УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ НЕОРТОГОНАЛЬНОГО ШУМА ДЛЯ СИСТЕМЫ СВЯЗИ МДКР Российский патент 2002 года по МПК H04B17/00 H04J13/02 

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится, в общем случае, к приемному устройству и способу для систем связи МДКР и, в частности, к устройству и способу измерения мощности неортогонального шума принимаемого канального сигнала.

Уровень техники
В системах связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР) для разделения каналов используются ортогональные коды. В частности, на прямой линии связи обычно применяется способ синхронного МДКР, который позволяет разделять пользователей при помощи ортогональных кодов. В условиях отсутствия многолучевого распространения между каналами, использующими различные ортогональные коды, не существует помех. Даже в условиях многолучевого распространения поддерживается ортогональность между соответствующими каналами в отношении составляющих многолучевого сигнала. Поэтому, хотя некоторые из сигналов, поступающих на соответствующие тракты, действуют как помеха, большинство сигналов не действуют как помеха.

Соответственно, для реализации эффективной системы связи МДКР необходимо точное измерение составляющих сигнала, действующих как помеха, т.е. мощности неортогонального шума. Измеренную мощность неортогонального шума можно использовать для определения отношения сигнал/помеха (ОСП) с целью регулировки коэффициентов усиления трактов приемного устройства.

Способ измерения мощности неортогонального шума изложен в патенте US 5559790 (в дальнейшем "патент '790"). Согласно изложенному способу измерения неортогонального шума определенный ортогональный код из доступных ортогональных кодов для прямой линии связи не назначается прямой линией связи. Базовая станция посылает на мобильные станции информацию о неназначенном ортогональном коде. Затем мобильные станции сжимают сигнал, принимаемый по каналу прямой линии связи, с помощью назначенных ортогональных кодов и вычисляют энергетическую составляющую сжатого канального сигнала с целью детектирования составляющей неортогонального шума.

В конфигурации, описанной в патенте '790, поскольку для измерения мощности неортогонального шума прямой линии связи назначается определенный ортогональный код, данный ортогональный код нельзя использовать на других каналах. Таким образом, данный ортогональный код нельзя использовать даже, когда для повышения производительности прямой линии связи требуются дополнительные ортогональные коды. Кроме того, в стандарте IS-95 для измерения мощности неортогонального шума невозможно использовать определенный ортогональный код.

В патенте US 5754533 изложен другой способ измерения неортогонального шума, согласно которому приемное устройство оценивает энергию, детектированную путем сжатия сигнала, принимаемого на канале с низкой мощностью сигнала, как составляющую (или мощность) неортогонального шума. В данном случае канал с низкой мощностью сигнала является синхроканалом IS-95. Однако согласно этому способу измерения неортогонального шума оценивается значение, полученное сложением составляющей сигнала данных синхроканала, вне зависимости от того, насколько низок его уровень, с мощностью неортогонального шума. Таким образом, нельзя точно измерить мощность неортогонального шума.

Сущность изобретения
Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа измерения в приемном устройстве составляющей неортогонального шума, входящей в состав сигнала, передаваемого передающим устройством в системе связи МДКР.

Другая задача настоящего изобретения заключается в создании устройства и способа измерения составляющей неортогонального шума на основании шаблона повторения для канала, в котором осуществляется повторная передача одних и тех же данных, в системе связи МДКР.

Еще одна задача настоящего изобретения заключается в создании устройства и способа измерения составляющей неортогонального шума на основании шаблона повторения для низкоскоростного канала трафика в системе связи МДКР.

Для решения этих задач предложено устройство детектирования неортогонального шума для системы связи МДКР. Устройство содержит сжиматель для сжатия множественных канальных сигналов, включая заданный канал, с помощью ортогонального кода, назначенного заданному каналу, на котором в течение заданной длительности первого символа, по меньшей мере, два раза повторяется один и тот же второй символ с целью генерирования сжатых повторяющихся символов; генератор сигнала разности для приема сжатых вторых символов и генерирования сигнала разности между принимаемым в данный момент вторым символом и вторым символом ранее принятого сигнала; и детектор шума для преобразования сигнала разности в значение энергии с целью генерирования сигнала неортогонального шума.

Краткое описание чертежей
Вышеупомянутые и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из нижеследующего подробного описания, приведенного в сочетании с прилагаемыми чертежами, в которых:
фиг. 1 представляет собой схему канального передающего устройства для передачи составляющей неортогонального шума в системе связи МДКР в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения;
фиг. 2 иллюстрирует символьную структуру канала, используемого при измерении мощности неортогонального шума в канальном передающем устройстве, изображенном на фиг.1;
фиг.3 представляет собой схему канального приемного устройства для измерения мощности неортогонального шума в системе связи МДКР в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения;
фиг.4А и 4Б представляют собой схемы канального передающего устройства и канального приемного устройства для измерения мощности неортогонального шума в системе связи МДКР в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения;
фиг. 5 представляет собой схему приемного устройства мобильной станции для определения команды управления мощностью в зависимости от мощности неортогонального шума в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения;
фиг.6 представляет собой схему тракта, изображенного на фиг.5, в соответствии с первым вариантом реализации настоящего изобретения;
фиг.7 иллюстрирует схему объединения символов и измерения ОСП, изображенную на фиг.5, когда тракты имеют конструкцию, изображенную на фиг.6;
фиг.8 представляет собой схему тракта, изображенного на фиг.5, в соответствии со вторым вариантом реализации настоящего изобретения;
фиг.9 иллюстрирует схему объединения символов и измерения ОСП, изображенную на фиг.5, когда тракты имеют конструкцию, изображенную на фиг.8;
фиг.10 иллюстрирует приемник для измерения мощности неортогонального шума в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения.

