ПРИЕМНАЯ АППАРАТУРА БАЗОВОЙ СТАНЦИИ СИСТЕМЫ РАДИОСВЯЗИ С КОДОВЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ Российский патент 1998 года по МПК H04B7/26 

Изобретение относится к области радиосвязи и может найти применение в системах связи с кодовым разделением каналов.

Известна приемная аппаратура центральной станции (ЦС) асинхронно-адресной системы связи (ААСС) "Колос" (Пышкин И.М. и др. Системы подвижной радиосвязи. -М.: Радио и связь, 1986, с. 101), содержащая n приемников, подключенных к антенне через мостовые блоки и антенные распределители, недостатком которой является низкая устойчивость к структурным помехам при ее использовании в ААСС с широкополосными сигналами.

Известна система множественного доступа с кодовым разделением каналов, разработанная фирмой Qualcomm ("Обоснование применимости систем множественного доступа с кодовым разделением (СДМА) применительно к цифровым сотовым системам и персональным сотовым сетям", USA, Qualcomm, May, 1992). В этой системе базовая (центральная) станция (БС) содержит n приемников, каждый из которых принимает сигнал от своей подвижной абонентской станции (АС).

Уровень взаимных (структурных) помех на БС в этой системе снижается за счет использования адаптивной регулировки мощности сигналов АС. Недостатками такой системы являются низкая пропускная способность, обусловленная необходимостью обмена служебными командами между БС и АС в процессе регулировки мощности сигналов АС, а также жесткие требования, предъявляемые к точности установки градаций мощности.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является приемная аппаратура центральной станции ААСС "Брелок-1", разработанная Воронежским НИИ связи (Техническое описание "Комплекс аппаратуры ААСС "Брелок-1", Воронеж, 1979).

Структурная схема прототипа приведена на фиг.1, где обозначено: 1 - приемное устройство, 2 - согласующее устройство, 3 - анализатор уровней принимаемых сигналов.

Входом устройства является вход согласующего устройства 2, выходы которого соединены с соответствующими приемниками 1. Информационные выходы приемников 1 являются выходами аппаратуры, другие выходы приемников 1 соединены со входами анализатора уровней 3, выход которого является выходом аппаратуры.

Работает устройство следующим образом. Входная смесь, содержащая сигналы от АС, через согласующее устройство 2 подается на входы приемников 1. В каждом из приемников 1 осуществляется обработка сигнала одной из n АС. Сигналы с выходов приемников 1 подаются на входы блока 3, где измеряются уровни принимаемых сигналов и принимается решение о том, какие из принимаемых сигналов могут оказывать недопустимое мешающее влияние на прием слабых сигналов от удаленных АС. Информация об измеренных уровнях с выхода анализатора уровней 3 подается на выход приемной аппаратуры и далее поступает на передатчик ЦС, который доводит ее до соответствующих АС. В АС по этим командам осуществляется регулировка мощности передатчиков.

Недостатками прототипа являются низкая пропускная способность системы, обусловленная необходимостью передачи служебных сигналов, инерционность системы, жесткие требования к точности установки градаций мощности передатчиков АС, большое число градаций мощности и аппаратурная сложность их реализации, а также наличие ограничений на минимально допустимое расстояние между ЦС и АС, обусловленное конечным числом градаций мощности передатчиков АС.

Для устранения этих недостатков в приемную аппаратуру, содержащую n приемников, согласующее устройство, анализатор уровней принимаемых сигналов, введено n блоков режекции мощных структурных помех, n формирователей опорного сигнала, n блоков управления, n коммутаторов, (n - 1) анализаторов уровней принимаемых сигналов, причем n выходов согласующего устройства соединены с соответствующими n линейками, каждая из которых содержит блок режекции мощных структурных помех, одна группа входов которого соединена с выходами формирователя опорных сигналов, вторая группа входов соединена с выходами блока управления, выход блока управления соединен с третьим входом коммутатора, первый вход которого соединен с выходом блока режекции, второй вход коммутатора объединен со входом блока режекции и соединен с соответствующим выходом согласующего устройства, выход коммутатора соединен со входом приемника, один выход которого соединен со входом анализатора уровней принимаемого сигнала, а второй выход соединен с первой группой входов всех n блоков управления и соответствующим входом каждого из (n-1) формирователей опорного сигнала, выходы анализатора уровней каждой линейки соединены со второй группой входов всех n блоков управления.

Структурная схема такого устройства представлена на фиг.2, где обозначено: 1 - приемники, 2 - согласующее устройство, 3 - блок режекции мощных структурных помех, 4 - формирователь опорного сигнала, 5 - блок управления, 6 - коммутатор, 7 - анализатор уровней принимаемых сигналов.

