Группа изобретений относится к радиотехнике, в частности к способу приема многолучевого сигнала, способу слежения за задержкой и размером кластера сигналов лучей и устройству для их реализации, и может быть использована в системах сотовой радиосвязи с кодовым разделением каналов (системах CDMA).
В сотовых системах радиосвязи с кодовым разделением каналов CDMA прием сигналов ведется в условиях многолучевого распространения сигналов.
В городских районах многолучевость возникает при отражении передаваемого сигнала от окружающих зданий, машин и других объектов.
В системах связи с широкополосными сигналами многолучевое распространение используется, как правило, для повышения достоверности передачи информации за счет корреляционного разделения сигналов, пришедших по разным путям, и суммирования их после демодуляции.
Анализ многолучевого распространения широкополосных сигналов и способов их обработки приведен в статье Дж. Л. Турина [1, Дж. Л. Турин. Введение в широкополосные методы борьбы с многолучевостью распространения радиосигналов и их применение в городских системах цифровой связи. ТИИЭР, т. 68, 3, март 1980, с. 30-58] и в книге Andrew J. Viterbi [2, Andrew J. Viterbi. CDMA Principles of Spread Spectrum Communication. Addison-Wesly Publishing Company, 1995].
Согласно рекомендациям ITU-R для IMT-2000 [3, Recommendation ITU-R M. 1225 Guidelines for evaluation of radio transmission technologies for IMT-2000] компоненты многолучевого сигнала могут находиться на нескольких смежных временных позициях области неопределенности. Поэтому корреляционная функция принимаемого и опорного сигнала является суммой корреляционных функций компонент многолучевого сигнала и опорного сигнала. Форма модуля этой суммарной корреляционной функции может иметь несколько локальных максимумов (экстремумов), а длительность ее корреляционного выброса может в несколько раз превышать длительность элементарного чипа псевдослучайной последовательности (ПСП). Понятие чип ПСП широко используется в радиотехнике, в частности в описании систем цифровой радиосвязи [4, патент США 5228053, Int. C1. 5 H 04 К 1/00, H 04 L 27/10 и 5, патент РФ 2120180, МПК6 H 04 В 7/08]. Под чипом ПСП понимают элемент ПСП.
Приближенно корреляционную функцию принятого сигнала (сигнал ограничен по полосе) можно описать следующей формулой [2, стр. 43]:
где К(τ) - корреляционная функция принятого сигнала, Тс - длительность чипа ПСП.
На фиг. 1 показаны модули корреляционных функций двух компонент многолучевого сигнала (K1, K2) и их суммарная корреляционная функция (Кс). За нулевую точку отсчета принят максимум первого луча. Временной сдвиг нормирован к периоду дискретизации сигнала. Максимальные значения корреляционных функций компонент многолучевого сигнала равны 1. На фиг.1 показано: а) разность фаз между компонентами многолучевого сигнала равна 0, б) - π.
Как видно из фиг.1 (позиции "а" и "б"), при фиксированном сдвиге форма суммарной корреляционной функции двух компонент многолучевого сигнала зависит от их амплитуд и фаз. При фединге амплитуды и фазы компоненты меняются и, следовательно, меняется форма суммарной корреляционной функции.
Известны различные способы приема многолучевых сигналов, например способ когерентного приема сигнала в широкополосных системах связи [6, патент США 5619524, "Method and apparatus for coherent communication reception in a spread-spectrum communication system". Int. Cl.6 H 04 К 01/00, Н 04 В O1/66] .
Передаваемый сигнал состоит из потока данных и потока опорных символов.
Прием многолучевых сигналов выполняется Rake приемником. Rake приемник содержит К демодуляторов. В каждом демодуляторе осуществляется оценка канала.
Оценка канала выполняется по опорным символам и используется при когерентном приеме.
Оценка сдвига частоты выполняется по опорным и информационным символам с применением замкнутой петли слежения.
Для оценки временного сдвига сигнала используются как опорные, так и информационные символы. Применяется петля слежения за задержкой.
Недостатком известного решения [6] являются низкая помехоустойчивость в условиях быстрого фединга и длительное время вхождения в синхронизм.
Известен способ, описанный в патенте [7, патент США 5490165 "Demodulation Element Assignment In A System Capable Of Receiving Multiple Signals", МПК6 H 04 В 1/69]. На фиг.1 описания к патенту [7] приведена схема Rake приемника, на котором реализуют способ-аналог. Это устройство содержит приемник поиска, К демодуляторов, контроллер и блок объединения символов.
Блок-схема приемника поиска сигнала не раскрыта в прототипе, кратко описан только алгоритм его работы. Поэтому можно предположить, что приемник поиска выполнен по какому-либо известному варианту, например как описано в патенте [8, патент США 5764687 "Mobile demodulator architecture for a spread spectrum multiple access communication system". Int. Cl. H 04 B 1/707, H 04 J 13/04].
На фиг. 2 описания к патенту [7] приведена блок-схема демодулятора. Демодулятор содержит первый и второй перемножители, генератор псевдослучайной последовательности, блок задержки, генератор последовательностей Уолша, третий и четвертый перемножители, сумматор-накопитель, первый и второй фильтры, первый и второй накопители, блок временного слежения, блок индикации захвата, блок вычисления векторного произведения, блок масштабирования и поворота фазы и выравнивающий буфер.
Способ-аналог реализуют следующим образом.
Входной сигнал поступает на входы демодуляторов и приемник поиска. Входной сигнал представляет собой комплексный сигнал [содержащий синфазную и квадратурную составляющие входного сигнала (I и Q последовательности)].
Приемник поиска под управлением контроллера выполняет поиск сигнала на интервале многолучевости и передает контроллеру значения амплитуд сигналов в каждой точке области неопределенности.
Контроллер выделяет из общего числа L обнаруженных многолучевых компонент сигнала К компонент многолучевого сигнала с максимальным уровнем, где К меньше или равно L.
Контроллер устанавливает сдвиги опорных сигналов демодуляторов в соответствии со сдвигами компонент многолучевого сигнала с наибольшей мощностью.
Осуществляют прием К выделенных компонент многолучевого сигнала.
Затем в блоке объединения символов выполняется суммирование демодулированных символов.
Демодулятор работает следующим образом.
Входные отчеты сигнала поступают на первый перемножитель, который снимает модуляцию расширяющей псевдослучайной последовательности (ПСП). Выходные сигналы первого перемножителя поступают на входы первого и второго фильтров. С выходов первого и второго фильтров сигналы поступают на блок масштабирования и поворота фазы сигнала, блок индикации захвата и блок вычисления векторного произведения.
Демодуляция сигнала выполняется путем смешивания (перемножения) в третьем и четвертом перемножителях выходных сигналов первого перемножителя с последовательностями Уолша и накопления сигналов в первом и втором накопителях. Затем выполняются масштабирование и поворот фазы накопленного сигнала в блоке масштабирования и поворота фазы.
Поворот фазы сигнала выполняется путем векторного произведения комплексно-сопряженного вектора сигнала, поступающего с первого и второго фильтров, с вектором сигнала, поступающего с первого и второго накопителей.
Полученный вектор записывается в выравнивающий буфер, предназначенный для выравнивания во времени выходных сигналов демодуляторов. Он работает по принципу "первым вошел - первым вышел" (FIFO). Вектор данных с выхода выравнивающего буфера поступает на выход демодулятора.
Петля слежения за задержкой сигнала включает в себя второй перемножитель, сумматор-накопитель, блок временного слежения, генератор ПСП. В петле слежения выполняется подстройка генератора ПСП.
На выходы демодулятора поступают сигналы:
с блока индикации захвата - сигналы состояния захвата и индикации интенсивности принимаемого сигнала,
с блока вычисления векторного произведения - оценка ошибки частоты,
с выравнивающего буфера - информационный сигнал,
с блока временного слежения - временное положение демодулируемого луча.
Недостатком способа и устройства - аналогов [7] являются низкая помехоустойчивость в условиях быстрого фединга (в нестационарном канале приема) и длительное время вхождения в синхронизм.
Одной из причин ухудшения помехоустойчивости является неэффективная оценка сигнала. Суть проблемы в следующем.
При ограниченном числе демодуляторов обрабатываются компоненты многолучевого сигнала с наибольшей мощностью. С изменением формы профиля многолучевости состав демодулируемых компонент многолучевого сигнала меняется. При смене компоненты многолучевого сигнала требуется время для установления синхронизации с заданной точностью (вхождения в синхронизм).