Подробное описание преимущественного варианта реализации
Настоящее изобретение направлено на измерение мощности неортогонального шума, действующего как шум помехи в отношении соответствующих трактов в системе связи МДКР. Для каждого из описываемых вариантов реализации предположим, что канальное приемное устройство прямой линии связи, предназначенное для приема сигнала, выдаваемого канальным передающим устройством прямой линии связи, измеряет неортогональный шум, входящий в состав принимаемого сигнала.

Хотя в прямой линии связи соответствующие каналы во избежание помех подвергаются расширению с помощью ортогональных кодов, вследствие многолучевого распространения некоторые сигналы могут действовать как помеха. В данном случае сигнал помехи представляет неортогональную составляющую, и точное измерение составляющей неортогонального шума играет важную роль в разработке приемника. Соответственно для измерения составляющей неортогонального шума согласно данному варианту реализации используется канал прямой линии связи, на котором передаются одни и те же данные (т.е. все нули или все единицы), не содержащие конкретную информацию (данные и речь). Можно также использовать низкоскоростной канал трафика, на котором повторяется один и тот же символ данных. Например, канал прямой линии связи, на котором повторяются одни и те же данные без какой-либо конкретной информации, может представлять собой канал пилот-сигнала, а низкоскоростной канал, на котором повторяется один и тот же символ данных, может представлять собой синхроканал. Соответственно согласно способу измерения неортогонального шума, отвечающему настоящему изобретению, в качестве ортогональных кодов для разделения каналов могут назначаться все доступные ортогональные коды системы. Таким образом, согласно настоящему способу нет необходимости специально выделять один или несколько ортогональных кодов для измерения составляющей неортогонального шума, как это делается в соответствии с предшествующим уровнем техники.

На фиг. 1 изображены канальное передающее устройство для прямой линии связи и три канала, а именно канал пилот-сигнала, не несущий конкретную информацию в системе IS-95, низкоскоростной синхроканал, на котором повторяются одни и те же символы, и канал трафика.

Согласно фиг. 1 канал пилот-сигнала содержит все "0" (т.е. не несет никакой конкретной информации). Расширитель 102 умножает пилот-сигнал на ортогональный код для канала пилот-сигнала с целью генерирования пилот-сигнала, расширенного ортогональным кодом. Синхроканал несет информацию синхроканала, но выводит данные на низкой скорости, 1,2 Кбит/с. Сигнал, передаваемый по синхроканалу со скоростью 1,2 Кбит/с, кодируется кодером 104. В качестве кодера 104 можно использовать сверточный кодер со скоростью кодирования R= 1/2. В этом случае сигнал синхроканала со скоростью 1,2 Кбит/с кодируется в 2,4 Ксмв/с (символов в секунду). Символьный повторитель 106 дважды повторяет символы синхроканала, поступающие с выхода кодера 104. Перемежитель 108 перемежает символы синхроканала, поступающие с выхода символьного повторителя 106, во избежание пакетной ошибки. В качестве перемежителя 108 можно использовать блочный перемежитель. Расширитель 110 умножает сигнал синхроканала, поступающий с выхода перемежителя 108, на ортогональный код, назначенный синхроканалу, с целью генерирования сигнала синхроканала, расширенного ортогональным кодом.

Прямая линия связи также включает в себя каналы трафика, которые устанавливают отдельную линию связи между базовой станцией и данной мобильной станцией с целью передачи данных и речи, а также канал поискового вызова (пейджинговый канал), который является общим каналом, используемым, когда базовая станция осуществляет поисковый вызов данной мобильной станции до установления вызова. В данном случае канал для передачи фактических данных называется каналом трафика. В системе МДКР существуют различные каналы трафика для передачи речевых, текстовых, факсимильных данных, данных изображения и движущегося изображения. Согласно данному варианту реализации предполагается, что канал трафика является каналом поискового вызова. Скорость передачи данных на канале трафика составляет 19,2 Ксмв/с или 9,6 Ксмв/с.

Канал поискового вызова представляет собой канал для передачи фактических данных на мобильную станцию и выводит данные на более высокой скорости, чем синхроканал. Сигнал, передаваемый со скоростью 9,6 Кбит/с (или 4,8 Кбит/с) по каналу поискового вызова, кодируется кодером 114, для чего можно использовать сверточное кодирование со скоростью R=1/2. В этом случае сигнал канала поискового вызова со скоростью 9,6 Кбит/с (или 4,8 Кбит/с) кодируется в символы со скоростью 19,2 Ксмв/с (или 9,6 Ксмв/с). Символьный повторитель 116 один раз (или два раза) повторяет символы канала поискового вызова, поступающие с выхода кодера 114. Перемежитель 118 перемежает символы канала поискового вызова, поступающие с выхода символьного повторителя 116, во избежание пакетной ошибки. В качестве перемежителя 118 можно использовать блочный перемежитель. Расширитель 120 умножает сигнал канала поискового вызова, поступающий с выхода перемежителя 118, на ортогональный код, назначенный каналу поискового вызова, с целью генерирования сигнала канала поискового вызова, расширенного ортогональным кодом.

Из вышеизложенного следует, что конечная скорость передачи символов синхроканала равна 4,8 Ксмв/с, что в четыре раза меньше скорости передачи символов (19,2 Ксмв/с) на канале трафика. Соответственно, для согласования скоростей передачи данных, символы, имеющие малый период, повторяются 4 раза. Теперь опишем способ эффективного измерения составляющей неортогонального шума применительно к синхроканалу, на котором повторяются одни и те же символы. Согласно способу, отвечающему настоящему изобретению, приемное устройство прямой линии связи измеряет составляющую неортогонального шума с использованием синхроканала, на котором повторяются одни и те же символы.

