронизации параметры блока PSDU сведены в таблицу 3. В пределах каждого канала {0:15} пиковая ЧПИ должна составлять 499,2 МГц. Этот темп соответствует наибольшей частоте, с которой совместимый передатчик должен излучать импульсы. Кроме того, средняя ЧПИ определяется как общее число импульсов, излучаемых за длительность символа, деленное на длительность символа. На протяжении преамбулы заголовка SHR-части сверхширокополосного кадра пиковая и средняя ЧПИ по существу одинаковы, поскольку импульсы излучаются равномерно в течение каждого символа преамбулы. Однако на протяжении части блока PPDU, содержащей данные, пиковая и средняя ЧПИ отличаются из-за группирования импульсов в последовательные длительности элементов сигнала.

Существуют две возможные длины кода преамбулы (31 или 127) и две средние ЧПИ (15,6 или

62,4 МГц). Совместимое устройство должно осуществлять поддержку длины кода преамбулы 31 и значение ЧПИ 15,6 МГц для PSDU, как показано в таблице 3. Использование длины кода 127 является опцией; при ее реализации значение ЧПИ должно составлять 62,4 МГц.

Сверхширокополосные каналы {4, 7, 11, 15} являются дополнительными и отличаются от других сверхширокополосных каналов большей пропускной способностью передаваемых сигналов (> 500 МГц). Эти каналы перекрывают каналы с меньшей пропускной способностью. Большая пропускная способность позволяет устройствам, работающим в этих каналах, передавать большую мощность (при фиксированном ограничении спектральной плотности мощности), и таким образом они могут достичь большей дальности связи. Большая ширина полосы импульсов предлагает повышенное сопротивление многолучевому затуханию. Кроме того, большая пропускная способность ведет к более точной оценке расстояния. Допустимые скорости передачи данных, длина кода преамбулы, частоты повторения импульсов и временные параметры модуляции приведены в таблице 3. Каждый сверхширокополосный канал допускает несколько скоростей передачи данных, что достигается путем изменения количества элементов сигнала в пачке импульсов, в то время как общее количество возможных позиций пачек импульсов остается постоянным. Поэтому продолжительность символа T_dsym изменяется, чтобы получить заявленную скорость передачи символов и битов.

9

Рисунок 5 — Структура символа

Таблица 3 — Параметры, зависимые от скорости и синхронизации

Длина кода преамбулы Модуляция и кодирование Структура символа данных Данные Коэффициент Витерби Коэффициент Рида — Соломона Полный коэффициент коррекции ошибок Число позиций пачки на символ ("burst) Число возможных скачков пачки ("hop) Число элементов сигнала на пачку (Л/срЬ) Число элементов сигнала на символ Длительность пачки 7burst (нс) Длительность символа Tdsim (нс) Частота символов (МГц) Скорость передачи битов (Мб/с) Средняя частота повторения импульсов (МГц) 31 0,5 0,87 0,44 32 8 128 4096 256,41 8205,1 0,12 0,11 15,60 31 0,5 0,87 0,44 32 8 16 512 32,05 1025,6 0,98 0,85 15,60 31 0,5 0,87 0,44 32 8 2 64 4,01 128,21 7,80 6,81 15,60 31 1 0,87 0,87 32 8 1 32 2 64,10 15,60 27,24 15,60 127 0,5 0,87 0,44 8 2 512 4096 1025,6 8205,13 0,12 0,11 62,40 127 0,5 0,87 0,44 8 2 64 512 128,21 1025,64 0,98 0,85 62,40 127 0,5 0,87 0,44 8 2 8 64 16,03 128,21 7,80 6,81 62,40 127 0,5 0,87 0,44 8 2 2 32 4,01 32,05 31,20 27,24 62,40

Максимальная ЧПИ составляет 499,2 МГц. Это максимальная частота в мегагерцах, на которой совместимый передатчик должен излучать импульсы. Максимальная ЧПИ также используется, чтобы получить длительность элемента сигнала Т_с по формуле Г_с = 1/Макс.ЧПИ. Величина Т_с составляет около 2 нс. Центральные частоты и полосы пропускания каналов приведены в таблице 11. Следует обратить внимание, что полоса пропускания необязательно обратно пропорциональна длительности элемента сигнала Т_с. Форма импульса и пропускная способность определены далее в 5.5.3.1.

ГОСТ P 58082—2018

Физический уровень сверхширокополосного радиоинтерфейса содержит несколько дополнительных скоростей передачи данных, длин кода преамбулы и ЧПИ. Таблица 3 описывает остальные временные параметры рисунка 5 для каждой разрешенной комбинации длины кода преамбулы и ЧПИ.

Параметр «длина кода преамбулы» обозначает длину кода преамбулы, которая будет использоваться в синхронизирующей части кадра данных. Этот код вместе с номером канала определяет комплексный канал. Индивидуальные коды, которые должны использоваться для каждого канала, приведены в таблице 6 (длина 31) и таблице 7 (длина 127).

Параметр «коэффициент Витерби» определяет коэффициент сверточного кода, применяемого к битам данных блока PSDU. Значение 1 указывает на то, что сверточное кодирование не применяется, в то время как значение 0,5 означает, что к битам данных блока PSDU применяется код с коэффициентом 1/2, как описано в 5.4.3.2.

Параметр «коэффициент Рида — Соломона» показывает коэффициент кода Рида — Соломона RS (63, 55), что составляет примерно 0,87. Код Рида — Соломона применяется ко всем битам данных блока PSDU, передаваемых физическим уровнем сверхширокополосного радиоинтерфейса. Кодирование Рида — Соломона описано далее в 5.4.3.1.

«Полный коэффициент прямой коррекции ошибок (FEC)» определяется произведением коэффициента Витерби и коэффициента Рида — Соломона и принимает значение 0,44 или 0,87.

Параметр «число позиций пачек импульсов на символ» (/V_burst) — это общее число возможных позиций пачек импульсов на длительности символа данных. /V_burst выбрано так, чтобы для каждого значения ЧПИ символ данных состоял из фиксированного числа длительностей пачек импульсов.