Форма профиля многолучевости меняется с частотой, приближенно равной частоте фединга. При увеличении частоты фединга увеличивается частота замены демодулируемых сигналов. В этом случае значительная часть времени обработки компоненты многолучевого сигнала затрачивается на вхождение в синхронизм, что приводит к энергетическим потерям.
Таким образом, применение известных способов приема многолучевых сигналов в условиях быстрого фединга малоэффективно.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой группе изобретений, созданных в едином изобретательском замысле, является изобретение по патенту [9, патент РФ 2168274 "Способ приема многолучевого сигнала". МПК7 Н 04 В 7/08].
Способ-прототип заключается в том, что проводят начальный поиск сигнала, относительно задержки τ0 обнаруженного при начальном поиске сигнала с максимальным уровнем определяют область многолучевости как интервал задержек от τ0-τ1 до τ0+τ2, где τ1 и τ2 определяются условиями распространения сигналов, проводят поиск сигнала на интервале многолучевости с шагом, равным или менее длительности одного чипа расширяющей псевдослучайной последовательности, выделяют из общего числа L обнаруженных многолучевых компонент сигнала К компонент многолучевого сигнала с максимальным уровнем, где К меньше или равно L, при циклическом поиске сигнала на интервале многолучевости каждый раз при изменении временного положения обнаруженного максимального сигнала изменяют границы области многолучевости, при обнаружении компонент многолучевого сигнала осуществляют оценку их временных задержек, осуществляют прием К выделенных компонент многолучевого сигнала с учетом полученных оценок их временных задержек, прием многолучевого сигнала осуществляют путем демодуляции каждой из К выделенных компонент многолучевого сигнала и весового суммирования полученных демодулированных сигналов, весовое суммирование выполняют посредством умножения демодулированных сигналов на весовые коэффициенты, которые формируют таким образом, чтобы большему уровню сигнала соответствовал больший коэффициент, и последующего суммирования всех взвешенных сигналов.
Устройство приема многолучевого сигнала - прототип (фиг.2) содержит приемник поиска 1, К демодуляторов 21-2к, контроллер 3 и блок объединения символов 4, при этом первые и вторые входы приемника поиска сигнала 1 и К демодуляторов 21-2к, являющиеся соответственно синфазными и квадратурными входами, объединены, образуя сигнальный вход устройства, третьи входы приемника поиска сигнала соединены с соответствующими им первыми выходами контроллера 3, который на этих выходах формирует сигналы, управляющие сдвигами псевдослучайной последовательности, М первых выходов приемника поиска сигнала 1, формирующего на этих выходах оценки значений модулей амплитуды входного сигнала, соединены с соответствующими им первыми входами контроллера 3, вторые М выходов приемника поиска сигнала 1, формирующего на этих выходах сигналы обнаружения многолучевой компоненты, соединены с соответствующими им вторыми входами контроллера 3, третьи входы К демодуляторов 21-2к соединены со вторыми выходами контроллера 3, формирующего на этих выходах сигналы управления временными сдвигами ГПСП демодуляторов, К демодуляторов 21-2к, формирующих на первых и вторых выходах сигналы состояния захвата и индикации интенсивности принимаемого сигнала, соединены соответственно с третьими и четвертыми входами контроллера 3, К демодуляторов 21-2к, формирующих на третьих выходах сигналы оценки ошибки частоты, соединены с пятыми входами контроллера 3, К демодуляторов 21-2к, формирующих на четвертых выходах информационные сигналы, соединены с соответствующими им входами блока объединения символов 4, первый и второй выходы которого являются выходами устройства.
Приемник поиска сигнала 1 (фиг.3) для устройства-прототипа содержит М параллельных каналов поиска сигнала, каждый из М параллельных каналов поиска сигнала содержит перемножитель 6, генератор ПСП 7, первый 8 и второй 9 накопители, узел оценки модуля сигнала 10 и узел сравнения с порогом 11, при этом первые входы перемножителей М каналов поиска сигнала объединены, образуя синфазный вход приемника поиска сигнала 1, вторые входы перемножителей 6 в М каналах поиска сигнала объединены, образуя квадратурный вход приемника поиска сигнала 1, третий и четвертый входы перемножителя 6 соединены соответственно с первым и вторым выходами генератора псевдослучайной последовательности 7, вход которого является третьим входом каждого канала поиска сигнала и является входом сигнала управления сдвигами псевдослучайной последовательности (ПСП), первый и второй выходы перемножителя 6 соединены соответственно со входами первого 8 и второго 9 накопителей, выход первого 8 накопителя соединен с первым входом узла оценки модуля сигнала 10, выход второго 9 накопителя соединен со вторым входом узла оценки модуля сигнала 10, выход узла оценки модуля сигнала 10 соединен со входом узла сравнения с порогом 11 и является первым выходом в каждом канале поиска сигнала (модуль амплитуды), выход узла сравнения с порогом 11 является вторым выходом в каждом канале поиска (сигнал обнаружения многолучевой компоненты), первые и вторые выходы всех каналов поиска сигнала 51-5м образуют соответственно первые и вторые выходы приемника поиска сигнала.
Каждый демодулятор 21-2к (фиг. 4) для устройства-прототипа содержит первый 12 и второй 13 перемножители, первый и второй входы первого перемножителя 12 являются соответственно синфазным и квадратурным входами, образуя сигнальный вход демодулятора, третий и четвертый входы первого перемножителя 12 соединены с соответствующими им первым и вторым выходами генератора псевдослучайной последовательности 14, вход которого объединен со входом генератора формирования информационных последовательностей 15 и является третьим входом демодулятора, первый выход первого перемножителя 12 соединен с первым входом второго перемножителя 13 и входом первого фильтра 17, второй выход первого перемножителя 12 соединен с первым входом третьего перемножителя 16 и входом второго фильтра 19, вторые входы второго 13 и третьего 16 перемножителей объединены и соединены с выходом генератора информационных последовательностей 15, выходы второго 13 и третьего 16 перемножителей соединены соответственно со входами первого 18 и второго 20 накопителей, выходы которых соответственно подключены к первому и второму входам блока масштабирования и поворота фазы сигнала 23, выход первого фильтра 17 соединен с первым входом блока индикации захвата 21, первым входом блока вычисления векторного произведения 22 и с третьим входом блока масштабирования и поворота фазы сигнала 23, выход второго фильтра 19 соединен со вторым входом блока индикации захвата 21, вторым входом блока вычисления векторного произведения 22 и с четвертым входом блока масштабирования и поворота фазы сигнала 23, выход блока масштабирования и поворота фазы сигнала 23 соединен со входом выравнивающего буфера 24, выход которого является четвертым выходом демодулятора, выход блока вычисления векторного произведения 22 является третьим выходом демодулятора, первый и второй выходы блока индикации захвата 21 образуют соответственно первый и второй выходы демодулятора.
Реализуют способ-прототип на устройстве, блок-схема которого показана на фиг.2, следующим образом.
Входной сигнал поступает на первые и вторые входы приемника поиска сигнала 1 и К демодуляторов 21-2к. Входной сигнал представляет собой комплексный сигнал [содержащий синфазную и квадратурную составляющие входного сигнала (I и Q последовательности)].
Приемник поиска 1 проводит по М параллельным каналам начальный поиск сигнала на интервале неопределенности.
После завершения начального поиска сигнала контроллер 3 определяет относительно задержки τ0 обнаруженного при начальном поиске сигнала с максимальным уровнем область многолучевости, как интервал задержек от τ0-τ1 до τ0+τ2, где τ1 и τ2 определяются условиями распространения сигналов.
Приемник поиска сигнала 1 под управлением контроллера 3 циклически выполняет поиск сигнала на интервале многолучевости. Поиск сигнала на интервале многолучевости выполняют, например, с шагом, равным или менее длительности одного чипа расширяющей псевдослучайной последовательности. При этом каждый раз при изменении временного положения обнаруженного максимального сигнала контроллер 3 изменяет границы области многолучевости. При обнаружении компонент многолучевого сигнала контроллер осуществляет оценку их временных задержек.
Контроллер 3 выделяет из общего числа L обнаруженных многолучевых компонент сигнала К компонент с максимальным уровнем, где К меньше или равно L, (К равно числу демодуляторов). Контроллер 3 формирует сигналы, управляющие сдвигами ПСП, которые поступают на К демодуляторов 21-2к.
Прием многолучевого сигнала осуществляется путем демодуляции в блоках 22-2к каждой из К выделенных компонент многолучевого сигнала с учетом полученных оценок их временных задержек и весового суммирования полученных демодулированных сигналов в блоке 4. Весовое суммирование выполняют, например, посредством умножения демодулированных сигналов на весовые коэффициенты, которые формируют таким образом, чтобы большему уровню сигнала соответствовал больший коэффициент, и последующего суммирования всех взвешенных сигналов.