На фиг.2 изображен синхроканал прямой линии связи IS-95, который подвергается сжатию ортогональным кодом. Согласно фиг.2 сжатые символы S_(n,1),..., S_(n,4) составляют один единичный символ синхроканала, который соответствует 4 символам, имеющим малый период. Иными словами, когда один символ синхроканала передается со скоростью 4,8 Ксмв/с, и один символ канала трафика передается со скоростью 19,2 Ксмв/с, четыре символа канала трафика могут быть переданы в течение длительности одного символа синхроканала. Символ синхроканала будем именовать первым символом, а символ канала трафика будем именовать вторым символом. Все 4 вторых символа, которые укладываются в длительность первого символа, т.е. символа синхроканала, имеют одно и то же значение. Поэтому вычитание значений первых двух вторых символов из значений следующих двух символов, имеющих малый период, всегда дает нуль. Однако в случае, когда символы синхроканала искажены сигналами помехи, то, вычисляя эту разность, т.е. разность между первыми двумя вторыми символами и последующими двумя символами, можно детектировать составляющую неортогонального шума.

Вычисление производится в соответствии с нижеприведенным уравнением (1). Составляющую неортогонального шума можно вычислить из принятого сигнала синхроканала следующим образом:
Мощность неортогонального шума = (I_2n-I_2n-1)²+(Q_2n-Q_2n-1)², (1)
где I_n и Q_n представляют собой значения символа, соответственно, для синфазного (I) и квадратурного (Q) канала принимаемого комплексного сигнала.

На фиг.3 изображен приемник для измерения составляющей неортогонального шума с использованием уравнения (1). Согласно фиг.3 сжиматель 311 умножает принимаемый сигнал на ортогональный код, назначенный данному каналу, с целью сжатия сигнала, расширенного ортогональным кодом. Данный канал может представлять собой канал, не несущий конкретной информации, или низкоскоростной канал, на котором повторяются одни и те же данные. Согласно данному варианту реализации предполагается, что данный канал является синхроканалом (т.е. каналом с низкой скоростью передачи данных).

В этом случае сжиматель 311 сжимает принимаемый расширенный сигнал синхроканала, умножая принимаемый сигнал на ортогональный код, назначенный синхроканалу. Накопитель 313 накапливает сигналы синхроканала (или первые символы), поступающие с выхода сжимателя 311, в течение каждого периода символа канала трафика. В данном случае длительность одного символа синхроканала (или первого символа) может равняться длительности четырех символов канала трафика (или вторых символов), т.е. S_(n,1), S(_n,2), S_(n,3) и S_(n,4), изображенных на фиг.2. Схема задержки 315 задерживает выходной сигнал накопителя 313 на один период символа. Вычитатель 317 вычитает текущее значение символа синхроканала, полученное на выходе накопителя 313, из предыдущего значения символа синхроканала, полученного на выходе схемы задержки 315, с целью вычисления разности двух символов. Квадратор 319 возводит в квадрат значение разности двух символов, полученное на выходе вычитателя 317, с целью детектирования мощности составляющей шума. Субдискретизатор 321 субдискретизирует составляющую неортогонального шума, полученную на выходе квадратора 319, по конкретным символам. Кроме того, субдискретизатор 321 выбирает из выходного сигнала квадратора 319 мощность неортогонального шума по конкретным символам. Таким образом, в случае, представленном на фиг.2, значение, определяемое в соответствии с разностью символов S_(n,1) и S_(n,2), не выбирается в качестве мощности неортогонального шума. Квадратор 319 выбирает мощность неортогонального шума, детектированную на границе длительностей символов (например, S_(1,4) и S_(2,1); S_(2,4) и S_(3,1); ...; S_(n,4) и S_(1,1). Фильтр 323 осуществляет полосовую фильтрацию мощности неортогонального шума, поступающей с выхода субдискретизатора 321. Для достижения нужной ширины полосы фильтр 323 можно формировать из фильтров, имеющих импульсную характеристику бесконечной длительности (БИХ) и импульсную характеристику конечной длительности (КИХ).

В ходе работы приемник, представленный на фиг.3, принимает групповой сигнал, сжатый псевдослучайным шумом (ПШ), и умножает сигнал на ортогональный код для синхроканала с целью его сжатия и преобразования в сигнал единичных символов посредством сжимателя 311 и накопителя 313. В данном случае единичный символ становится символом канала трафика, а не символом синхроканала. Поэтому символ синхроканала делится на четыре канала трафика и накапливается. Сигналы, преобразованные в единичные символы, поступают на схему задержки 315 и вычитатель 317. Вычитатель 317 вычисляет разность между текущим символом и предыдущим символом, задержанным в схеме задержки 315. Значение, полученное на выходе вычитателя 317, будучи составляющей неортогонального шума, поступает на квадратор 319, который вычисляет мощность неортогонального шума. Чтобы получить мощность неортогонального шума, квадратор 319 возводит в квадрат значения разностей для синфазного I и квадратурного Q каналов. Субдискретизатор 321 выбирает выходной сигнал квадратора 319 в блоках из двух символов с целью выбора сигнала неортогонального шума. В данном случае субдискретизатор 321 не должен выбирать мощность неортогонального шума, вычисленную на границе между символами синхроканала. При смене символов синхроканала (например, S_(1,4) и S_(2,1)) значение символа изменяется. Поэтому энергия, детектированная в этот момент времени, не является чистой мощностью неортогонального шума. Таким образом, субдискретизатор 321 выбирает только ту мощность неортогонального шума, которая детектируется в течение длительности одного и того же символа синхроканала. Выходной сигнал субдискретизатора 321 поступает на фильтр 323, который регулирует ширину полосы составляющей неортогонального шума. Фильтр 323 осуществляет полосовую фильтрацию составляющей неортогонального шума с целью вывода значения неортогонального шума в течение конкретных периодов.

Хотя описание относится к случаю измерения составляющей неортогонального шума с использованием низкоскоростного канала, на котором повторяются одни и те же данные, тот же способ измерения можно применять и в случае, когда передатчик передает конкретный шаблон без повторения одних и тех же данных (например, всех нулей или всех единиц). Это изображено на фиг.4А и 4Б.