Вход согласующего устройства 2 является входом аппаратуры, а выходы согласующего устройства 2 соединены со входами n линеек, каждая из которых содержит последовательно соединенные блок режекции 3, коммутатор 6, приемник 1, анализатор уровней 7. Один из входов блока режекции 3 объединен со вторым входом коммутатора 6 и соединены с выходом согласующего устройства 2.

В состав каждой линейки входят также формирователь опорных сигналов 4, выходы которого соединены с первой группой входом блока режекции 3, и блок управления 5, выходы которого соединены со второй группой входов блока режекции 3. Один из выходов блока управления 5 соединен с третьим входом коммутатора 6. Один выход приемника 1 соединен с первой группой входов блоков управления 5 всех n линеек (входы "Сигнал синхронизации" (СС)) и со входами формирователей опорных сигналов 4 (n - 1) линейки (входы СС). Второй выход приемника 1 через анализатор уровней 7 соединен со второй группой входов блоков управления 5 всех n линеек (входы "Превышение порога" (ПП)).

Аппаратура работает следующим образом.

В системе используются шумоподобные фазоманипулированные сигналы (ФМ ШПС), работающие на одной несущей частоте и в общей полосе частот. В системе используется кодовое разделение каналов, при котором адресным признаком АС является структура ПСП.

Входная смесь со входа аппаратуры через согласующее устройство 2 подается одновременно на n линеек. В каждой из n линеек входная смесь поступает на первый вход коммутатора 6 непосредственно, а на второй вход через блок режекции 3, где осуществляется режекция мощных сигналов от близкорасположенных АС, приемники которых вошли в синхронизм со своими сигналами. Режекция структурных (внутрисистемных) помех в блоке режекции 3 данного приемника происходит с использованием опорного сигнала 4, с использованием команд о наличии или отсутствии синхронизации других (n-1)-го приемника аппаратуры со своими АС. Эти команды называем сигналами синхронизации (СС). Таким образом, на блок режекции 3₁ первой линейки поступают сигналы синхронизации от приемника 2, 3, . .., n, т.е. команды CC₂,...CC_n. Команды CC, формируемые в каждом из приемников, со второго его выхода поступают также на вторые входы блока управления 5 каждой из линеек.

С выхода коммутатора 6 сигнал поступает на приемник 1. Сигнал, принятый каждым из приемников, измеряется по уровню в анализаторе уровней 7 (например, путем сравнения с выбранным порогом). Информация об уровнях принятых сигналов, о превышении или непревышении установленного порога (ПП), с выхода данного приемника поступает на блок управления 5 всех других линеек. В том случае когда в аппаратуре ни один из приемников не принял мощный сигнал, входная смесь поступает на входы всех приемников непосредственно. При этом блок управления 5 обеспечивает подключение выхода согласующего устройства 2 через коммутатор 6 на вход приемника.

В том случае если измеренный в анализаторе уровней 7 уровень сигналов, принятых приемниками, вошедшими в синхронизм со своими АС, оказался недопустимо большим и может оказать мешающее влияние на прием сигналов от более удаленных абонентов, в каждой из линеек, блок управления 5 подключает с помощью коммутатора 6 вход приемника, не вошедшего в синхронизм, к выходу блока режекции 3. В блоке режекции 3 с помощью опорных сигналов, формируемых в формирователях опорных сигналов 4, происходит режекция мощных сигналов других приемников, вошедших в синхронизм.

Таким образом, в предлагаемой аппаратуре базовой станции обеспечивается одновременный прием сигналов от ближних АС, разброс уровней которых меньше базы (Б) ШПС. В этом случае уровень структурных помех не превышает допустимого значения, а сигналы разделяются по форме.

После вхождения в синхронизм приемников с ближними АС, в том случае если уровень их сигналов оказался недопустимо большим и не позволяет другим приемникам, принимающим сигналы от более удаленных АС, войти в синхронизм, эти мощные сигналы режектируются на входах этих, других, приемников, что обеспечивает возможность работы аппаратуры БС как с ближними, так и с удаленными АС.

Применение такого решения позволяет либо отказаться от регулировки мощности передатчиков АС, либо сократить число градаций мощности передатчиков АС и снизить требования к точности установки градации мощности. Это приведет к увеличению пропускной способности системы связи с кодовым разделением каналов, т. к. использование регулировки мощности и большого числа ее градаций требует больших временных затрат по обмену служебной информацией, делает систему инерционной.