Затем в блоке объединения символов 4 выполняется суммирование демодулированных сигналов.
Приемник поиска сигнала 1 (фиг.3) работает следующим образом.
Входной сигнал поступает на первый (синфазный) и второй (квадратурный) входы (сигнальные входы приемника поиска сигнала 1) в каждый из М каналов поиска сигнала 51-5м. В каждом канале поиска сигнала входной сигнал поступает на первый и второй входы перемножителя 6, на третий и четвертый входы которого поступают опорные сигналы генератора псевдослучайной последовательности 7. Сдвиг псевдослучайной последовательности ГПСП 7 определяется управляющим сигналом с контроллера 3. Перемножитель 6 снимает модуляцию расширяющей псевдослучайной последовательности (ПСП). Выходные сигналы перемножителя 6 поступают на входы первого 8 и второго 9 накопителей, в которых соответственно накапливаются синфазные и квадратурные составляющие входного сигнала (I и Q последовательности).
С выходов первого 8 и второго 9 накопителей сигналы поступают на узел оценки модуля сигнала 10 и узел сравнения с порогом 11.
Оценку модуля сигнала можно представить в виде модуля амплитуды сигнала, координаты которого равны выходным значениям первого 8 и второго 9 накопителей соответственно синфазной и квадратурной составляющим сигнала. Выходной сигнал узла 10 представляет оценку модуля амплитуды и является соответственно первым выходным сигналом каждого канала поиска сигнала.
Полученную в узле 10 оценку модуля сигнала (значение модуля амплитуды) сравнивают с порогом в узле сравнения с порогом 11. Если порог превышен, то узел 11 формирует сигнал обнаружения многолучевой компоненты. Выходной сигнал узла сравнения с порогом 11 образует второй выход каждого канала поиска сигнала. Первые выходы всех каналов поиска сигнала 51-5м образуют М первых выходных сигналов приемника поиска сигнала 1, а вторые выходы всех каналов поиска сигнала 51-5м образуют М вторых выходных сигналов приемника поиска сигнала 1.
Демодуляторы 21-2к (фиг. 4) работают следующим образом. Сигналы управления сдвигами ПСП с контроллера 3 поступают на генератор псевдослучайной последовательности 14 (ГПСП) и генератор формирования информационных последовательностей 15.
Демодуляция сигнала выполняется путем смешивания (перемножения) в блоках 13 и 16 выходных сигналов первого перемножителя 12 с информационными последовательностями (например, с последовательностями Уолша), поступающими с блока 15 и с генератора ПСП 14, и накопления многолучевых компонент сигнала в первом 18 и втором 20 накопителях. Затем выполняются масштабирование и поворот фазы накопленных многолучевых компонент сигнала в блоке 23.
Масштабирование и поворот фазы сигнала в блоке 23 выполняют, например, путем векторного произведения комплексно-сопряженного вектора сигнала, поступающего с первого 17 и второго 19 фильтров, с вектором сигнала, поступающим с первого 18 и второго 20 накопителей. В этом случае поворот фазы сигнала включает в себя весовую обработку. Большему уровню сигнала соответствует больший вектор оценки фазы и амплитуды сигнала.
Полученный вектор записывается в выравнивающий буфер 24, предназначенный для выравнивания во времени выходных сигналов демодуляторов. Он работает по принципу "первым вошел - первым вышел" (FIFO).
На выходы каждого демодулятора поступают сигналы:
с блока индикации захвата 21 - сигналы состояния захвата и индикации интенсивности принимаемого сигнала (соответственно первый и второй выходы демодулятора),
с блока вычисления векторного произведения 22 - оценка ошибки частоты (третий выход демодулятора),
с выравнивающего буфера 24 - информационный сигнал (четвертый выход демодулятора).
Недостатком способа и устройства-прототипа является снижение помехоустойчивости в условиях быстрого фединга.
Одна из причин снижения помехоустойчивости заключается в неэффективной оценке параметров кластера сигналов лучей. Это обусловлено тем, что форма профиля многолучевости меняется с частотой, приближенно равной частоте фединга, причем меняются не только амплитуды и фазы компонент кластера сигналов лучей, но и возникают дополнительные сигналы лучей и исчезают известные сигналы лучей. При увеличении частоты фединга увеличивается частота изменения формы профиля многолучевости. В условиях быстрого фединга форма профиля многолучевости меняется с частотой, приближенно равной частоте фединга. Задержки независимых сигналов лучей меняются значительно медленнее частоты фединга.
В способе и устройстве - прототипах не выполняется слежение за размером кластера, что приводит в условиях быстрого фединга к энергетическим потерям.
Следовательно, для слежения за задержками независимых сигналов лучей можно использовать известные способы приема многолучевого сигнала, а для слежения за параметрами кластеров сигналов лучей необходимо создать такой способ приема многолучевого сигнала, который позволил бы выполнять слежение за задержкой и размерами кластера сигналов лучей.
В основу изобретения поставлена задача - повышение помехоустойчивости приема многолучевого сигнала в условиях быстрого фединга.
Поставленная задача достигается путем использования заявляемой группы изобретений, созданной в едином изобретательском замысле, которая включает способ приема многолучевых сигналов, способ слежения за задержкой и размером кластера сигналов лучей и устройство, их реализующее.
Заявляемый способ приема многолучевого сигнала заключается в том, что проводят циклический поиск сигналов лучей на интервале многолучевости, выделяют из L обнаруженных сигналов лучей К сигналов лучей с максимальным уровнем, где К меньше или равно L, запоминают их временные положения, осуществляют слежение за задержкой К выделенных сигналов лучей и демодулируют их, объединяют демодулированные сигналы лучей, согласно изобретению вводят новую последовательность операций:
из К выделенных сигналов лучей выделяют группы смежных сигналов лучей, сдвинутых по времени относительно друг друга на один чип или менее чипа, определяя их как кластеры сигналов лучей, оставшиеся сигналы лучей, которые сдвинуты относительно смежных сигналов лучей более чем на чип, определяют как одиночные сигналы лучей,
слежение осуществляют за задержками и размером кластеров сигналов лучей и за задержками одиночных сигналов лучей,
демодулируют кластеры сигналов лучей, образуя мягкие решения демодулированных кластеров сигналов лучей,
демодулируют одиночные сигналы лучей, образуя мягкие решения демодулированных одиночных сигналов лучей,
объединяют мягкие решения демодулированных кластеров сигналов лучей и мягкие решения демодулированных одиночных сигналов лучей, полученную величину используют для определения принятого информационного символа.
При этом циклический поиск сигналов лучей на интервале многолучевости выполняют с шагом, равным или менее длительности одного чипа расширяющей ПСП.
При демодуляции кластера сигналов лучей осуществляют оценку и коррекцию фазы сигналов лучей кластера сигналов лучей, для каждого сигнала луча кластера сигналов лучей формируют опорный сигнал с начальной задержкой, равной задержке сигнала этого луча, вычисляют корреляции принимаемого сигнала и сформированных опорных сигналов на интервале длительности информационного символа, образуя последовательность значений корреляций, осуществляют весовое сложение вычисленной последовательности значений корреляции, формируя таким образом мягкие решения демодулированных кластеров сигналов лучей.
Объединение мягких решений демодулированных кластеров сигналов лучей и мягких решений демодулированных одиночных сигналов лучей выполняют путем умножения мягких решений демодулированных кластеров сигналов лучей и мягких решений демодулированных одиночных сигналов лучей на весовые коэффициенты, которые формируют таким образом, чтобы большему мягкому решению соответствовал больший коэффициент, и последующего суммирования всех взвешенных мягких решений демодулированных кластеров сигналов лучей и мягких решений демодулированных одиночных сигналов лучей.
Заявляемый способ слежения за задержкой и размером кластера сигналов лучей заключается в том, что осуществляют слежение за К выделенными сигналами лучей с максимальным уровнем, согласно изобретению вводят новую последовательность операций:
периодически уточняют задержку и размер кластера сигналов лучей путем:
обнаружения сигналов лучей на смежных позициях относительно крайних сигналов лучей кластера сигналов лучей,
принятия решения о появлении дополнительного сигнала луча в кластере сигналов лучей, если сигнал луча обнаружен,
сравнения уровня крайних сигналов лучей кластера сигналов лучей с заданным порогом,
принятия решения об исчезновении сигнала луча в кластере сигналов лучей, если уровни одного или двух крайних сигналов лучей в кластере сигналов лучей ниже заданного порога.