Прежде всего опишем работу передатчика, изображенного на фиг.4А. Канал 401, на котором осуществляется передача, представляет собой канал, имеющий низкую скорость передачи данных, 1,2 Кбит/с. Сигнал, передаваемый со скоростью 1,2 Кбит/с по низкоскоростному каналу, кодируется кодером 402, в качестве которого можно использовать сверточный кодер с R=1/2. В этом случае сигнал, передаваемый с низкой скоростью, 1/2 Кбит/с, кодируется в символы со скоростью 2,4 Ксмв/с. Символьный повторитель 403 повторяет два раза символы низкоскоростного канала, поступающие с выхода кодера 402, чтобы выдавать 4,8 К символов в секунду. Перемежитель 404 перемежает символы низкоскоростного канала, поступающие с выхода символьного повторителя 403, во избежание пакетной ошибки. В качестве перемежителя 404 можно использовать блочный перемежитель. Умножитель 406 умножает выходной сигнал перемежителя 404 на выходной сигнал генератора шаблона 405. В данном случае генератор шаблона 405 и умножитель 406 образуют схему вставки. Расширитель 408 умножает сигнал низкоскоростного канала, поступающий с выхода умножителя 406, на ортогональный код, назначенный низкоскоростному каналу для генерирования сигнала, расширенного ортогональным кодом.

Теперь опишем работу приемника, изображенного на фиг.4Б. Сжиматель 411 умножает принимаемый сигнал на ортогональный код, назначенный данному каналу, с целью сжатия принимаемого от передатчика сигнала, расширенного ортогональным кодом. Накопитель 412 накапливает сигналы низкоскоростного канала, поступающие с выхода сжимателя 411, в течение периодов одного символа. В данном случае накопитель 412 накапливает символы низкоскоростного канала, накапливая сигнал, сжатый в течение длительности одного символа низкоскоростного канала, в виде единичной длительности символа высокоскоростного канала. Генератор шаблона 413 генерирует тот же шаблон, что и генератор шаблона 405 в передатчике. Умножитель 414 умножает выходной сигнал накопителя 412 на выходной сигнал генератора шаблона 413. В данном случае умножитель 414 и генератор шаблона 413 образуют детектор шаблона. Схема задержки 415 задерживает выходной сигнал умножителя 414 на один период символа. Вычитатель 416 вычитает текущее значение символа низкоскоростного канала, полученное на выходе умножителя 414, из предыдущего значения символа низкоскоростного канала, полученного на выходе схемы задержки 415, с целью вычисления разности двух символов. Квадратор 417 возводит в квадрат значение разности двух символов, поступающее с выхода вычитателя 416, с целью детектирования мощности неортогонального шума. Субдискретизатор 418 субдискретизирует мощность шума, поступающую с выхода квадратора 417. Кроме того, субдискретизатор 418 выбирает из выходного сигнала вычитателя 417 мощность неортогонального шума по конкретным символам. В этом случае субдискретизатор 418 не должен выбирать составляющие неортогонального шума, генерированные на границе символов низкоскоростного канала. Фильтр 419 осуществляет полосовую фильтрацию мощности неортогонального шума, выдаваемой субдискретизатором 418. Для достижения нужной ширины полосы фильтр 419 можно формировать из фильтров, имеющих импульсную характеристику бесконечной длительности (БИХ) и импульсную характеристику конечной длительности (КИХ).

В ходе работы принимаемый сигнал, представляющий собой групповой сигнал, сжатый посредством ПШ, мультиплексируется ортогональным кодом для синхроканала с целью сжатия посредством сжимателя 411, и сжатые символы низкоскоростного канала преобразуются и накапливаются в виде единичной длительности символа высокоскоростного канала посредством накопителя 412. Сигналы, преобразованные в единичные символы, умножаются в умножителе 414 на тот же шаблон, который используется в передатчике. Выходной сигнал умножителя 414 параллельно поступает на схему задержки 415 и вычитатель 416. Вычитатель 416 вычитает текущий символ из предыдущего символа, поступающего с выхода схемы задержки 415, с целью вычисления разности двух символов. В данном случае значение разности, поступающее с выхода вычитателя 416, будучи составляющей неортогонального шума, поступает в квадратор 417, который вычисляет мощность неортогонального шума. Чтобы получить мощность неортогонального шума, квадратор 417 возводит в квадрат разность значений для синфазного I и квадратурного Q каналов. Субдискретизатор 418 выполняет функцию детектирования выходного сигнала квадратора 417 в блоке из двух символов. Выходной сигнал субдискретизатора 418 поступает в фильтр 419, который регулирует ширину полосы составляющей неортогонального шума. Фильтр 419 осуществляет полосовую фильтрацию составляющей неортогонального шума с целью выдачи мощности неортогонального шума в течение периодов заданной длительности.

На фиг. 10 изображен приемник для измерения мощности неортогонального шума, отвечающий другому варианту реализации настоящего изобретения. Сжиматель 1011 сжимает сигнал, расширенный ортогональным кодом, умножая принимаемый сигнал на ортогональный код, назначенный данному каналу. Точнее, сжиматель 1011 сжимает принимаемый расширенный сигнал низкоскоростного канала, умножая принимаемый сигнал на ортогональный код, назначенный данному каналу. Накопитель 1012 накапливает сигнал низкоскоростного канала, поступающий с выхода сжимателя 1011, в виде одного символа. В данном случае накопитель 1012 накапливает сжатые символы низкоскоростного канала, накапливая сигнал, сжатый в течение длительности одного символа низкоскоростного канала, в виде единичной длительности символа высокоскоростного канала. Генератор определенного шаблона 1013 генерирует тот же шаблон, что и генератор шаблона 405 в передатчике. Умножитель 1014 умножает выходной сигнал накопителя 1012 на выходной сигнал генератора шаблона 1013. В данном случае умножитель 1014 и генератор шаблона 1013 образуют детектор шаблона. В данном случае осуществляется такая же операция, что и в приемном устройстве, изображенном на фиг. 4.