Параметр «число возможных скачков пачки» (Л/_Ьор)— это число позиций пачек импульсов, которые могут содержать активную пачку сверхширокополосных импульсов. Значение вычисляется как

^hop ^burst^-

Параметр «количество элементов сигнала в пачке» (Л/_срЬ) — это количество элементов сигнала длительностью Т_с в пачке импульсов длительностью T_burst. Каждая пачка состоит из большого числа последовательных элементов сигнала, как показано на рисунке 5. В зависимости от скорости передачи данных, которая будет использоваться при передаче блока PSDU, количество элементов сигнала в пачке импульсов изменяется, например, для низкой скорости передачи данных, пачка состоит из большего числа периодов элементов сигнала, чем для высокоскоростной передачи данных. В частности, значения Л/_срЬ были выбраны так, чтобы следующее было действующей скоростью передачи данных: (2 ■ Полный коэффициент коррекции ошибок)/(Л/_срЬ ■ /V_burst ■ Т_с).

Длительность пачки импульсов вычисляется как T_burst = Л/_срЬ ■ Т_с.

Длительность символа — это длительность модулированного и кодированного символа блока PSDU при радиопередаче, вычисляется следующим образом: T_dsym = /V_burst ■ T_burst.

Скорость передачи символов — величина, обратная длительности символа блока PSDU: 1/7^^.

Скорость передачи битов (Bit Rate) — это скорость передачи информации пользователя с учетом прямой коррекции ошибок, вычисляется следующим образом:

Bit Rate = 2 ■ (Полный коэффициент коррекции оши6ок)!Т_йв^_т.

Средняя ЧПИ — это средняя ЧПИ в течение PSDU-части кадра физического уровня и вычисляется следующим образом:

Средняя ЧПИ = N_cpi/T_dsym.

5.3.4 Временные параметры преамбулы

Из-за изменчивости длины кода преамбулы и ЧПИ существует несколько допустимых значений временных параметров символов преамбулы. Эти значения сведены в таблицу 4. В этом подпункте символ преамбулы определяется как форма сигнала, состоящая из одного полного повторения модулированного кода преамбулы (длиной 31 или 127). Подробности построения символа преамбулы для различных длин кода и ЧПИ приведены в 5.3.5. Для каждой целевой ЧПИ преамбула строится из кода преамбулы Cj путем вставки некоторого числа длительностей элемента сигнала между символами кода. Количество вставляемых длительностей элемента сигнала обозначается 8_L, и его значения для каждой длины кода и ЧПИ приведены в таблице 4, а подробности вставки — в 5.3.5.1.

Таблица 4 представляет временные параметры в части заголовка SHR кадра физического уровня сверхширокополосного радиоинтерфейса, в то время как в таблице 3 были представлены временные параметры для части блока PSDU кадра. Во-первых, следует обратить внимание, что преамбула отправляется с чуть более высоким значением ЧПИ по сравнению с приведенными в таблице 3 данными. Это обусловлено тем, что троичные коды длиной 31 или 127, которые используются в заголовке SHR, и количество элементов сигнала в заголовке SHR больше не являются степенью 2. Например, для ЧПИ 16 МГц

11

в каналах {0:3, 5:6, 8:10, 12:14) пиковое значение ЧПИ во время преамбулы составляет 31,2 МГц и соответствующее значение средней ЧПИ во время преамбулы —16,10 МГц. Среднее ЧПИ во время передачи данных (блок PSDU) — 15,60 МГц. Остальные пиковые и средние значения ЧПИ для других необязательных сверхширокополосных каналов и необязательной длины кода 127 перечислены в таблице 4.

Таблица 4 — Параметры преамбулы

Длина кода С, Пиковая ЧПИ (МГц) Средняя ЧПИ (МГц) Дельта длины 8l Количество элементов сигнала на символ Продолжительность символа rpsym(Hc) Базовая скорость млн симв./с 31 31,2 16,1 16 496 993,59 1,01 127 124,8 62,89 4 508 1017,63 0,98

Базовая скорость символов определяется как скорость, с которой передаются символы преамбулы. Базовая скорость, соответствующая значению ЧПИ по умолчанию 16,10 МГц, составляет 1 млн симв./с. Эта скорость символов соответствует длительности символов преамбулы T_psym 993,59 нс.

Таблица 5 — Кадр-зависимые параметры

Параметр Описание Значение Канал Номер канала физического уровня сверхширокополосного радиоинтерфейса с 1 по 15 PRF ГГЛГ mean Средняя ЧПИ (МГц) 16,1 62,89 No Количество элементов сигнала на символ преамбулы 496 508 ^"psym Длительность символа преамбулы (нс) 993,6 1017,6 Л/sync Количество символов в синхронизирующей последовательности пакета От 64 до 4096 ^"sync Длительность синхронизирующей последовательности пакета (мкс) От 63,6 до 4069,7 От 65,1 до 4168,2 Wsfd Количество символов в разделителе начала кадра 8 (или 64) ^sfd Длительность разделителя начала кадра (мкс) 7,9 (или 63,6) 8,1 (или 65,1) Л/рге Число символов в преамбуле SHR От 72 до 4104 (или от 128 до 4160) ^"pre Длительность преамбулы SHR (мкс) От 71,5 до 4077,7 (или от 127,2 до 4133,3) От 73,3 до 4176,3 (или от 319,5 до 4422,6) Л/CCA-PHR Количество мультиплексированных символов преамбулы в заголовке физического уровня 4 или 32 Л/cCA-data Количество мультиплексированных символов преамбулы в поле данных Tpre / (4 ' ^dsym/M)

Примечание — Значения в скобках применяются к скорости передачи данных 110 кб/с.

Наконец, для каждого сверхширокополосного кадра, состоящего из синхронизирующего заголовка (SHR), разделителя начала кадра (SFD), заголовка физического уровня (PHR) и поля данных существуют четыре возможные длительности заголовка SHR. Это происходит из-за четырех возможных длин поля синхронизации SYNC в заголовке SHR, как описано в разделе 5.3.5. Поле синхронизации SYNC состоит из повторения символов преамбулы. Количество повторений символов преамбулы может быть 64, 1024 или 4096 или принимать необязательные значения 128, 256, 512, 1536 или 2048. Эти различные длины поля синхронизации SYNC приводят к различной длительности сверхширокополосного кадра. Связь между длиной поля синхронизации и длительностью кадра показана в таблице 5. После вставки разделителя SFD (SFD может быть длиной 8 или 64 символа преамбулы) общая длина заголов-

ГОСТ P 58082—2018

ка SHR (в символах преамбулы) составляет Л/_рге, как показано в таблице 5, а это, в свою очередь, ведет к возможной длительности заголовка SHR, обозначенной как Т_рге. После создания заголовка SHR кадр дополняется заголовком PHR, длина которого /V_hdr составляет 16 символов, а длительность обозначается как T_hdr. Значения параметров длительности кадра приведены в таблице 5.