В заявляемое устройство приема многолучевого сигнала, содержащее приемник поиска сигнала, К демодуляторов, контроллер и блок объединения символов, при этом первые и вторые входы приемника поиска сигнала и К демодуляторов, являющиеся соответственно синфазными и квадратурными входами, объединены, образуя сигнальный вход устройства, третий вход приемника поиска сигнала соединен с первым выходом контроллера, который на этом выходе формирует сигнал управления начальным сдвигом псевдослучайной последовательности ПСП, четвертый вход приемника поиска сигнала соединен со вторым выходом контроллера, который на втором выходе формирует сигнал управления сдвигами псевдослучайной последовательности ПСП, первые М выходов приемника поиска сигнала, формирующего на этих выходах оценки значений модулей амплитуды принимаемого сигнала, соединены с соответствующими им первыми входами контроллера, вторые М выходов приемника поиска сигнала, формирующего на этих выходах сигналы обнаружения сигналов лучей, соединены со вторыми входами контроллера, третьи входы К демодуляторов соединены с третьими выходами контроллера, формирующего на этих выходах сигналы управления временными сдвигами ПСП, выходы К демодуляторов, формирующих на выходе информационные сигналы, соединены с соответствующими им К входами блока объединения символов, первый и второй выходы которого являются выходами устройства, согласно изобретению введен блок слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей, первый и второй входы которого присоединены соответственно к первым и вторым входам приемника поиска сигнала и К демодуляторов, третьи входы блока слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей соединены с четвертыми выходами контроллера, формирующего на этих выходах сигналы управления сдвигами ПСП, третьи входы контроллера соединены с выходами блока слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей, формирующего на выходах сигналы превышения порога.
Сопоставительный анализ с прототипом заявляемого способа приема многолучевого сигнала показывает, что заявляемый способ существенно отличается от прототипа: из К выделенных сигналов лучей выделяют группы сигналов смежных лучей, сдвинутых по времени относительно друг друга на один чип или менее чипа, определяя их как кластеры сигналов лучей, оставшиеся сигналы лучей, которые сдвинуты относительно смежных сигналов лучей более чем на чип, определяют как одиночные сигналы лучей, слежение осуществляют за задержками и размером кластеров сигналов лучей и за задержками одиночных сигналов лучей, демодулируют кластеры сигналов лучей, образуя мягкие решения демодулированных кластеров сигналов лучей, демодулируют одиночные сигналы лучей, образуя мягкие решения демодулированных одиночных сигналов лучей, объединяют мягкие решения демодулированных кластеров сигналов лучей и мягкие решения демодулированных одиночных сигналов лучей, полученную величину используют для определения принятого информационного символа.
Следовательно, заявляемый способ приема многолучевого сигнала отвечает критерию изобретения "новизна".
Сравнение заявляемого способа с другими известными техническими решениями в данной области техники не позволило выявить признаки, заявленные в отличительной части формулы изобретения.
Сопоставительный анализ с прототипом заявляемого способа слежения за задержкой и размером кластера сигналов лучей показывает, что заявляемый способ существенно отличается от прототипа, а именно периодически уточняют задержку и размер кластера сигналов лучей путем обнаружения сигналов лучей на смежных позициях относительно крайних сигналов лучей кластера сигналов лучей, принятия решения о появлении дополнительного сигнала луча в кластере сигналов лучей, если сигнал луча обнаружен, сравнения уровня крайних сигналов лучей кластера сигналов лучей с заданным порогом, принятия решения об исчезновении сигнала луча в кластере сигналов лучей, если уровни одного или двух крайних сигналов лучей в кластере сигналов лучей ниже заданного порога.
При этом под крайними сигналами лучей кластера сигналов лучей следует понимать сигналы с минимальным и максимальным значениями задержек относительно границы интервала многолучевости.
Следовательно, заявляемый способ слежения за задержкой и размером кластера сигналов лучей отвечает критерию изобретения "новизна".
Сравнение заявляемого способа с другими известными техническими решениями в данной области техники не позволило выявить признаки, заявленные в отличительной части формулы изобретения.
Сопоставительный анализ с прототипом заявляемого устройства приема многолучевого сигнала, реализующего заявляемые способы, показывает, что оно существенно отличается от прототипа, а именно введен блок слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей, первый и второй входы которого присоединены соответственно к объединенным первым и вторым входам приемника поиска сигнала и К демодуляторов, третьи входы блока слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей соединены с четвертыми выходами контроллера, формирующего на этих выходах сигналы управления сдвигами ПСП, блок слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей, формирующий на выходах сигнал превышения порога, соединен с третьими входами контроллера.
Следовательно, заявляемое устройство отвечает критерию изобретения "новизна".
Сравнение заявляемого устройства с другими известными техническими решениями в данной области техники не позволило выявить признаки, заявленные в отличительной части формулы изобретения.
Следовательно, отличительные признаки заявляемой группы изобретения, по мнению заявителя, обеспечивают заявляемым способу приема многолучевого сигнала и способу слежения за задержкой и размером кластера сигналов лучей, а также устройству, их реализующему, критерии изобретения: "техническое решение задачи", "существенные отличия" и "изобретательский уровень".
Введение новых существенных признаков в заявляемые способы приема многолучевого сигнала и слежения за задержкой к известным операциям способа-прототипа позволило обеспечить повышение помехоустойчивости приема многолучевого сигнала в условиях быстрого фединга. Введение в заявляемое устройство блока слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей в совокупности с перечисленными связями позволило реализовать все признаки заявляемых способов.
Описание изобретения поясняется графическими материалами.
Фиг. 1 иллюстрирует корреляционные функции двух компонент многолучевого сигнала.
На фиг.2 показана блок-схема устройства-прототипа.
На фиг.3 - блок-схема приемника поиска сигнала для прототипа.
На фиг.4 - демодулятор для устройства - прототипа.
На фиг.5 - блок-схема заявляемого устройства.
На фиг. 6 - блок-схема приемника поиска сигнала для заявляемого устройства, приведена как пример выполнения.
На фиг.7 - блок-схема демодулятора для заявляемого устройства, приведена как пример выполнения.
На фиг. 8 - контроллер для заявляемого устройства, приведен как пример выполнения.
На фиг.9 - узел выделения одиночных и кластеров сигналов лучей для контроллера, приведен как пример выполнения.
На фиг. 10 - узел управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей для контроллера, приведен как пример выполнения.
На фиг. 11 - узел управления задержками опорных сигналов демодуляторов для контроллера, приведен как пример выполнения.
На фиг. 12 - блок слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей, приведен как пример выполнения.
Заявляемое устройство приема многолучевых сигналов (фиг.5) содержит приемник поиска сигнала 1, К демодуляторов 21-2к, контроллер 3 и блок объединения символов 4, при этом первые и вторые входы приемника поиска сигнала 1 и К демодуляторов 21-2к, являющиеся соответственно синфазными и квадратурными входами, объединены, образуя сигнальный вход устройства, третий вход приемника поиска сигнала 1 соединен с первым выходом контроллера 3, который на этом выходе формирует сигнал управления начальным сдвигом ПСП, четвертый вход приемника поиска сигнала 1 соединен со вторым выходом контроллера 3, который на втором выходе формирует сигнал управления сдвигами псевдослучайной последовательности (ПСП), М первых выходов приемника поиска сигнала 1, формирующего на этих выходах оценки значений модулей амплитуды принимаемого сигнала, соединены с соответствующими им первыми входами контроллера 3, вторые М выходов приемника поиска сигнала 1, формирующего на этих выходах сигналы обнаружения сигналов лучей, соединены со вторыми входами контроллера 3, третьи входы К демодуляторов 21-2к соединены с третьими выходами контроллера 3, формирующего на этих выходах сигналы управления временными сдвигами ПСП, выходы К демодуляторов 21-2к, формирующих на выходе информационные сигналы, соединены с соответствующими им К входами блока объединения символов 4, первый и второй выходы которого являются выходами устройства. Согласно изобретению в устройство введен блок слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 25, первый и второй входы которого присоединены соответственно к первым и вторым входам приемника поиска сигнала 1 и К демодуляторов 21-2к, третьи входы блока слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 25 соединены с четвертыми выходами контроллера 3, формирующего на этих выходах сигналы управления сдвигами ПСП, третьи входы контроллера соединены с выходами блока слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей, формирующего на выходах сигналы превышения порога.