Сжатые символы поступают на схему задержки 1015 и схему регулировки усиления 1018. Приемник, изображенный на фиг.10, включает в себя схемы задержки, способные хранить несколько сжатых символов, с целью хранения символов в количестве, определяемом последним принятым повторяющимся символом, т.е. КОЛ_ СИМ. Для приема символов синхроканала, изображенных на фиг.2, приемник, изображенный на фиг.10, может включать в себя три схемы задержки 1015, 1016 и 1017. В этом случае каждая из схем задержки 1015, 1016 и 1017 имеет три элемента задержки, так что они могут хранить три символа, предшествующих текущему символу. В данном случае число элементов задержки меньше или равно частоте передач.

Для удобства текущий сжатый символ обозначим Х_n, символ, предшествующий на один символ, X_n-1, символ, предшествующий на два символа, Х_n-2 и символ, предшествующий на три символа, Х_n-3. Таким образом, символ, предшествующий на k символов, будет обозначаться Х_n-k. Затем текущий входной символ и символы, хранящиеся в схемах задержки 1015-1017, умножаются посредством схем регулировки усиления 1018-1022 на соответствующие значения С₀-С₃ регулировки усиления, и полученные произведения суммируются на сумматоре 1023. Выходной сигнал сумматора 1023 можно определить так:
Y_n=C₀X_n+C₁X_n-1+ ... +C_kX_n-k, (2)
где значения регулировки усиления устанавливаются в соответствии с условием C₀+C₁+...+С_k=0. Поскольку передатчик перед передачей повторяет символы данных несколько раз, значение Y_n в уравнении (2) в условиях отсутствия шума должно быть равно нулю.

Согласно варианту реализации, представленному на фиг.10, поскольку k=3, уравнение (2) можно переписать так:
Y_n=C₀X_n+C₁X_n-1+C₂Х_n-2+C₃X_n-3
C₀+C₁+C₂+C₃=0.

Значение Y_n, вычисленное на последнем символе вышеуказанной повторяющейся длительности, в условиях отсутствия шума должно быть равно нулю. Однако, когда принятый символ включает в себя составляющую неортогонального шума, значение Y_n может отличаться от нуля из-за составляющей неортогонального шума. В этом случае мощность неортогонального шума, необходимую приемнику, можно вычислить путем возведения в квадрат значения Y_n и усреднения значения квадрата по заданному времени.

Хотя описание приведено применительно к случаю, когда согласно варианту реализации, представленному на фиг.10, мощность неортогонального шума вычисляется в зависимости только от значения Y_n, мощность неортогонального шума также можно измерять, вычисляя Y'_n, используя коэффициенты С'₀, C'₁, С'₂, С'₃ (C'₀+C'₁+C'₂+C'₃=0). В этом случае, хотя сложность и вычисления приемника возрастают, можно измерять мощность неортогонального шума более точно.

Квадратор 1024 возводит в квадрат значение Y_n, полученное на выходе сумматора 1023, с целью детектирования энергии составляющей неортогонального шума. Затем субдискретизатор 1025 субдискретизирует шумы, полученные на выходе квадратора 1024, по конкретным символам. Из выходного сигнала квадратора 1024 субдискретизатор 1025 выбирает конкретные символы и мощность неортогонального шума по символам. В этом случае субдискретизатор 1025 не должен выбирать составляющие неортогонального шума, генерированные на границе символов низкоскоростного канала. Фильтр 1026 осуществляет полосовую фильтрацию выходного сигнала субдискретизатора 1025 с целью вывода мощности неортогонального шума.

На фиг.5 изображен приемник групповых сигналов, который обрабатывает комплексные сигналы, включающие в себя составляющие синфазного I и квадратурного Q каналов. Для удобства мы опустим подробное описание приемника групповых сигналов. Приемник групповых сигналов включает в себя схему автоматической регулировки усиления (АРУ) 512, схему поиска 514, М трактов 521-52М, схему объединения символов и измерения отношения сигнал/помеха (ОСП) 532.

Схема АРУ 512 измеряет энергию входного сигнала с целью генерирования сигнала регулировки усиления для управления коэффициентом усиления усилителя с АРУ. Схема поиска 514 ищет многолучевую составляющую высокой мощности, которой назначается тракт после первоначального захвата и поиска сотовой ячейки. Тракты 521-52М демодулируют многолучевые составляющие, назначенные схемой поиска 514, и измеряют локальные ОСП демодулированных многолучевых составляющих. Схема объединения и измерения ОСП 532 суммирует локальные ОСП, вычисленные на трактах 521-52М, с целью вычисления эффективного ОСП приемника в целом для определения команды управления мощностью.

Согласно способу измерения ОСП и управления мощностью на соответствующих трактах 521-52М приемника осуществляется сжатие принимаемых сигналов с помощью ортогональных кодов, назначенных соответствующим каналам, с целью измерения составляющих помехи и измерения локальных ОСП. Затем схема объединения и измерения ОСП 532 вычисляет эффективное ОСП приемника, суммируя локальные ОСП соответствующих трактов 521-52М. Затем эффективное ОСП сравнивается с порогом. Если в результате сравнения оказывается, что ОСП превышает порог, то генерируется команда снижения мощности для уменьшения уровня сигнала на прямой линии связи; если же ОСП оказывается ниже порога, то генерируется команда повышения мощности для увеличения уровня сигнала на прямой линии связи.

А. Первый вариант реализации
На фиг.6 изображена подробная схема тракта измерения ОСП путем измерения энергии входной составляющей принимаемого сигнала. Все сигналы, изображенные на фиг.6, являются комплексными сигналами.

Согласно фиг. 6 умножитель 611 сжимает входной сигнал, смешивая входной сигнал с ПШ последовательностью. Схема оценки канала 613 оценивает уровень и фазу отклика многолучевого канала на основании сжатого пилот-сигнала. Схема комплексного сопряжения 615 осуществляет комплексное сопряжение выходного сигнала схемы оценки канала 613. Умножитель 617 умножает выходной сигнал умножителя 611 на код Уолша для канала трафика с целью извлечения данных канала трафика. Накопитель 619 накапливает сигнал канала трафика, поступающий с выхода умножителя 617, в виде единичных символов с целью вывода нужной составляющей данных. Умножитель 621 умножает выходной сигнал схемы комплексного сопряжения 615 на выходной сигнал накопителя 619 с целью вывода символов данных на объединитель символов 531.