5.3.5 Синхронизирующий заголовок (SHR)

Преамбула SHR должна добавляться перед заголовком физического уровня (PHR), чтобы помочь алгоритму приемника с установкой автоматической регулировки усиления, выбором разнесения антенн, получением синхронизации, грубым и точным восстановлением частоты, синхронизацией пакета и кадра, оценкой канала и определением переднего фронта сигнала для определения расстояния.

В настоящем подпункте определяются четыре различные обязательные преамбулы: преамбула по умолчанию, короткая преамбула, средняя преамбула и длинная преамбула. Какую преамбулу использовать при передаче кадра, определяется уровнем приложения.

Рисунок 6 показывает структуру преамбулы SHR. Преамбула может быть разделена на две отдельные части: поле SYNC (синхронизация пакета, оценка канала и последовательность измерения расстояния (ranging sequence) и поле SFD (последовательность — разделитель начала кадра). Длительности этих частей приведены в таблице 5. Подпункты 5.3.5.1 и 5.3.5.2 детализируют разные части преамбулы.

SHR Переменная (от 72 до 4104 символов или от 128 до 4160 символов для дополнительной низкой

скорости 110 кб/с) SYNC SFD от 64 до 4096 символов 8 или 64 символа

SFD для всех скоростей >0,8 Мб/с

S; S, • • • Si 0 Si 0 -Si Si 0 0 Sj SFD для дополнительной низкой скорости 110 кб/с 0 Si 0 -s. 1 Si 0 0 -s. 0 Sj 0 -s 1 -s. 1 0 0 -s. -s. 0 0 Si 0 Si Si

-м- > I I

Рисунок 6 — Структура преамбулы SHR

5.3.5.1 Поле синхронизации (SYNC) заголовка синхронизации (SHR)

Каждая сеть, работающая на одном из физических каналов сверхширокополосного радиоинтерфейса {1—15}, идентифицируется также кодом преамбулы. Код преамбулы используется для построения символов, которые составляют часть SYNC преамбулы SHR, как показано на рисунке 6.

Физический уровень сверхширокополосного радиоинтерфейса поддерживает две длины кода преамбулы: кодовая длина 31 и дополнительная кодовая длина 127. Каждый код преамбулы — это последовательность кодовых символов, составленных из троичного алфавита {-1,0,1} и выбранных для использования на физическом уровне сверхширокополосного радиоинтерфейса из-за своих идеальных свойств периодической автокорреляции. Кодовые последовательности длиной 31 показаны в таблице 6, а кодовые последовательности длиной 127 показаны в таблице 7, где они пронумерованы от 1 до 24 (Cj, i = 1,2, ... 24). Первые 8 кодов (индекс 1—8) —длиной 31, а оставшиеся 16 (индекс 9—24) — длиной 127. Выбор, какие коды могут быть использованы в каждом из каналов, ограничен, и конкретное назначение кодов сделано в таблицах 6 и 7. А именно, последний столбец в каждой таблице указывает набор номеров каналов, разрешенных для использования кода. Такое ограничение кодов обеспечивает, чтобы коды с наименьшей взаимной корреляцией использовались в том же канале. Кроме того, 8 из

13

кодов длиной 127 зарезервированы для использования только с частными протоколами измерения расстояния и не используются при нормальной работе. Это ограничение также указано в третьем столбце таблицы 7.

Таблица 6 — Троичные коды длиной 31

Номер кода Кодовая последовательность Номер канала3) 1 -0000+0-0+++0+-000+-+++00-+0-00 1, 8, 12 2 0+0+-0+0+000-++0-+—00+00++000 1, 8, 12 3 -+0++000-+-++00++0+00-0000-0+0- 2, 5, 9, 13 4 0000+-00-00-++++0+-+000+++00-0- 2, 5, 9, 13 5 -0+-00+++-+000-+0+++0-0+0000-00 3, 6, 10, 14 6 ++00+00—+-0++-000+0+0-+0+0000 3, 6, 10, 14 7 +0000+-0+0+00+000+0++—0-+00-+ 4, 7, 11, 15 8 0+00-0-0++0000-+00-+0++-++0+00 4, 7, 11, 15 а) Коды с номерами от 1 до 6 могут также быть использованы для каналов 4, 7, 11 и 15 (то есть каналов с полосой пропускания шире, чем 500 МГц), если желательны межканальные связи.