Приемник поиска 1 для заявляемого устройства (фиг.6) содержит: М параллельных каналов поиска сигнала 51-5м, генератор псевдослучайной последовательности (ПСП) 7, первый 26 и второй 27 регистры, каждый из М параллельных каналов поиска сигнала содержит перемножитель 6, первый 8 и второй 9 накопители, узел оценки модуля сигнала 10 и узел сравнения с порогом 11, при этом первые входы перемножителей М каналов поиска сигнала объединены, образуя синфазный вход приемника
поиска сигнала 1, вторые входы перемножителей 6 в М каналах поиска сигнала объединены, образуя квадратурный вход приемника поиска сигнала 1, третьи входы перемножителей 6 в М каналах поиска сигнала объединены со вторыми входами второго регистра 27 и соединены с выходами первого регистра 26, четвертые входы перемножителей М каналов поиска сигнала соединены с выходами второго регистра 27, первые входы первого 26 и второго 27 регистров соединены соответственно с первым и вторым выходами генератора ПСП 7, первый и второй входы которого являются соответственно третьим и четвертым входами приемника поиска сигнала 1, первый и второй выходы перемножителя 6 в каждом канале поиска сигнала соединены соответственно со входами первого 8 и второго 9 накопителей, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами узла оценки модуля сигнала, выход которого является первым выходом канала поиска сигнала и соединен со входом узла сравнения с порогом 11, выход которого является вторым выходом канала поиска сигнала, первые выходы каналов поиска сигнала 51-5м образуют первые выходы приемника поиска сигнала 1, вторые выходы каналов поиска сигнала 51-5м образуют вторые выходы приемника поиска сигнала 1.
Каждый демодулятор 21-2к (фиг. 7) для заявляемого устройства содержит первый 12 и второй 13 перемножители, первый и второй входы первого перемножителя 12 являются соответственно синфазным и квадратурным входами, третий и четвертый входы первого перемножителя 12 соединены с соответствующими им первым и вторым выходами генератора псевдослучайной последовательности 14, вход которого объединен со входом генератора формирования информационных последовательностей 15 и является третьим входом демодулятора, первый выход первого перемножителя 12 соединен с первым входом второго перемножителя 13 и входом первого фильтра 17, второй выход первого перемножителя 12 соединен с первым входом третьего перемножителя 16 и входом второго фильтра 19, вторые входы второго 13 и третьего 16 перемножителей объединены и соединены с выходом генератора формирования информационных последовательностей 15, выходы второго 13 и третьего 16 перемножителей соединены соответственно со входами первого 18 и второго 20 накопителей, выходы которых соответственно соединены с первым и вторым входами блока масштабирования и поворота фазы сигнала 23, выходы первого 17 и второго 19 фильтров соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока масштабирования и поворота фазы 23, выход которого соединен со входом выравнивающего буфера 24, выход которого является выходом демодулятора.
Контроллер 3 для заявляемого устройства (фиг.8) содержит первый 28 и второй 29 коммутаторы, первые входы первого коммутатора являются вторыми входами контроллера 3, первые входы второго коммутатора 29 являются первыми входами контроллера 3, вторые входы первого 28 и второго 29 коммутаторов и первый вход сумматора 32 объединены и соединены с выходом третьего счетчика 30, первый вход которого объединен со входом первого счетчика 34 и соединен с выходом генератора тактовых импульсов 38, второй вход третьего счетчика 30 объединен с первым входом триггера записи и входом второго счетчика 36 и соединен с выходом первого счетчика, который является также вторым выходом контроллера 3, первый выход второго счетчика 36 является первым выходом контроллера 3, второй выход второго счетчика 36 соединен со входом умножителя 33, выход которого соединен со вторым входом сумматора 32, выход которого соединен с первым входом узла определения сигналов с максимальными уровнями 37, второй вход узла определения сигналов с максимальными уровнями 37 объединен с первым входом элемента И и соединен с выходом триггера записи 35, третий вход узла определения сигналов с максимальными уровнями 37 соединен с выходом второго коммутатора 29, четвертый вход узла определения сигналов с максимальными уровнями 37 соединен с выходом элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого коммутатора 28.
Первый выход узла определения сигналов с максимальными уровнями 37 соединен с объединенными первыми входами узла выделения одиночных и кластеров сигналов лучей 39, узла управления слежением за задержками одиночных сигналов лучей 40, узла управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей, второй выход узла определения сигналов с максимальными уровнями 37 соединен с объединенными вторыми входами узла выделения одиночных и кластеров сигналов лучей 39, узла управления слежением за задержками одиночных сигналов лучей 40, узла управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей, третий выход узла определения сигналов с максимальными уровнями 37 соединен с объединенными третьими входами узла управления слежением за задержками одиночных сигналов лучей 40 и узла управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41.
Четвертый вход узла управления слежением за задержками одиночных сигналов лучей 40 соединен с первым выходом узла выделения одиночных и кластеров сигналов лучей 39, второй выход которого соединен с четвертым входом узла управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41, пятые входы узла управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41 являются третьими входами контроллера 3, первые выходы узла управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41 являются четвертыми выходами контроллера 3, второй и третий выходы узла управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41 соединены соответственно с первым и вторым входами узла управления задержками опорных сигналов демодуляторов 42, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами узла управления слежением за задержками одиночных сигналов лучей 40, пятый вход узла управления задержками опорных сигналов демодуляторов 42 соединен с третьим выходом узла выделения одиночных и кластеров сигналов лучей 39, выходы узла управления задержками опорных сигналов демодуляторов 42 являются третьими выходами контроллера 3.
Узел выделения одиночных и кластеров сигналов лучей 39 (фиг.9) для контроллера 3 содержит первый 43 и второй 44 регистры и элемент сравнения 45, при этом первый вход первого регистра 43 является первым входом узла выделения одиночных и кластеров сигналов лучей 39, второй вход первого регистра 43 и первый вход второго регистра 44 объединены, образуя второй вход узла выделения одиночных и кластеров сигналов лучей 39, выход первого регистра 43 соединен со вторым входом второго регистра 44 и первым входом элемента сравнения 45, выход второго регистра 44 является третьим выходом узла выделения одиночных и кластеров сигналов лучей и соединен со вторым входом элемента сравнения 45, первый выход которого является первым выходом узла выделения одиночных и кластеров сигналов лучей 39, а второй выход - вторым выходом узла выделения одиночных и кластеров сигналов лучей 39.
Узел управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41 (фиг.10) для контроллера 3 содержит элемент слежения за левыми границами кластеров сигналов лучей 46, элемент слежения за правыми границами кластеров сигналов лучей 47, первый 48, второй 49 и третий 50 коммутаторы, первый, второй и третий входы элемента слежения за левыми границами кластеров сигналов лучей 46 объединены соответственно с первым, вторым и третьим входами элемента слежения за правыми границами кластеров сигналов лучей, объединенные входы элементов 46 и 47 образуют соответственно первый, второй и третий входы узла управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41, четвертые входы элементов 46 и 47 объединены, образуя четвертый вход узла управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41, первые входы первого коммутатора 48 являются пятыми входами узла управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41, второй вход первого коммутатора 48 соединен с первым выходом элемента слежения за левыми границами кластеров сигналов лучей 46, первые выходы первого коммутатора соединены с пятыми входами элемента слежения за левыми границами кластеров сигналов лучей 46, вторые выходы первого коммутатора 48 соединены с пятыми входами элемента слежения за правыми границами кластеров сигналов лучей 47, первый выход которого соединен с третьим входом первого коммутатора 48.
Шестой, седьмой и восьмой входы элемента слежения за правыми границами кластеров сигналов лучей 47 соединены соответственно со вторым, третьим и четвертым выходами элемента слежения за левыми границами кластеров сигналов лучей 46, пятые выходы элемента слежения за левыми границами кластеров сигналов лучей 46 соединены с первыми входами третьего коммутатора 50, второй вход которого соединен с шестым выходом элемента слежения за левыми границами кластеров сигналов лучей 46, третий вход третьего коммутатора 50 соединен со вторым выходом элемента слежения за правыми границами кластеров сигналов лучей 47, третьи выходы которого соединены с четвертыми входами третьего коммутатора 50, выходы которого являются первыми выходами узла управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41, четвертый, пятый и шестой выходы элемента слежения за правыми границами кластеров сигналов лучей 47 соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами второго коммутатора 49, четвертый, пятый и шестой входы второго коммутатора 49 соединены соответственно с седьмым, восьмым и девятым выходами элемента слежения за левыми границами кластеров сигналов лучей 46, первый и второй выходы второго коммутатора 49 являются соответственно вторым и третьим выходами узла управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41.