Детектор энергии сигнала 623 возводит в квадрат соответствующие компоненты сигнала, поступающие с выхода накопителя 619 (I²+Q²), для вычисления энергии сигнала. Фильтр 625 фильтрует энергию сигнала, поступающую с выхода детектора энергии сигнала 623, для вывода составляющей принимаемого сигнала соответствующего тракта.

Мощность помехи детектируется измерителем неортогонального шума 630, имеющим ту же конструкцию, что представлена на фиг.3 и 4. Согласно фиг.6 конструкция измерителя неортогонального шума 630 идентична изображенной на фиг. 3. Составляющая неортогонального шума, измеренная измерителем неортогонального шума 630, поступает на делитель 627, который делит составляющую сигнала на составляющую неортогонального шума, поступающую с выхода фильтра 625, с целью генерирования сигнала локального ОСП соответствующего тракта.

Согласно вышеописанному тракт, изображенный на фиг.6, вычисляет энергию символа канала трафика, фильтрует вычисленную энергию символа и вычисляет составляющую сигнала. Кроме того, тракт детектирует составляющую неортогонального шума согласно настоящему изобретению, после чего делит мощность неортогонального шума на мощность сигнала с целью вычисления локального ОСП.

Фиг. 7 подробно иллюстрирует схему объединения символов и измерения ОСП 532, когда тракты имеют конструкцию, изображенную на фиг.6. Согласно фиг.7 сумматор (или логический элемент "исключающее ИЛИ") 711 объединяет символы данных, поступающие с выходов соответствующих трактов 521-52М. Сумматор (или логический элемент "исключающее ИЛИ") 712 суммирует локальные ОСП (т.е. ОСП1-ОСПМ), поступающие с выходов соответствующих трактов 521-52М, с целью вывода общего ОСП, которое сравнивается с порогом для определения команды управления мощностью. Таким образом, в схеме объединения символов и измерения ОСП 532 сумматор 712 суммирует локальные ОСП, измеренные на соответствующих трактах 521-52М, с целью измерения эффективного ОСП приемника мобильной станции в целом. Кроме того, эффективное ОСП сравнивается с порогом. Если в результате сравнения оказывается, что ОСП превышает порог, то генерируется команда снижения мощности для прямой линии связи; если же ОСП оказывается ниже порога, то генерируется команда повышения мощности для прямой линии связи.

На прямой линии связи IS-95 канал пилот-сигнала передается по прямому каналу, чтобы способствовать первоначальному захвату и демодуляции данных, и канал трафика посылает команду управления мощностью по обратной линии связи в течение периодов 1,2 мс посредством пробивки-после-вставки.

Мобильная станция может измерять мощность сигнала на основании команды управления мощностью, переданной по прямой линии связи. Вышеописанный способ измерения ОСП позволяет вычислять мощность канала трафика в зависимости только от энергии команды управления мощностью после детектирования сигнала трафика.

Хотя фиг.6 и 7 иллюстрируют случай объединения измеренных локальных ОСП соответствующих трактов, измерять ОСП можно также после объединения сигналов соответствующих трактов на объединителе сигналов.

В. Второй вариант реализации
На фиг.8 изображена подробная схема тракта измерения ОСП. Согласно этому варианту реализации коэффициент усиления, поступающий на объединитель символов, регулируется в соответствии с помехой, измеренной измерителем неортогонального шума.

Согласно фиг. 8 умножитель 811 сжимает входной сигнал, смешивая входной сигнал с ПШ последовательностью. Умножитель 812 умножает сжатый сигнал, поступающий с выхода умножителя 811, на ортогональный код для канала пилот-сигнала с целью отделения пилот-сигнала. Схема оценки канала 813 оценивает уровень и фазу сигнала отклика многолучевого канала, демодулируемого на тракте и полученного на выходе умножителя 811. Схема комплексного сопряжения 815 осуществляет комплексное сопряжение выходного сигнала схемы оценки канала 813. Умножитель 823 умножает выходной сигнал делителя 821 на выходной сигнал схемы комплексного сопряжения 815, и его выходной сигнал поступает на схему объединения символов и измерения ОСП 532.

Умножитель 817 умножает сжатый сигнал, поступающий с выхода умножителя 811, на ортогональный код, назначенный каналу трафика, с целью отделения сигнала канала трафика. Накопитель 819 накапливает сигнал канала трафика, поступающий с выхода умножителя 817, в блок символа с целью вывода нужной составляющей данных, которая поступает на делитель 821.

Кроме того, сжатый сигнал, полученный на выходе умножителя 811, поступает на измеритель неортогонального шума 630, который измеряет вышеописанным способом мощность неортогонального шума и выдает измеренную мощность неортогонального шума на делитель 821. В данном случае измеритель неортогонального шума 630 может иметь конструкцию, изображенную на фиг.3 или 4.

Делитель 821 делит мощность сигнала трафика, полученную на выходе накопителя 819, на мощность неортогонального шума, полученную на выходе измерителя неортогонального шума 630, с целью генерирования сигнала локального ОСП соответствующего тракта. Выходной сигнал делителя 821 поступает на умножитель 823.

На фиг.9 изображена схема объединения символов и измерения ОСП 532, отвечающая второму варианту реализации, которая обрабатывает выходные сигналы трактов, имеющих конструкцию, изображенную на фиг.8. Согласно фиг.9 сумматор (или логический элемент "исключающее ИЛИ") 912 суммирует значения данных, поступающих с выходов трактов 521-52М, а детектор мощности 914 детектирует выходную мощность сумматора 912 и выдает детектированную выходную мощность в качестве значения ОСП, которое сравнивается с порогом с целью генерирования команды управления мощностью для прямой линии связи.