Таблица 7 — Троичные коды длиной 127

Номер кода Кодовая последовательность Номер канала3) 9 9 +00+000-0-00--+0+0+00-+-++0+0000++-000+00-00-0-+0+0-0-+++0++000+-0+00-0++-0+++00-+00+0+0-0++-+-+000000+00000-+0000-0 - 000--+ 1—3, 5, 6, 8—10, 12—14 10 00 +++0-+00+00+000000-000-00-000-0+-+0-0+-0-+00000+-00++0-0+00--+00++-+0+-0+0000-0-0-0-++-+0+00+0+000-+0+++000—+++0000+++0- 1—3, 5, 6, 8—10, 12—14 11 -+-0000+00-00000-0+0+0+-0+00+00+0-00-+++00+000-+0+0-0000+++++-+0+—0+-0++—0-000+0-+00+0+—000-000000-+00+-0++000++-00++-0-0 1—3, 5, 6, 8—10, 12—14 12 -+0++000000-0+0-+0—+-++00-+0++0+0+0+000-00-00-+00+-++000-+-0-++0-0++++0-00-0++00+0+00++-00+000+-000-0—+0000-0000—0+00000+— 1—3, 5, 6, 8—10, 12—14 13 +000—0000—++0-0-0++++++0+0-00-+0++00++-0++0+-+0-00+00-0—000-+-00+0000-0++-00000+-0-000000-00-+-++-+000-0+0+0+++-00—00+0+000 1—15; только DPS 14 +000++0-0+0-00+-0-+0-00+0+0000+0+-0000++00+0+++++-+0-0+-0—+0++--000—0+000+0+0-+-000000+-+-0-00++000-00+00++-00-++-00-00000 1—15; только DPS 15 0+-00+0-000-++0000—++000+0+-0-+00-+000—0-00—0—+++-+0-++00+-++0+00000+0-0+++-00+00+000-0000+00—+0++0+0+0-00-0-+-0+0++00000 1—15; только DPS 16 ++0000+000+00+-0+-++0-000-00+-0+00++000+++00+0+0-0-+-0-0+00+00+0++—+00++-+0+-0-+000000-0-0000-+0-00+00000+-++000-0-+0+0 1—15; только DPS 17 +-000-0-0000+-00000+000000+-+-++0-0+0+00+-00+++0-++0-00+0- +000++0+++-0-0+0+-0-00-00+000-++0000+0++-+-00+0+0+-00-0- 000+00+ 4, 7, 11, 15 18 —0+++0000+++—000+++0+-000+0+00+0+-++-0-0-0-0000+0-+0+-++00+— 00+0-0 00++-+00000+-0-+0-0+-+0-000-00-000-000000+00+00+-0+00++ 4, 7, 11, 15 19 -0-++00-000++++0-+00+-000000-000—+0+00+-0+000-0—++0-+0—+0+-+++++0000-0+0+-000+00+++-00-0+00+00+0-+0+0+0-00000—00+0000-+-0 4, 7, 11, 15

ГОСТ P 58082—2018

Окончание таблицы 7

Номер кода Кодовая последовательность Номер канала3) 20 -+00000+0-0000-0000+-0-000-+000+00-00+++0+00++0-00-0 0-0++++++ - 0-+-000++-+00+-00-00-000+0+0+0++0+-00++-+—0+-0+0-000000++0+- 4, 7, 11, 15 21 +0+00-00-+++0+0+0-000+-++-+-00-000000-0-+00000-++0-0000+00-+-000- -0-00+00-0+-+0++0-00++++0+-00-0+0++0-0++++-0++-0000-000+000 1—15; только DPS 22 0-00-++—00-++00+00-000 00—++0-+-+000000-+-0+0+000+0—000—++0+— 0- +0-0+-+++++0+00++0000-+0+0000+0+00-0+-0-+00-0+0-0++000+0000 1—15; только DPS 23 000++0+0-+-0-00-0+0+0++0+-00+0000-000+00+00-+++0-0+00000+0++-+00++-0+-+++-0-00-0-000+-00+-0-+0+000++—0000++-000-0+00-+000 1—15; только DPS 24 +0+-0-000++-+00000+00-0+-0000-0-000000+0—+0+-++00+— ++0+00+00+0-0-+-0-0+0+00 000+++++00+0-+00—000-0++-+0— +00+000+0000++0 1—15; только DPS а) Коды с номерами с 9 по 13 могут также быть использованы для каналов 4, 7, 11 и 15 (то есть каналов с полосой пропускания шире, чем 500 МГц), если желательны межканальные связи.

Следует обратить внимание, что присвоение кодов преамбулы каналам было сделано так, чтобы разрешить межканальные связи. Другими словами, имеется возможность, чтобы прибор, работающий на широкополосном канале {4, 7, 11 или 15}, мог общаться с устройством по каналу, с которым его рабочий канал пересекается.

При использовании i-ro троичного кода поле SYNC должно состоять из N_Sy_nc повторений символа S|, где S| — это код С|, расширенный по дельта-функции 8_L длиной L, указанной в таблице 4. Операция расширения, где код С| расширяется до длительности символа преамбулы, приведенной в таблице 4, описывается математически выражением

S| =С| ® 5_l (п)

_s , s I¹    П    =    0

8, (п) = 1

^Ly '    [0    л    =    1,2 ...L-1,

где оператор «®» обозначает произведение Кронекера. После выполнения операции Кронекера символ преамбулы формируется, как показано на рисунке 7, где L - 1 нулей вставлены между каждым троичным элементом С|.

Коэффициент расширения L, количество элементов сообщения на символ, длительность символа преамбулы 7"_psym и базовая скорость передачи символов для разных каналов приведены в таблице 4.

Рисунок 7 — Построение символа Sj из кода Cj

5.3.5.2 Разделитель начала кадра (SFD) заголовка синхронизации (SHR)

Чтобы установить синхронизацию кадра, должен быть добавлен разделитель начала кадра (SFD). Физический уровень сверхширокополосного радиоинтерфейса использует короткий разделитель для

«обязательной» (по умолчанию) и средней скоростей передачи данных и длинный разделитель для дополнительной низкой скорости передачи данных 110 кб/с, как показано на рисунке 6. Короткий разделитель SFD должен быть троичным кодом [0 +10-1+100 -1], расширенным с помощью дельтафункции 81_(п) аналогично символам преамбулы Sj, где самый левый бит должен передаваться первым. Дополнительный длинный разделитель должен быть получен в результате аналогичного расширения последовательности [0+1 0-1 +1 00-1 0+1 0-1 +1 00-1 -1 00+1 0-1 0+1 0+1 000-1 0-1 0-1 00 +1 0-1 -1 0-1 +1 0 00 0+1 +1 0 0-1 -1 -1 +1 -1 +1 +1 0 00 0 +1 +1]. Следует обратить внимание, что длинный разделитель SFD в восемь раз длиннее, чем короткий, и состоит из 64 символов преамбулы, только 32 из которых активны, а другие 32 — нули. Структура заголовка SHR и двух возможных разделителей начала кадра показаны на рисунке 6.

5.3.6 Заголовок физического уровня (PHR)

Заголовок физического уровня, показанный на рисунке 8, должен быть добавлен после синхронизирующей преамбулы. Заголовок состоит из 19 битов и передает получателю информацию, необходимую для успешного декодирования пакета. Заголовок содержит информацию о скорости передачи данных, используемой для передачи блока PSDU, длительность преамбулы текущего кадра и длину подлежащих передаче данных. Кроме того, шесть битов контроля четности используются для дополнительной защиты заголовка PHR против ошибок канала.