Узел управления задержками опорных сигналов демодуляторов 42 (фиг.11) для контроллера 3 содержит элемент управления записью задержек сигналов лучей в регистры 51 и К регистров 521-52к, первый, второй, третий и четвертый входы элемента управления записью задержек сигналов лучей в регистры 51 являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым входами узла 51, первый и второй выходы элемента управления записью задержек сигналов лучей в регистры 51 соединены с первыми входами К регистров 521-52к, вторые входы которых объединены, образуя пятый вход узла 42, выходы К регистров 521-52к являются выходами узла управления задержками опорных сигналов демодуляторов 42.
Блок слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 25 (фиг. 12) содержит Q каналов слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 531-53Q, первые и вторые входы которых объединены, образуя соответственно первый и второй входы блока слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 25, вторые входы Q каналов слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 531-53Q образуют третьи входы блока 25, выходы Q каналов слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 531-53Q образуют выходы блока 25, каждый канал слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 531-53Q содержит перемножитель 54, первый и второй входы которого образуют соответственно первый и второй входы канала слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей, третий и четвертый входы перемножителя 54 соединены соответственно с первым и вторым выходами генератора ПСП 55, вход которого образован третьим входом канала слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей, первый и второй выходы перемножителя 54 соединены соответственно со входами первого 56 и второго 57 накопителей, выходы которых соответственно соединены с первым и вторым входами узла оценки модуля сигнала 58, выход которого соединен со входом узла сравнения с порогом 59, выход которого образует выход канала слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей.
Заявляемый способ приема многолучевого сигнала реализуют на устройстве, блок-схема которого показана на фиг.5.
Входной сигнал поступает на первые и вторые входы приемника поиска сигнала 1, К демодуляторов 21-2к и блока слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 25. Входной сигнал представляет собой комплексный сигнал [содержащий синфазную и квадратурную составляющие входного сигнала (I и Q последовательности)].
Приемник поиска 1 по управляющему сигналу, поступившему с первого выхода контроллера 3, осуществляет начальный сдвиг ПСП. По управляющему сигналу, поступившему со второго выхода контроллера 3, приемник поиска 1 проводит М параллельными каналами циклический поиск сигнала на интервале многолучевости, например, с шагом, равным или менее длительности одного чипа расширяющей ПСП.
При обнаружении компонент многолучевого сигнала приемник поиска 1 формирует на первых выходах оценки значений модулей амплитуды принимаемого сигнала, а на вторых выходах - сигналы обнаружения сигналов лучей, которые поступают соответственно на первые и вторые входы контроллера 3.
Контроллер 3 из общего числа L обнаруженных сигналов лучей выделяет К сигналов лучей с максимальным уровнем, где К меньше или равно L, (К равно числу демодуляторов) и запоминает их временные положения. Из К сигналов лучей выделяет группы сигналов смежных сигналов лучей, сдвинутых по времени относительно друг друга на один чип или менее чипа, определяя их как кластеры сигналов лучей, и оставшиеся сигналы лучей, которые сдвинуты относительно смежных сигналов лучей более чем на чип, определяет как независимые сигналы лучей.
Контроллер 3 формирует сигналы управления временными сдвигами ПСП (генераторами псевдослучайной последовательности демодуляторов 21-2к), которые поступают с его третьих выходов на третьи входы К демодуляторов, и формирует сигналы управления сдвигами ПСП (генераторами псевдослучайной последовательности блока 25), которые поступают с его четвертых выходов на третьи входы блока слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 25.
Блок 25 осуществляет слежение за задержками и размерами кластеров сигналов лучей и одиночных сигналов лучей.
Блок слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 25 по управляющему сигналу, поступившему с четвертых выходов контроллера 3, проводит обнаружение сигналов лучей на смежных позициях относительно крайних сигналов лучей кластеров.
При обнаружении компонент многолучевого сигнала блок слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 25 формирует на выходах сигналы превышения порога, которые поступают соответственно на третьи входы контроллера 3.
Контроллер 3 формирует сигналы управления временными сдвигами ПСП демодуляторов, которые соответствуют задержкам вновь обнаруженных сигналов лучей кластера и которые поступают с его третьих выходов на третьи входы К демодуляторов 21-2к.
Прием многолучевого сигнала осуществляется путем демодуляции в блоках 21-2к кластеров сигналов лучей, образуя мягкие решения демодулированных кластеров сигналов лучей, демодуляции одиночных сигналов лучей, образуя мягкие решения демодулированных одиночных сигналов лучей.
При демодуляции кластера сигналов лучей осуществляют оценку и коррекцию фазы сигналов лучей кластера сигналов лучей, для каждого сигнала луча кластера сигналов лучей формируют опорный сигнал с начальной задержкой, равной задержке сигнала этого луча, вычисляют корреляции принимаемого сигнала и сформированных опорных сигналов на интервале длительности информационного символа, образуя последовательность значений корреляций для кластеров сигналов лучей и мягкие решения для одиночных сигналов лучей.
Выходные сигналы К демодуляторов 21-2к поступают на входы блока объединения символов 4, который осуществляет сложение вычисленной последовательности значений корреляции, формируя таким образом мягкие решения демодулированных кластеров сигналов лучей.
В блоке 4 объединяют мягкие решения демодулированных кластеров сигналов лучей и мягкие решения демодулированных одиночных сигналов лучей, полученную величину используют для определения принятого информационного символа.
Объединение мягких решений демодулированных кластеров сигналов лучей и мягких решений демодулированных одиночных сигналов лучей выполняют, например, путем умножения мягких решений демодулированных кластеров сигналов лучей и мягких решений демодулированных одиночных сигналов лучей на весовые коэффициенты, которые формируют таким образом, чтобы большему мягкому решению соответствовал больший коэффициент, и последующего суммирования всех взвешенных мягких решений демодулированных кластеров сигналов лучей и мягких решений демодулированных одиночных сигналов лучей.
Выходные сигналы блока объединения символов 4 являются выходными сигналами устройства приема многолучевого сигнала.
Приемник поиска сигнала 1 (фиг.6) работает следующим образом.
Входной сигнал поступает на первый (синфазный) и второй (квадратурный) входы в каждый из М каналов поиска сигнала 51-5м. В каждом канале поиска сигнала входной сигнал поступает на первый и второй входы перемножителя 6, на третий вход которого поступают опорные сигналы генератора псевдослучайной последовательности 7 через первый регистр сдвига 26, на четвертый входы поступают опорные сигналы генератора псевдослучайной последовательности 7 через первый 26 и второй 27 регистры сдвига. Сдвиг псевдослучайной последовательности ГПСП 7 определяется управляющим сигналом с четвертого выхода контроллера 3. Начальный сдвиг генератора ПСП 7 устанавливается по управляющему сигналу с третьего выхода контроллера 3, который поступает на первый вход генератора ПСП 7.
Перемножитель 6 снимает модуляцию расширяющей псевдослучайной последовательности (ПСП). Выходные сигналы перемножителя 6 поступают на входы первого 8 и второго 9 накопителей, в которых соответственно накапливаются синфазные и квадратурные составляющие входного сигнала (I и Q последовательности).
С выходов первого 8 и второго 9 накопителей сигналы поступают соответственно на первый и второй входы узла оценки модуля сигнала 10.
Оценку модуля сигнала можно представить в виде модуля амплитуды сигнала, координаты которого равны выходным значениям первого 8 и второго 9 накопителей соответственно синфазной и квадратурной составляющих сигнала. Выходной сигнал узла 10 представляет оценку значений модуля амплитуды принимаемого сигнала и является соответственно первым выходным сигналом каждого канала поиска сигнала.
Полученную в узле 10 оценку значения модуля амплитуды принимаемого сигнала сравнивают с порогом в узле 11, который формирует сигнал обнаружения многолучевой компоненты. Выходной сигнал узла сравнения с порогом 11 образует второй выход канала поиска сигнала. Первые выходы всех каналов поиска сигнала 51-5м образуют М первых выходных сигналов приемника поиска сигнала 1, а вторые выходы всех каналов поиска сигнала 51-5м образуют М вторых выходных сигналов приемника поиска сигнала 1.
Блок слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 25 (фиг.12) работает следующим образом.
Входной сигнал поступает на первый (синфазный) и второй (квадратурный) входы в каждый из Q каналов слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 531-53Q. В каждом канале 531-53Q входной сигнал поступает на первый и второй входы перемножителя 54, на третий и четвертый входы которого поступают опорные сигналы генератора псевдослучайной последовательности 55. Сдвиг псевдослучайной последовательности ГПСП 55 определяется управляющим сигналом с четвертого выхода контроллера 3.