При измерении ОСП согласно изображенному на фиг.9 мобильная станция может измерять мощность сигнала на основании команды управления мощностью, передаваемой по прямой линии связи. Вышеупомянутый способ измерения ОСП позволяет вычислять мощность канала трафика в зависимости только от команды управления мощностью после детектирования сигнала трафика.

Итак, составляющие неортогонального шума, детектированные измерителем неортогонального шума, можно использовать в качестве ОСП, подлежащих измерению в приемном устройстве. Кроме того, для управления мощностью прямой линии связи ОСП, измеренное в приемном устройстве, сравнивается с порогом с целью определения, следует ли увеличить или уменьшить мощность прямой линии связи. ОСП, измеренные на соответствующих трактах, можно использовать при регулировке коэффициентов усиления трактов.

Хотя настоящее изобретение описано применительно к случаям применения измерителя неортогонального шума новой конструкции на синхроканале IS-95, его также можно применять на низкоскоростном канале трафика или на канале пилот-сигнала с повторением одних и тех же символов, которые имеют аналогичные характеристики по отношению к синхроканалу IS-95. Кроме того, измеритель неортогонального шума новой конструкции можно применять в системе связи МДКР 3-го поколения.

Согласно описанному выше в новой системе связи МДКР мощность неортогонального шума измеряется с использованием прямого канала, не несущего никакой конкретной информации (т.е. голоса или данных) или низкоскоростного канала. Это обеспечивает способ эффективного измерения неортогонального шума в системе связи МДКР 3-го поколения. Преимущество настоящего изобретения состоит в том, что его можно применять в системе связи IS-95, не видоизменяя структуру канала. Кроме того, новый способ измерения неортогонального шума позволяет точно измерять составляющую неортогонального шума с использованием всех ортогональных кодов. Таким образом, точное измерение ОСП дает возможность увеличить пропускную способность приемного устройства.

Хотя изобретение представлено и описано применительно к преимущественным вариантам его реализации, специалистам в данной области очевидно, что возможны различные изменения, касающиеся формы и деталей, но не выходящие за рамки сущности и объема изобретения, определенные в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение относится к приемному устройству и способу для систем связи. В устройстве детектирования неортогонального шума для систем связи с множественным доступом с кодовым разделением каналов (МДКР) сжиматель сжимает множественные канальные сигналы, включая данный канал, с помощью ортогонального кода, назначенного данному каналу, на котором в течение заданной длительности первого символа, по меньшей мере, два раза повторяется один и тот же второй символ, с целью генерирования сжатых повторяющихся символов генератор сигнала разности принимает сжатые вторые символы и генерирует сигнал разности между принимаемым в данный момент вторым символом и ранее принятым вторым символом, детектор шума преобразует сигнал разности в значение сигнала неортогонального шума. Достигаемый технический результат - измерение в приемном устройстве составляющей неортогонального шума, входящей в состав сигнала, передаваемого передающим устройством в системе связи МДКР. 6 с. и 13 з.п.ф-лы, 10 ил.