Бит 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 R1 R0 L6 L5 L4 L3 L2 L1 L0 RNG EXT pi Р0 С5 С4 СЗ С2 С1 СО Скорость передачи данных Длина кадра Ранжирующий пакет Расширение заголовка Длитель ность преамбулы Биты контроля четности (исправления одной и обнаружения двух ошибок)

Рисунок 8 — Назначение битов заголовка PHR

Заголовок PHR должен передаваться с использованием модуляции BPM-BPSK, описанной в 5.4. Заголовок PHR должен передаваться с номинальной скоростью 850 кб/с для всех скоростей передачи данных 850 кб/с и выше и с номинальной скоростью 110 кб/с при низкой номинальной скорости передачи данных 110 кб/с.

5.3.6.1 Поля заголовка PHR «скорость передачи», «длина», «пакет измерения расстояния», «расширение», «длительность преамбулы»

Поле «скорость передачи данных» должно состоять из двух битов (R1, R0), которые указывают на скорость передачи данных полученного блока PSDU. Биты R1-R0 устанавливаются согласно таблице 9. По умолчанию биты R1-R0 должны быть установлены в значение 01, поскольку это единственная обязательная скорость передачи данных, которая поддерживается в совместимой реализации физического уровня сверхширокополосного радиоинтерфейса. Поддержка других скоростей передачи данных, указанных в таблице 9, является опциональной.

Поле «длина кадра», L6-L0, должно быть беззнаковым 7-битовым целым числом, указывающим число октетов в блоке PSDU, передачу которого подуровень MAC в настоящее время запрашивает у физического уровня.

Бит «пакет измерения расстояния» (Ranging Packet bit, RNG), если имеет значение 1, указывает на то, что текущий кадр является кадром измерения расстояния. В противном случае он устанавливается в 0.

Бит «расширение заголовка» (Header Extension bit, EXT) зарезервирован для будущего расширения PHR. Этот бит должен быть равен 0.

Поле «длительность преамбулы», Р1-Р0 представляет собой длину (в символах преамбулы) части SYNC заголовка синхронизации (SHR). Р1-Р0 устанавливаются согласно таблице 8. По умолчанию параметр «длительность преамбулы» устанавливается 01, что соответствует длине поля синхронизации 64 символов преамбулы.

ГОСТ P 58082—2018

Содержание

1    Область применения.................................................................1

2    Нормативные ссылки.................................................................1

3    Термины, определения и сокращения...................................................2

3.1    Термины и определения...........................................................2

3.2    Сокращения.....................................................................3

4    Обзор.............................................................................4

4.1    Компоненты.....................................................................4

4.2    Не подпадает под стандарт........................................................4

4.3    Система........................................................................5

4.4    Структура документа.............................................................5

5    Спецификации физического уровня.....................................................5

5.1    Общие замечания................................................................5

5.2    Режим метки по умолчанию для сверхширокополосного радиоинтерфейса

с высокой частотой повторения импульсов...........................................6

5.3    Формат блока PPDU..............................................................6

5.4    Модуляция физического уровня сверхширокополосного радиоинтерфейса................18

5.5    Радиочастотные требования к физическому уровню сверхширокополосного

радиоинтерфейса...............................................................22

5.6    Метки времени и единицы измерения времени.......................................25

6    Основной формат сообщения.........................................................25

6.1    Структура сообщений и правила обработки.........................................25

6.2    Последовательность проверки кадра (FCS)..........................................26

7 Однонаправленная связь — блинк-посылка.............................................27

7.1    Кодирование кадров блинк-посылок с идентификаторами меток

по ГОСТ Р ИСО/МЭК 15963 ....................................................... 27

7.2    Кодирование кадров блинк-посылок с идентификатором метки по [18]...................30

8    Двухсторонняя связь — информационные сообщения....................................33

8.1    Информационные сообщения.....................................................33

8.2    Работа двусторонней связи.......................................................35

Приложение А (справочное) Использование [19] и настоящего стандарта для приложений RTLS. ... 43

Приложение ДА (справочное) Термины и определения из международного документа [15].........52

Приложение ДБ (справочное) Перечень изменений ссылок в настоящем стандарте относительно

ИСО/МЭК 24730-62:2013 и объяснения причин изменений.....................54

Приложение ДВ (справочное) Сведения о соответствии ссылочных национальных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных

в примененном международном стандарте..................................56

Библиография........................................................................57

ГОСТ P 58082—2018

Таблица 8 — Значения поля «длительность преамбулы»

Р1-Р0 Длина поля синхронизации SYNC в символах (S) 1 64 10 1024 11 4096

Поле «длительность преамбулы» предназначено для использования во время операций измерения расстояния и используется приемником кадра физического уровня, чтобы помочь определить, на котором символе преамбулы физический уровень сверхширокополосного радиоинтерфейса получил и начал отслеживать преамбулу. Приемник может использовать поле «длительность преамбулы», чтобы установить значение длительности собственной преамбулы на основании полученного значения при передаче пакета измерения расстояния АСК. Факультативные значения 128, 256, 512, 1536 и 2048 не могут быть закодированы в заголовке физического уровня PHR, но могут быть выяснены в приемнике путем подсчета количества символов полученной преамбулы. Если используется одно из этих дополнительных значений, кодирование заголовка PHR должно быть ближайшим меньшим значением длины.

Таблица 9 — Номинальные скорости передачи данных

R1-R0 Скорость передачи данных (мб/с) 00 0,11 01 0,85 10 6,81 11 27,24

5.3.6.2 Контрольные биты SECDED заголовка PHR

Поле SECDED (битов четности для исправления единичной и обнаружения двойной ошибки), С5-С0, является набором из шести битов контроля четности, которые используются для защиты заголовка PHR от ошибок, вызванных шумами и нарушениями канала. Биты поля SECDED — это простой блочный код Хэмминга, который позволяет исправлять одну ошибку и обнаруживать две ошибки на приемнике. Значения битов поля SECDED зависят от битов 0—12 заголовка PHR и рассчитываются следующим образом:

СО = XOR (R0, R1, L0, L2, L4, L5, EXT, Р1)*

Cl = XOR (R1, L2, L3, L5, L6, RNG, EXT, Р0)

С2 = XOR (R0, L0, LI, L5, L6, RNG, EXT)

СЗ = XOR (L0, LI, L2, L3, L4, RNG, EXT)

С4 = XOR (Р0, Р1)

С5 = XOR (R1, R0, L6, L5, L4, L3, L2, LI, L0, RNG, EXT, Р1, Р0, С4, СЗ, С2, С1, СО)

5.3.7 Поле данных

Поле данных является последним компонентом блока PPDU и кодируется, как показано на рисунке 9.