Перемножитель 54 снимает модуляцию расширяющей псевдослучайной последовательности (ПСП). Выходные сигналы перемножителя 54 (с первого и второго выходов) поступают на входы первого 56 и второго 57 накопителей, в которых соответственно накапливаются синфазные и квадратурные составляющие входного сигнала (I и Q последовательности).
С выходов первого 56 и второго 57 накопителей сигналы поступают соответственно на первый и второй входы узла оценки модуля сигнала 58.
Полученную в узле 58 оценку значения модуля амплитуды входного сигнала сравнивают с порогом в узле 59, который формирует сигнал превышения порога. Выходной сигнал узла сравнения с порогом 59 образует выход каждого канала обнаружения сигнала. Выходы всех каналов обнаружения сигнала 531-53Q образуют выходные сигналы блока слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 25.
Реализация заявляемого способа также, как и в прототипе, предполагает наличие К параллельных демодуляторов 21-2к (фиг.7).
Сигналы управления сдвигами ПСП с контроллера 3, поступают на каждый демодулятор 21-2к, в частности на генератор псевдослучайной последовательности 14 (ГПСП) и генератор формирования информационных последовательностей 15.
Прием многолучевого сигнала осуществляется путем демодуляции в блоках 21-2к каждой из К выделенных сигналов лучей с учетом оценок задержек компонент многолучевого сигнала. При этом демодулируют кластеры сигналов лучей и демодулируют одиночные сигналы лучей.
Демодуляция сигнала выполняется путем смешивания (перемножения) в блоках 13 и 16 выходных сигналов первого перемножителя 12 с информационными последовательностями (например, с последовательностями Уолша), поступающими с блока 15 и с генератора ПСП 14, и накопления компонент многолучевого сигнала в первом 18 и втором 20 накопителях. Затем выполняются масштабирование и поворот фазы накопленных многолучевых компонент сигнала в блоке 23.
Полученное значение записывается в выравнивающий буфер 24, предназначенный для выравнивания во времени выходных сигналов демодуляторов. Он работает по принципу "первым вошел - первым вышел" (FIFO).
На выход каждого демодулятора поступает информационный сигнал с выравнивающего буфера 24.
Таким образом, при демодуляции кластера сигналов лучей в блоках 21-2к осуществляют оценку и коррекцию фазы сигналов лучей кластера сигналов лучей, для каждого сигнала луча кластера сигналов лучей формируют опорный сигнал с начальной задержкой, равной задержке сигнала этого луча, вычисляют корреляции принимаемого сигнала и сформированных опорных сигналов на интервале длительности информационного символа, образуя последовательность значений корреляций.
В заявляемом устройстве приема многолучевого сигнала контролер 3 выполняет следующие операции:
при циклическом поиске сигналов лучей на интервале многолучевости управляет сдвигами и начальной установкой ГПСП блока поиска (соответственно вторые и первые выходы контроллера 3 на приемник поиска 1),
по выходным сигналам блока поиска (по оценкам значений модулей амплитуды принимаемого сигнала и сигналам обнаружения сигналов лучей) определяет из L обнаруженных сигналов лучей К сигналов лучей с максимальным уровнем, где К меньше или равно L, и запоминает их временные положения,
из К сигналов лучей выделяет группы сигналов смежных лучей, сдвинутых по времени относительно друг друга на один чип или менее чипа, определяя их как кластеры сигналов лучей, и оставшиеся сигналы лучей, которые сдвинуты относительно смежных сигналов лучей более чем на чип, определяет как независимые сигналы лучей,
выполняет слежение за задержками одиночных сигналов лучей,
выполняет слежение за задержками и размерами кластеров сигналов лучей,
устанавливает временные сдвиги ПСП демодуляторов.
Перечисленные выше операции с наименьшими затратами вычислительных ресурсов реализуются в виде программы на микропроцессоре.
Однако контроллер 3 может быть выполнен в виде устройства с жесткой логикой, при этом может быть реализован различными способами. Один из возможных вариантов реализации контроллера в виде устройства с жесткой логикой показан на фиг.8.
Управление сдвигами ГПСП блока поиска выполняется следующим образом.
Первый счетчик 34 (счетчик интервала накопления) формирует импульсный сигнал с периодом, равным времени накопления сигнала в корреляторах блока поиска сигнала 1, который поступает на второй выход контроллера 3 (сигнал управления сдвигами ГПСП приемника поиска сигнала 1), на вход второго счетчика 36 (счетчик интервала поиска) и на вход триггера записи 35.
Второй счетчик 36 определяет время сканирования приемником поиска 1 области многолучевости. После окончания сканирования второй счетчик 36 формирует сигнал, поступающий на первый выход контроллера 3, который устанавливает ГПСП приемника поиска сигнала 1 в исходное состояние.
Оценки значений модулей амплитуды выходных сигналов L обнаруженных сигналов лучей и их задержки записываются в узел определения сигналов с максимальными уровнями 37 (записывают в два ОЗУ узла). Узел 37 определяет из L обнаруженных сигналов лучей К сигналов лучей с максимальным уровнем. Запись начинается после окончания накопления сигнала в корреляторах блока поиска 1 и заканчивается после опроса последнего коррелятора. Сигнал записи формируется на выходе триггера записи 35. В "единичное" состояние (режим записи) триггер записи 35 устанавливается сигналом с выхода первого счетчика 34 (интервала накопления).
Оценки значений модулей амплитуды выходных сигналов корреляторов блока поиска 1 поступают на вход узла определения сигналов с максимальными уровнями 37 через второй коммутатор 29 (первые входы контроллера 3).
Задержка обнаруженного сигнала лучей равна числу, записанному во втором счетчике 36 (счетчике интервала поиска), умноженному на число каналов блока поиска сигнала 1 и сложенному с номером канала блока поиска сигнала 1, обнаружившего этот сигнал. Номер коррелятора равен номеру входа второго коммутатора 29, к которому подключен этот коррелятор. Номер входа второго коммутатора 29, через который поступает обрабатываемый модуль, равен числу, установленному в счетчике второго коммутатора 29.
При наличии сигнала обнаружения сигналов лучей модули сигналов лучей и их задержки записываются в два ОЗУ узла определения сигналов с максимальными уровнями 37. Сигналы обнаружения сигналов лучей блока поиска сигнала 1 поступают на вход первого коммутатора 28 и далее на второй вход логического элемента И. На первый вход этого элемента поступает сигнал записи с триггера 35. Если получен сигнал обнаружения сигналов лучей ("единичное" состояние), то оценки значений модулей амплитуды обнаруженных сигналов лучей и их задержки записываются в два ОЗУ узла 37.
Счетчик второго коммутатора 29 после опроса всех корреляторов блока поиска сигнала 1 формирует сигнал конца записи, который устанавливает триггер записи 35 в "нулевое" состояние.
С выхода узла определения сигналов с максимальными уровнями 37 задержки К максимальных из обнаруженных сигналов лучей поступают на входы узлов управления слежением за задержками одиночных сигналов лучей 40, управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41 и выделения одиночных и кластеров сигналов лучей 39. На входы этих узлов 39, 40, 41 также поступает сигнал стробирования задержки. Сигнал, определяющий интервал поступления этих сигналов с выхода узла 37, поступает на входы узла управления слежением за задержками одиночных сигналов 40 и узла управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41.
Узел выделения одиночных и кластеров сигналов лучей 39 из К сигналов лучей выделяет группы сигналов смежных лучей, сдвинутых по времени относительно друг друга на один чип или менее чипа, и одиночные сигналы, которые сдвинуты относительно смежных сигналов лучей более чем на чип.
При обнаружении кластера сигналов лучей на узел управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41 выдается сигнал признака кластера сигналов лучей (четвертый вход узла 41).
При обнаружении одиночного сигнала лучей на узел управления слежением за задержками одиночных сигналов лучей 40 выдается сигнал признака одиночного сигнала луча (четвертый вход узла 40).
С выхода узла выделения одиночных и кластеров сигналов лучей 39 задержки К максимальных из обнаруженных сигналов лучей поступают на пятый вход узла управления задержками опорных сигналов демодуляторов 42.
Узел 40 управляет слежением за задержками одиночных сигналов лучей.
Узел управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41 выполняет слежение за границами кластеров сигналов лучей. При этом если обнаружен дополнительный сигнал кластера сигналов лучей, то на узел управления задержками опорных сигналов демодуляторов 42 выдаются его задержка и его номер. Если принято решение об исчезновении сигнала луча в кластере сигналов лучей, то на узел управления задержками опорных сигналов демодуляторов 42 выдаются нулевое значение задержки и соответствующий номер сигнала.