1. Устройство детектирования неортогонального шума для системы связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР), имеющей канал для передачи символов с длительностью второго символа и канал для повторяющейся передачи одних и тех же символов с длительностью первого символа, включающей в себя множество длительностей второго символа, содержащее сжиматель для сжатия множественных канальных сигналов, включая принятые символы с длительностью первого символа, при помощи ортогонального кода, назначенного каналу для повторяющейся передачи одних и тех же символов с длительностью первого символа, и выдачи этих символов, соответствующих по меньшей мере двумя или более длительностям второго символа в длительности первого символа, генератор сигнала разности для генерирования сигнала разности длительности принимаемого в данный момент второго символа, получаемого из первого символа, с длительностью сжатого первого символа, и длительности ранее принятого второго символа и детектор шума для детектирования сигнала неортогонального шума из генерированного сигнала разности. 2. Устройство детектирования неортогонального шума по п. 1, отличающееся тем, что сжиматель содержит ортогональный демодулятор для умножения и сжатия принимаемого канального сигнала с помощью ортогонального кода, назначенного каналу для повторяющейся передачи одних и тех же символов с длительностью первого символа, и накопитель для накопления и выдачи сжатого сигнала, принятого в виде единичной записи длительности первого символа, в виде сигнала с длительностью второго символа. 3. Устройство детектирования неортогонального шума по п. 1, отличающееся тем, что генератор сигнала разности содержит схему задержки для задержки сигналов символов, поступающих с выхода сжимателя, на основании длительности второго символа и вычитатель для вычитания сигналов символов данного канала с длительностью второго символа, поступающих с выхода сжимателя, из сигналов символов данного канала с задержанной длительностью второго символа. 4. Устройство детектирования неортогонального шума по п. 1, отличающееся тем, что детектор шума содержит квадратор для возведения в квадрат выходного сигнала генератора сигнала разности с целью выдачи составляющей сигнала неортогонального шума и фильтр для фильтрации выходного сигнала квадратора в полосе шума с целью генерирования сигнала неортогонального шума. 5. Устройство детектирования неортогонального шума по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит субдискретизатор, подключенный к детектору шума, для субдискретизации сигналов, выдаваемых с длительностью границы первого символа из сигналов, поступающих с выхода детектора шума, с тем, чтобы не выбирать сигнал неортогонального шума, детектированный в течение длительности границы первого символа. 6. Устройство детектирования неортогонального шума по п. 1, отличающееся тем, что канал для повторяющейся передачи одних и тех же символов с длительностью первого символа представляет собой синхроканал, длительность первого символа представляет собой длительность символа синхроканала, а длительность второго символа представляет собой длительность символа канала данных. 7. Устройство детектирования неортогонального шума для системы связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР), имеющей канал данных для передачи символов с длительностью второго символа и синхроканал для повторяющейся передачи одних и тех же символов с длительностью первого символа, включающей в себя множество длительностей второго символа, содержащее умножитель для сжатия принимаемых сигналов с помощью ортогонального кода, назначенного синхроканалу, накопитель для накопления и выдачи символов с длительностью первого символа сжатого синхроканала в виде единичной записи символов с длительностью второго символа, схему задержки для задержки выходного сигнала накопителя на длительность второго символа, вычитатель для генерирования разности между символами с длительностью второго символа, поступающими с выхода накопителя, и символами с задержанной длительностью второго символа, квадратор для возведения в квадрат сигнала разности с целью генерирования сигнала неортогонального шума и субдискретизатор для субдискретизации символов синхроканала, выдаваемых с длительностью границы первого символа, из символов, поступающих с выхода детектора шума, с тем, чтобы не выбирать сигнал неортогонального шума, детектируемый в течение границы первого символа. 8. Устройство детектирования неортогонального шума для системы связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР), имеющей данный канал, в котором одни и те же символы постоянно повторяются, содержащее сжиматель для сжатия принимаемого сигнала при помощи ортогонального кода, назначенного данному каналу, с целью генерирования сжатых символов, генератор сигнала разности для приема сжатых символов и детектирования разности принимаемого в данный момент символа и принятого ранее символа и детектор шума для детектирования генерированного сигнала разности с сигналом неортогонального шума. 9. Устройство детектирования неортогонального шума по п. 8, отличающееся тем, что данный канал представляет собой канал пилот-сигнала. 10. Способ детектирования неортогонального шума для системы связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР), имеющей канал для передачи символа с длительностью второго символа и канал для повторяющейся передачи одних и тех же символов с длительностью первого символа, включающей в себя множество длительностей второго символа, заключающийся в том, что сжимают множественные канальные сигналы, включая принятые символы с длительностью первого символа, при помощи ортогонального кода, назначенного каналу для повторяющейся передачи одних и тех же символов с длительностью первого символа, и выдачи этих символов, соответствующих по меньшей мере двум или более длительностям второго символа в длительности первого символа, генерируют сигнал разности длительности принимаемого в данный момент второго символа, получаемого из первого символа, с длительностью сжатого первого символа и длительности ранее принятого второго символа и детектируют сигнал неортогонального шума из генерированного сигнала разности. 11. Способ детектирования неортогонального шума по п. 10, отличающийся тем, что при сжатии осуществляют умножение и сжатие принимаемого канального сигнала с помощью ортогонального кода, назначенного каналу для передачи первого символа, и накопление и выдачу сжатого сигнала, принятого в виде единичной записи длительности первого символа, в виде сигнала длительности второго символа. 12. Способ детектирования неортогонального шума по п. 10, отличающийся тем, что при генерировании сигнала разности осуществляют задержку сигналов, поступающих с выхода сжимателя, на основе длительности второго символа и вычитание сигналов символов данного канала с длительностью второго символа, поступающих с выхода сжимателя, из сигналов символов данного канала с задержанной длительностью второго символа. 13. Способ детектирования неортогонального шума по п. 10, отличающийся тем, что дополнительно субдискретизируют с помощью субдискретизатора, соединенного с детектором шума, детектированные сигналы шума, выдаваемые с длительностью границы первого символа, из детектированных сигналов шума с тем, чтобы не выбирать сигнал неортогонального шума, детектированный в течение длительности границы первого символа. 14. Способ детектирования неортогонального шума по п. 10, отличающийся тем, что первый символ представляет собой символ синхроканала, длительность первого символа представляет собой длительность символа синхроканала, а длительность второго символа представляет собой длительность символа канала данных. 15. Способ детектирования неортогонального шума для системы связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР), имеющей данный канал, в котором непрерывно повторяют одни и те же символы, заключающийся в том, что сжимают принятый сигнал при помощи ортогонального кода, назначенного данному каналу, с целью генерирования сжатых символов, принимают сжатые символы и генерируют разность принимаемого в данный момент символа и принятого ранее символа и детектируют генерированный сигнал разности с сигналом неортогонального шума. 16. Способ детектирования неортогонального шума по п. 15, отличающийся тем, что данный канал представляет собой канал пилот-сигнала. 17. Устройство детектирования неортогонального шума для системы связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР), имеющей канал для передачи символа с длительностью второго символа и канал для повторяющейся передачи одних и тех же символов с длительностью первого символа, включающей в себя множество длительностей второго символа, содержащее устройство базовой станции, включающее в себя канальный кодер для кодирования сигнала канала для повторяющейся передачи одних и тех же символов с длительностью первого символа в символы с длительностью первого символа, схему вставки шаблона для вставки шаблона в выходной сигнал канального кодера с целью детектирования неортогонального шума и расширитель для расширения и выдачи выходного сигнала схемы вставки шаблона с помощью ортогонального кода для соответствующего канала, сжиматель для сжатия множественных канальных сигналов, включая принятые символы с длительностью первого символа, при помощи ортогонального кода, назначенного каналу для повторяющейся передачи одних и тех же символов с длительностью первого символа, и выдачи этих символов, соответствующих по меньшей мере двум или более длительностям второго символа в длительности первого символа, схему устранения шаблона для устранения определенного шаблона из сжатого сигнала символа, генератор сигнала разности для генерирования сигнала разности длительности принимаемого в данный момент второго символа, получаемого из первого символа, с длительностью сжатого первого символа и длительности ранее принятого второго символа и детектор шума для детектирования сигнала неортогонального шума из генерированного сигнала разности. 18. Устройство детектирования неортогонального шума по п. 17, отличающееся тем, что дополнительно содержит субдискретизатор, соединенный с детектором шума, для субдискретизации сигналов, выдаваемых с длительностью границы первого символа, из сигналов, поступающих с выхода детектора шума, с тем, чтобы не выбирать сигнал неортогонального шума, детектированный в течение длительности границы первого символа. 19. Устройство детектирования неортогонального шума по п. 18, отличающееся тем, что данный канал представляет собой синхроканал, длительность первого символа представляет собой длительность символа синхроканала, а длительность второго символа представляет собой длительность символа канала данных.