Рисунок 9 — Процесс кодирования поля данных

XOR — исключающее ИЛИ.

17

Введение

Эта серия стандартов определяет единый протокол радиоинтерфейса для систем позиционирования, используемых в управлении активами, и имеет целью обеспечить совместимость и способствовать интероперабельности продуктов на растущем рынке RTLS.

Настоящий документ устанавливает сверхширокополосный радиоинтерфейс с высокой частотой повторения импульсов как технический стандарт для систем позиционирования в реальном времени, которые работают в международно доступных сверхширокополосных частотных диапазонах и которые предназначены для обеспечения точного позиционирования (например, в пределах нескольких десятков сантиметров) с частыми обновлениями (например, один раз в секунду).

Системы позиционирования в реальном времени являются беспроводными системами, способными определять местонахождение предмета в любом месте определенного пространства (локальные, региональные, глобальные) в текущий момент времени или близко к реальному времени. Положение определяется путем измерений физических свойств радиоканала связи.

Концептуально существуют четыре классификации RTLS:

-    позиционирование актива через спутник— требует прямой видимости, точность — до 10 метров;

-    позиционирование актива в контролируемой зоне, например на складе, территории предприятия, в аэропорте — интересующая территория оборудуется приборами, точность — до 3 метров;

-    позиционирование активов в более ограниченной зоне — интересующая территория оборудуется приборами, точность — до десятков сантиметров;

-    позиционирование актива на земной поверхности — с помощью наземных приемников, охватывающих большое пространство (например, вышек сотовой связи), точность — 200 метров.

Следует упомянуть еще два метода позиционирования объекта, которые, скорее, в действительности относятся к технологии радиочастотной идентификации (RFID), а не RTLS:

-    позиционирование активов, основанное на том, что актив в определенное время прошел точку А и не прошел точку В;

-    позиционирование актива благодаря подаче сигнала самонаведения, посредством которого человек с ручным устройством может найти актив.

Метод обнаружения заключается в идентификации и определении местонахождения, как правило, через мультилатерацию.

Типы:

-    системы определение расстояния по времени распространения сигнала;

-    амплитудная триангуляция;

-    разница времени прибытия (TDOA);

-    сотовая триангуляция;

-    спутниковая мультилатерация;

-    угол прибытия.

Настоящий стандарт определяет протокол радиоинтерфейса, необходимый для создания систем RTLS, использующих сверхширокополосный радиосигнал с высокой частотой повторения импульсов, который является механизмом сигнализации физического уровня сверхширокополосного радиоинтерфейса (на основе И31) и использует высокую частоту повторения импульсов (ВЧПИ) 16 или 64 МГц и комбинацию пакетно-позиционной модуляции (ВРМ) с двоичной фазовой манипуляцией (BPSK).

Дополнительные пояснения текста стандарта приведены в сносках и выделены курсивом.

IV

ГОСТ Р 58082-2018 (ИСО/МЭК 24730-62:2013)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Информационные технологии СИСТЕМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ (RTLS)

Часть 62

Сверхширокополосный радиоинтерфейс с высокой частотой повторения импульсов

Information technology. Real time locating systems (RTLS). Part 62.

High rate pulse repetition frequency Ultra Wide Band (UWB) air interface

Дата введения — 2019—01—01

1    Область применения

Настоящий стандарт определяет радиоинтерфейс для систем позиционирования в реальном времени (RTLS), используя механизм сигнализации физического уровня сверхширокополосного радиоинтерфейса (основанный на Г131). Эта схема модуляции, используя высокую частоту повторения импульсов 16 или 64 МГц и комбинацию пакетной-позиционной модуляции (burst position modulation, ВРМ) с двоичной фазовой манипуляцией (binary phase-shift keying, BPSK), обеспечивает очень высокий уровень эффективности с полностью когерентным приемником.

В дополнение к определению протокола радиоинтерфейса на основе модуляции физического уровня настоящий стандарт определяет протокол радиоинтерфейса, исходя из передаваемых по радиоканалу сообщений. Этот протокол радиоинтерфейса поддерживает простую однонаправленную передачу базовой блинк-посылки, которая может быть использована для RTLS на основе однонаправленного позиционирования методом измерения разницы времени прибытия (TDOA), где мобильные метки периодически передают блинк-посылки, которые получает инфраструктура, состоящая из ряда фиксированных узлов считывания.

Этот протокол также опционально поддерживает двухстороннюю связь и двухстороннее измерение расстояния между устройствами считывания и метками RTLS. Поддержка двухстороннего измерения расстояния требует дополнительного включения сверхширокополосного приемника в метку и сверхширокополосных передатчиков в инфраструктуру считывания.

Обязательный по умолчанию рабочий режим обеспечивает взаимодействие между метками и инфраструктурой различных изготовителей, а наличие нескольких дополнительных возможностей (опций) предлагает разработчику инфраструктуры гибкость, чтобы адаптировать поведение системы в целом к конкретным потребностям применения.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р ИСО/МЭК 15963—2011 Информационные технологии. Радиочастотная идентификация для управления предметами. Уникальная идентисЬикаиия радиочастотных меток

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762-1—2011 Информационные технологии. Технологии автоматической идентисЬикаиии и сбора данных (АИСЛ). Гаомонизиоованный словарь. Часть 1. Общие термины в области АИСД

Издание официальное

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762-2—2011 ИнсЬоомаиионные технологии. Технологии автоматической идентисЬикаиии и сбора данных (АИСЛ). Гаомонизиоованный словарь. Часть 2. Оптические носители данных (ОНП)

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762-3—2011 ИнсЬоомаиионные технологии. Технологии автоматической идентисЬикаиии и сбора данных (АИСЛ). Гаомонизиоованный словарь. Часть 3. Радиочастотная идентификация

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762-4—2011 ИнсЬоомаиионные технологии. Технологии автоматической идентификации и сбора данных (АИСЛ). Гаомонизиоованный словарь. Часть 4. Общие понятия в области радиосвязи

Примечания

1    Ссылка на ISO/IEC/IEEE 8802-15-4 перенесена в библиографию [15], поскольку в приложении ДА настоящего стандарта приведены терминологические статьи из указанного документа, на которые содержится ссылка в разделе 2 ИСО/МЭК 24730-62.