Узел управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41 также формирует сигналы, управляющие сдвигами ГПСП блока слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 25 (первые выходы узла 41).
Узел управления задержками опорных сигналов демодуляторов 42 устанавливает временные сдвиги ГПСП демодуляторов 21-2к (выходные сигналы узла 42).
Узел выделения одиночных и кластеров сигналов лучей 39 может быть выполнен различными способами. Один из возможных вариантов реализации приведен на фиг.9. Узел 39 работает следующим образом. Элемент сравнения 45 сравнивает значения задержек предыдущих сигналов лучей (с выхода второго регистра 44) и последующих (с выхода первого регистра 43) сигналов лучей, поступивших соответственно на первый и второй входы узла 39. Если эти задержки отличаются друг от друга более чем на шаг поиска, то с элемента сравнения на первый выход узла 39 поступает сигнал признака одиночного сигнала лучей. Если эти задержки отличаются на шаг поиска, то с элемента сравнения 45 на второй выход узла поступает сигнал признака кластера сигналов лучей. С выхода второго регистра 44 задержки К максимальных из обнаруженных сигналов лучей также поступают на третий выход узла 39.
Узел управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41 может быть выполнен различными способами. Один из возможных вариантов реализации приведен на фиг.10. Узел 41 работает следующим образом.
В элементах слежения за правыми 47 и левыми 46 границами кластера сигналов лучей по задержкам К максимальных из обнаруженных сигналов лучей и сигналу признака кластера сигналов лучей определяют границы кластеров. Затем формируют сигналы, управляющие сдвигами ГПСП блока слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 25 для обнаружения сигналов на смежных позициях относительно крайних сигналов лучей кластера.
В элементах слежения за правыми 47 и левыми 46 границами кластера сигналов лучей по сигналам превышения порога, поступающим с блока слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 25, принимается решение об обнаружении сигналов лучей на смежных позициях относительно крайних сигналов лучей кластера. При этом под крайними сигналами лучей кластера сигналов лучей следует понимать сигналы с минимальным и максимальным значениями задержек относительно границ интервала многолучевости.
Если сигнал луча обнаружен, то на узел управления задержками опорных сигналов демодуляторов 42 через второй коммутатор 49 выдаются задержка обнаруженного сигнала луча и его номер. В противном случае выполняется сравнение уровня крайних сигналов лучей кластера с заданным порогом. Если уровень крайнего сигнала лучей в кластере сигналов лучей ниже заданного порога, то на узел управления задержками опорных сигналов демодуляторов 42 через второй коммутатор 49 выдаются нулевое значение задержки и соответствующий номер сигнала.
Таким образом, если крайний сигнал обнаружен, то проверяется смежная к нему позиция, а если смежный сигнал не обнаружен, то проверяется предыдущий сигнал.
Если смежный сигнал обнаружен, то принимается решение о появлении дополнительного сигнала кластера и проверяется смежная к нему позиция.
Если граница кластера не меняется, то поочередно выполняется обнаружение сигнала на границе кластера и на смежной позиции. Если на границе кластера появляется или исчезает сигнал, то граница кластера соответственно смещается.
Для оптимального соединения между узлом управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41 и узлом управления задержками опорных сигналов демодуляторов 42 в узел управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41 введен второй коммутатор 49, который выполняет переключение задержек сигналов лучей и их номеров, обнаруженных элементами слежения за левыми и правыми границами кластеров сигналов лучей.
Для оптимального соединения между узлом управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41 и блоком слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 25 в узел управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41 введены первый 48 и третий 50 коммутаторы. Слежение выполняется попеременно сначала за левыми, а затем за правыми границами кластеров. Коммутаторы выполняют переключение сигналов, поступающих на блок слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 25 и с блока 25.
Узел управления слежением за задержками одиночных сигналов лучей 40 сравнивает задержки одиночных сигналов лучей, полученных при двух следующих друг за другом сканированиях интервала многолучевости. При этом если одиночный сигнал сместился на один шаг сканирования, то смещение опорного сигнала соответствующего демодулятора выполняется только при подтверждении этого смещения на последующем сканировании интервала многолучевости.
Узел управления задержками опорных сигналов демодуляторов 42 может быть выполнен различными способами. Один из возможных вариантов реализации приведен на фиг. 11. Узел 42 работает следующим образом. После окончания сканирования интервала многолучевости временные задержки К максимальных из обнаруженных сигналов лучей поступают через узел выделения одиночных и кластеров сигналов лучей 39 на вторые входы К регистров 521-52к узла управления задержками опорных сигналов демодуляторов 42. Элемент управления записью задержек сигналов лучей в регистры выполняет их запись в регистры 521-52к (через первые входы регистров). При поступлении с узла управления слежением за задержками и размерами кластеров сигналов лучей 41 задержки и номера нового сигнала лучей устанавливается соответствующая временная задержка соответствующего демодулятора.
Заявляемая группа изобретений по сравнению с известными техническими решениями в данной области техники позволяет получить более высокую помехоустойчивость в условиях быстрого фединга. Технический эффект при реализации достигается за счет того, что:
из выделенных сигналов лучей выделяют группы сигналов: кластеры сигналов лучей и одиночные сигналы лучей;
осуществляют слежение за задержкой одиночных сигналов лучей и слежение за задержкой и размером кластеров сигналов лучей, при этом периодически уточняют задержку и размер кластера сигналов лучей путем обнаружения сигналов лучей на смежных позициях относительно крайних сигналов лучей кластера сигналов лучей, принятия решения о появлении дополнительного сигнала луча в кластере сигналов лучей, если сигнал луча обнаружен, сравнения уровня крайних сигналов лучей кластера сигналов лучей с заданным порогом, принятия решения об исчезновении сигнала луча в кластере сигналов лучей, если уровни одного или двух крайних сигналов лучей в кластере сигналов лучей ниже заданного порога;
демодулируют кластеры сигналов лучей, образуя мягкие решения демодулированных кластеров сигналов лучей, и демодулируют одиночные сигналы лучей, образуя мягкие решения демодулированных одиночных сигналов лучей;
объединяют мягкие решения демодулированных кластеров сигналов лучей и мягкие решения демодулированных одиночных сигналов лучей, полученную величину используют для определения принятого информационного символа.
Группа изобретений относится к радиотехнике, в частности к способу приема многолучевого сигнала, способу слежения за задержкой и размером кластера сигналов лучей и устройству для их реализации, и может быть использована в системах сотовой радиосвязи с кодовым разделением каналов (системах CDMA). Достигаемым техническим результатом является повышение помехоустойчивости приема многолучевого сигнала в условиях быстрого фединга. Поставленная задача решается предлагаемой группой изобретений, созданных в едином изобретательском замысле, следующим образом: из выделенных сигналов лучей выделяют группы сигналов: кластеры сигналов лучей и одиночные сигналы лучей; осуществляют слежение за задержкой одиночных сигналов лучей и слежение за задержкой и размером кластеров сигналов лучей, при этом периодически уточняют задержку и размер кластера сигналов лучей путем обнаружения сигналов лучей на смежных позициях относительно крайних сигналов лучей кластера сигналов лучей, принятия решения о появлении дополнительного сигнала луча в кластере сигналов лучей, если сигнал луча обнаружен, сравнения уровня крайних сигналов лучей кластера сигналов лучей с заданным порогом, принятия решения об исчезновении сигнала луча в кластере сигналов лучей, если уровни одного или двух крайних сигналов лучей в кластере сигналов лучей ниже заданного порога; демодулируют кластеры сигналов лучей, образуя мягкие решения демодулированных кластеров сигналов лучей, и демодулируют одиночные сигналы лучей, образуя мягкие решения демодулированных одиночных сигналов лучей; объединяют мягкие решения демодулированных кластеров сигналов лучей и мягкие решения демодулированных одиночных сигналов лучей, полученную величину используют для определения принятого информационного символа. Устройство приема многолучевого сигнала содержит приемник поиска сигнала, К демодуляторов, контроллер, блок объединения символов и блок слежения за задержками и размерами кластеров сигналов лучей. 3 с. и 3 з.п.ф-лы, 12 ил.
| СПОСОБ ПРИЕМА МНОГОЛУЧЕВОГО СИГНАЛА | 2000 |
|
RU2168274C1 |
| US 5764687 А, 09.06.1998 | |||
| US 5490165 А, 06.02.1996 | |||
| US 5619524 А, 08.04.1997 | |||
| СПОСОБ ПРИЕМА МНОГОЛУЧЕВЫХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ | 1997 |
|
RU2120180C1 |
| US 5228053 А, 13.07.1993. | |||