В аппаратуре обеспечивается независимая работа каждой из АС со своим приемником без получения служебной информации от базовой станции. Режекция мощных сигналов на входах приемников, принимающих более слабые сигналы, снимает ограничения на минимально допустимые расстояния между АС и ЦС, что повышает оперативно-тактические характеристики системы.

Рассмотрим аппаратурную реализацию некоторых блоков.

Структурная схема блока режекции 3 приведена на фиг.3, где обозначено: 31 - перемножитель (модулятор), 32 - режекторный фильтр, 33 - перемножитель (ремодулятор), 34 - полосовой фильтр, настроенный на частоту несущей и имеющий полосу, равную полосе частот передаваемого ШПС, 35 - аттенюатор, 36 - элемент задержки, 37 - коммутатор, 38, 39 - регулируемые элементы задержки (используются при необходимости).

Каждый блок режекции (например 3₁) содержит (n-1) идентичные линейки, подключенные ко входу блока режекции 3 через регулируемый элемент задержки 39. На каждую линейку подается свой опорный сигнал (ОС), так, на 1-ю ячейку подается OC₂ - опорный сигнал, обеспечивающий свертку ШПС, передаваемого для второго приемника 1₂, а на n-ю ячейку подается OC_n - опорный сигнал, обеспечивающий свертку ШПС, передаваемого для приемника 1_n.

Кроме того, на каждую линейку с выхода блока управления 5 подается соответствующая команда включения линейки (ВК). В блоке режекции 3 эти команды используются для управления коммутаторами 37. На вход линейки поступает входная смесь, содержащая полезный ШПС 1, предназначенный для данного приемника 1₁ и сумма мешающих ШПС от других АС. На вход первой линейки с выхода блока управления 5 поступает команда ВК₂. В том случае если ВК₂ принимает значение "0", коммутатор 37₁ подключает вход линейки на ее выход через элемент задержки 36₁, в том случае если ВК₂ принимает значение "1", вход линейки подключается к ее выходу (выходу коммутатора 37₁) через последовательно соединенные блоки 31₁-37₁.

На второй вход блока 31₁ подается OC₂ с выхода формирователя 4, при этом OC₂ является синхронным с ШПС₂, передаваемым АС₂ для приемника 1₂. За счет перемножения с синхронным опорным сигналом ШПС₂ сворачивается в узкополосный сигнал, который режектируется в блоке режекции 32₁. В то же время остальные ШПС, входящие в состав входной смеси, проходят на выход перемножителя 33₁ практически без искажений, т.к. в перемножителе 31₁ на них накладывается манипуляция по закону OC₂, а в перемножителе 33₁ она снимается за счет перемножения с тем же OC₂.

Входная смесь, из которой исключен ШПС₂, фильтруется в фильтре 34₁ и через аттенюатор 35 поступает на вход коммутатора 37₁.

Остальные линейки работают аналогичным образом.

Регулируемые элементы задержки 38 и 39 используются для обеспечения синхронности входных и опорных ШПС, элемент задержки 36 используется для обеспечения одинакового времени прохождения сигналов по обеим ветвям блока режекции 3. Это делается для того, чтобы подключение или отключение блоков 31-35, осуществляющих режекцию мощных помех, не приводило к нарушению синхронизма в приемнике 1₁.

Приемник 1 может быть выполнен так, как показано в авт.св. N 300946, кл. H 03 C 3/40. В этом случае структурная схема передатчиков АС должна соответствовать структурной схеме передатчика по авт.св. N 300946.

На фиг.6 представлена структурная схема приемника 1, где обозначено: 61 - устройство синхронизации, 62, 66 - умножитель (ремодулятор), 63 - формирователь ортогональной ПСП, 64 - устройство фазирования, 65 - генератор опорной ПСП, 67, 69 - полосовой фильтр, 68 - фазовый детектор.

При таком исполнении приемника 1 сигнал синхронизации (СС), необходимый для работы заявляемой аппаратуры, формируется устройство синхронизации 61, выход которого является выходом приемника 1, команда СС может принимать значения "1" или "0". С выхода блока 67 сигнал подается на анализатор уровней 7₁, где свернутый сигнал детектируется и сравнивается с порогом. На выходе анализатора уровней 7₁ формируется команда ПП (превышение порога), которая может принимать значение "1" или "0" в зависимости от превышения или непревышения порога соответственно.

Формирователь опорных сигналов 4₁, входящий в состав первой линейки и формирующего OC₁ для блока режекции 3₁, состоит из (n-1) независимых устройств, каждое из которых формирует свой опорный сигнал OC. На каждое из устройств поступает своя команда СС и в каждом из устройств используются свои генераторы ПСП, аналогичные генераторам ПСП соответствующих приемников (1₂.. .1_n).