2    ИСО/МЭК 24730-62:2013 содержит ссылку на ИСО/МЭК 19762 «Информационные технологии. Технологии автоматической идентификации сбора данных. Гармонизированный словарь (все части)» [ISO/IEC 19762 Information technology — Automatic identification and data capture (AIDC) techniques— Harmonized vocabulary — (all parts)]. На момент публикации ИСО/МЭК 24730-62:2013 действовал ИСО/МЭК 19762:2008, состоящий из пяти частей. На основе частей 1—4 ИСО/МЭК 19762:2008 были подготовлены идентичные национальные стандарты: ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762-1—2011, ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762-2—2011, ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762-3—2011, ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762-4—2011. На момент принятия настоящего стандарта версия ИСО/МЭК 19762:2008 отменена и действует новая версия международного стандарта [16], которая объединяет в одном документе все ранее опубликованные части и содержит русскую версию.

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и сокращения

3.1    Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762-1. ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762-2. ГОСТР ИСО/МЭК 19762-3. ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762-4. Г151. а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1    пачка импульсов (burst): Группа сверхширокополосных импульсов, имеющих место в последовательные периоды элемента сигнала.

3.1.2    комплексный канал (complex channel): Комбинация канала (на центральной радиочастоте) и троичной кодовой последовательности.

3.1.3    кадр (frame): Формат агрегированных битов, которые передаются вместе во времени.

3.1.4    гибридная модуляция (hybrid modulation): Модуляция, используемая на физическом уровне сверхширокополосного радиоинтерфейса, которая сочетает в себе двоично фазовую манипуляцию (BPSK) и пакетно-позиционную модуляцию (ВРМ), так что для демодуляции сигнала могут быть использованы как когерентные, так и некогерентные приемники.

3.1.5    период молчания (idle period): Период времени, в течение которого работа приемопередатчика не предусмотрена.

3.1.6    внутренний синхронизирующий сигнал (local clock): Внутренний синхронизирующий сигнал устройства.

ГОСТ P 58082—2018

3.1.7    средняя частота повторения импульса (частота PRF) [mean pulse repetition frequency (PRF)]: Полное число импульсов в символе, деленное на продолжительность символа.

3.1.8    подлежащие передаче данные (payload data): Информация, которая должна быть передана сообщением.

3.1.9    максимальная частота повторения импульса (частота PRF) [peak pulse repetition frequency (PRF)]: Максимальная частота, с которой физический уровень сверхширокополосного радиоинтерфейса передает импульсы.

3.1.10    кадр измерения расстояния (кадр RFRAME) [ranging frame (RFRAME)]: Сверхширокополосный кадр, содержащий в заголовке физического уровня набор битов измерения расстояния.

3.1.11    опорный маркер (маркер RMARKER) [ranging marker (RMARKER)]: Первый сверхширокополосный импульс первого бита заголовка физического уровня кадра измерения расстояния.

3.1.12    символ (symbol): Временной отрезок и порция переданного сигнала, которые логически рассматриваются как единичное событие передачи сообщения, передающее некоторое определенное число битов данных или повторяющуюся порцию синхронизирующего сигнала.

3.2 Сокращения

АРУ — автоматическая регулировка усиления (AGC);

API — прикладной программный интерфейс;

ВРМ — пакетно-позиционная модуляция;

BPSK —двоичная фазовая манипуляция;

CRC — контроль циклическим избыточным кодом;

DPS —динамический выбор преамбулы;

DSN — номер пакета данных;

FCS — контрольная последовательность кадра;

FEC — прямая коррекция ошибок;

ВЧПИ — высокая частота повторения импульсов (HRP);

РСЛОС — регистр сдвига с линейной обратной связью (LFSR);

НЧПИ — низкая частота повторения импульсов (LRP);

МЗБ — младший значащий бит (LSB);

MAC — управление доступом к среде;

MSB — старший значащий бит;

PHR — заголовок физического уровня;

PHY — физический уровень;

PPDU — блок данных протокола (protocol data unit — PDU) физического уровня; PRBS — псевдослучайная двоичная последовательность;

ЧПИ —частота повторения импульса (PRF);

PSD — спектральная плотность мощности;

PSDU — блок служебных данных физического уровня;

RF — радиочастота;

RFID — радиочастотная идентификация;

RFRAME — кадр измерения расстояния;

RMARKER— маркер измерения расстояния;

RTLS — система позиционирования в реальном времени;

RX — прием или приемник;

SFD — разделитель начала кадра;

SHR —заголовок синхронизации, синхронизирующая преамбула; SNR — отношение сигнал/шум;

SYNC — синхронизация;

TDOA — разница во времени прибытия (радиосигнала);

TOF — время полета (распространения радиосигнала).

3

4 Обзор

4.1 Компоненты

Основные составные части системы позиционирования в реальном времени (RTLS) и взаимосвязь этих компонентов показаны на рисунке 1. Как показано на этом рисунке, метки взаимодействуют с инфраструктурой. Инфраструктура предоставляет прикладной программный интерфейс (API), через который приложение может контролировать систему RTLS и получать информацию о месте нахождения и состоянии меток.

Обязательные сообщения меток инфраструктуре Опциональные сообщения инфраструктуры меткам Рисунок 1 — Составные части системы RTLS

Как показано на рисунке 1, метки общаются с инфраструктурой через радиоинтерфейс. Как правило, радиоинтерфейс включает определение формы сигналов, форматов пакетов, а также команд и отчетов для обмена между метками и инфраструктурой. Это может быть представлено на уровневом подходе, как показано на рисунке 2. Подобные объяснения можно найти в других стандартах, например

в[Ш-

Метки    Инфраструктура

Рисунок 2 — Уровни радиоинтерфейса 4.2 Не подпадает под стандарт Проектирование инфраструктуры полностью оставлено разработчику, например плотность узлов считывания RTLS, то, как узлы считывания управляются и общаются друг с другом, развертывание инфраструктуры и тому подобное может быть разным в различных сценариях и для систем разных поставщиков. В типичных RTLS, чтобы определить местонахождение метки, по крайней мере три RTLS узла считывания должны получить блинк-посылку от метки и измерить время ее прибытия.