Структурная схема одного устройства (см. фиг.4), входящего в состав ФОС 4, показана на примере устройства, формирующего OC₂. На фиг.4 обозначено: 41 - генератор частоты гетеродина, 42 - формирователь ортогональной ПСП, 43 - генератор ПСП, 44 - фазовращатель на 90^o, 45, 46 - перемножитель (модулятор), 47 - сумматор, 48 - регулируемый элемент задержки.

Устройство построено аналогично передатчику по авт.св. N 300946 с тем отличием, что синхронизация блоков 42 и 43 осуществляется не с помощью устройства фазирования, а с использованием сигналов синхронизации (СС), поступающих на их входы через регулируемый элемент задержки 38, используемый для обеспечения синфазности входных и опорных сигналов в блоке режекции 3.

Структурная схема блока управления 5 представлена на фиг.5, где обозначено: 51 - схема И, 52 - схема ИЛИ, 53 - инвертор, 57 - ключ.

Поясним работу блока управления на примере блока 5₁, входящего в состав первой линейки.

Команды ПП и СС с каждого анализатора уровней 7 и приемника 1 подаются на схемы И 51. Команда, формируемая на выходе схемы И 51₁, на которую подаются команды ПП₁ и СС₁ данного приемника 1₁, находящегося в одной линейке с блоком управления 5₁, через инвертор 53 подается на ключ 54. Ключ 54 открывается в том случае, если данный приемник 1₁ не вошел в синхронизм и уровень принятого им сигнала не превысил порог. Схемы И 51₂-51_n, на которые подаются команды ПП и СС от приемников 1₂ - 1_n, формируют команды включения линеек ВК₂ - ВК_n, которые подаются на входы блока режекции 3₁. Таким образом, если приемник вошел в синхронизм и уровень принятого им сигнала превысил порог, то включается соответствующая ему линейка в блоке 3, а коммутатор 6 подключит блок 3 к входу приемника в том случае, если хотя бы одна из ВК примет значение "1".

Коммутатор 6 является типовым элементом и может быть выполнен, например, на микросхеме 564КП1, представляющей собой набор ключей, при этом использующий два ключа, выходы которых объединены. На управляющий вход одного из ключей команда подается непосредственно, а на другой - через инвертор.

Анализатор уровней 7 может быть выполнен в виде последовательно соединенных детектора и схемы сравнения с фиксированным порогом.

Изобретение относится к области радиосвязи и может найти применение в системах связи с кодовым разделением каналов. Предлагаемая аппаратура позволяет повысить помехоустойчивость системы, так как отпадает необходимость передачи служебной информации, снижаются требования к точности установки градаций мощности передатчиков АС, снижается число градаций мощности. Предлагаемая система состоит из n линеек. Каждая линейка содержит блок режекции мощных структурных помех 3, первая группа входов которого соединена с выходами формирователя опорных сигналов 4, вторая группа входов соединена с выходами блока управления 5. Выход блока режекции 3 соединен с первым входом коммутатора 6, второй вход которого соединен со входом блока режекции 3 и с одним из n выходов согласующего устройства 2, третий вход коммутатора 6 соединен с выходом блока управления 5, а выход коммутатора 6 соединен со входом приемника 1, один выход которого соединен с одним из входов первой группы входов блока управления 5 всех линеек и с одним из входов формирователей опорных сигналов 4 (n - 1) линеек. Второй выход приемника 1 через анализатор уровней принимаемых сигналов 7 соединен с одним из входов второй группы входов блока управления 5 всех n линеек. 6 ил.

Приемная аппаратура базовой станции системы радиосвязи с кодовым разделением каналов, содержащая n приемников, блок согласования, анализатор уровней принимаемых сигналов, отличающаяся тем, что введены n блоков режекции мощных структурных помех, n формирователей опорных сигналов, n блоков управления, n коммутаторов и n - 1 анализаторов уровней принимаемых сигналов, причем приемная аппаратура базовой станции выполнена в виде n линеек, в каждой из которых выходы формирователя опорных сигналов соединены с первой группой входов блока режекции мощных структурных помех, вторая группа входов которого соединена с выходами блока управления, выход блока режекции мощных структурных помех соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого объединен с одним из входов блока режекции мощных структурных помех и соединен с одним из n выходов блока согласования, третий вход коммутатора соединен с выходом блока управления, а выход коммутатора - с входом приемника, один выход которого соединен с одним из входов первой группы входов блоков управления n линеек и одним из входов формирователей опорных сигналов (n - 1) линейки, другой выход приемника через анализатор уровней принимаемых сигналов соединен с одним из входов второй группы входов блока управления n линеек.