ГОСТ P 58082—2018

4.3    Система

После включения питания метка использует профиль по умолчанию, согласно которому она периодически посылает блинк-посылки. В каждой блинк-посылке метка сообщает свой физический адрес и дополнительную информацию о том, где и когда она может получать команды от инфраструктуры.

Инфраструктура может использовать время получения блинк-посылки несколькими синхронизированными узлами считывания, чтобы рассчитать местонахождение метки, используя механизмы TDOA.

Инфраструктура может принять решение (для меток с возможностью двухсторонней связи) скомандовать метке выполнить двустороннее измерение расстояния с рядом аналогичных по способностям узлов считывания в непосредственной близости. Отправляя команды метке в момент, когда метка слушает, инфраструктура может выбрать узлы считывания, с которыми метка выполняет двухстороннее измерение расстояния. Кроме того, инфраструктура может адаптировать поведение метки к фактическим условиям, таким как количество меток в радиусе действия, количество доступных инфраструктурных узлов и т. д.

Когда метка с двухсторонней связью теряет подключение к инфраструктуре, то есть не получает никаких команд в течение определенного времени, она возвращается к режиму по умолчанию — периодической отправке блинк-посылок.

4.4    Структура документа

Настоящий стандарт прежде всего определяет и устанавливает требования к модуляции физического уровня, затем определяет основной формат сообщения, после чего подробно определяет сообщения режима работы по умолчанию — с односторонней связью и сообщения факультативного режима работы — с двусторонней связью.

5 Спецификации физического уровня

5.1 Общие замечания

Сверхширокополосный физический уровень радиочастотного интерфейса с высокой частотой повторения импульсов (ВЧПИ) использует среднюю частоту повторения импульсов, которая номинально составляет 16 МГц или опционально 64 МГц. Форма сигналов сверхширокополосного физического уровня основана на схеме импульсной радиопередачи, использующей импульсы данных в ограниченной полосе частот. Сверхширокополосный физический уровень поддерживает два независимых рабочих диапазона:

-    низкочастотный, который состоит из четырех каналов и занимает спектр от 3,1 до 4,8 ГГц;

-    высокочастотный, состоящий из одиннадцати каналов и занимающий спектр от 6,0 до

10,6 ГГц.

В каждом канале поддерживаются как минимум два комплексных канала, которые имеют уникальные коды синхронизирующего заголовка (SHR) длиной 31 символ. Сочетание канала и кода преамбулы называется комплексным каналом.

Сочетание пакетно-позиционной модуляции (ВРМ) с двоичной фазовой манипуляцией — (BPSK) используется для поддержки как когерентных, так и некогерентных приемников, использующих общую схему сигнализации. Сочетание BPM-BPSK используется для модуляции символов, где каждый символ состоит из активной пачки сверхширокополосных импульсов. Различные скорости передачи поддерживаются за счет использования пачек переменной длины.

Рисунок 3 показывает последовательность этапов обработки, используемых для создания и модулирования пакета. Последовательность действий, указанных здесь для передатчика, используется в качестве основы для объяснения создания сверхширокополосного сигнала. Следует обратить внимание, что часть рисунка 3, относящаяся к приемнику, является справочной и предназначена только в качестве ориентира к основным шагам, которые любой совместимый сверхширокополосный приемник должен реализовать для успешного декодирования передаваемого сигнала.

5

Бит

данных Рисунок 3 — Прохождение сигнала*

5.2    Режим метки по умолчанию для сверхширокополосного радиоинтерфейса

с высокой частотой повторения импульсов

По умолчанию рабочие параметры для метки должны быть следующими:

-    диапазоном по умолчанию, который используется меткой, должен быть канал 5. Он имеет центральную частоту 6489,6 МГц. Этот диапазон широко приемлемый и подходящий для использования во многих регионах мира;

-    там, где национальные правила запрещают передачу в пределах этого диапазона по умолчанию, в качестве альтернативы может быть использован другой сверхширокополосный канал вместе со связанным с ним кодом преамбулы согласно таблице 6;

-    номинальная используемая меткой ЧПИ должна быть 16 МГц;

-    по умолчанию кодом преамбулы, используемым меткой для передачи блинк-посылок, должен быть код преамбулы 3;

-    по умолчанию длина преамбулы должна составлять 256 символов. Если эта длина преамбулы не поддерживается меткой, в качестве альтернативы может быть использована преамбула длиной 1024 символа;

-    по умолчанию скорость передачи данных должна быть 850 кб/с;

-    по умолчанию периодичность отправки блинк-посылок должна составлять три секунды;

-    к этому значению должны быть применены случайные колебания так, чтобы метки с близкими частотами кристаллов синхронизации не оставались длительное время заблокированными вследствие коллизии передачи.

5.3    Формат блока PPDU

Рисунок 4 показывает формат сверхширокополосного кадра, который состоит из трех основных компонентов: синхронизирующего заголовка (SHR), заголовка физического уровня (PHR) и блока сервисных данных физического уровня (PSDU). Для удобства структура пакетов блока PPDU представлена так, что крайнее левое поле, как написано в настоящем стандарте, должно быть передано или получено первым. Все многооктетные поля должны передаваться или приниматься, начиная с младшего значащего октета, а каждый октет должен передаваться или приниматься, начиная с младшего значащего бита (LSB). Тот же порядок передачи должен применяться к полям данных.

Преамбула заголовка SHR идет первой, за ней следует заголовок PHR и, наконец, блок PSDU. Преамбула заголовка SHR всегда отправляется на базовой для кода преамбулы скорости. Заголовок PHR передается с номинальной скоростью 850 кб/с для всех скоростей передачи данных выше 850 кб/с и с номинальной скоростью 110 кб/с для номинальной скорости передачи данных 110 кб/с. Блок PSDU отправляется с желаемой скоростью передачи данных информации, как определено в таблице 3 — параметры, зависящие от скорости и синхронизации.

На рисунке 3 SECDED — код с исправлением одной и обнаружением двух ошибок.