Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способам квазикогерентного приема многолучевого сигнала с кластерной структурой в системах связи с кодовым разделением каналов, и может использоваться в приемных устройствах базовой и мобильной (абонентской) станций.
Принимаемый сигнал в высокоскоростных системах связи представляет собой MPSK (MPSK - M-level phase shift keying - M-уровневая фазовая модуляция) или MQAM (MQAM - M-level quadrature amplitude modulation - М-уровневая амплитудно-фазовая модуляция) сигнал с расширяющей кодовой псевдослучайной последовательностью (ПСП), прошедший через многолучевой канал связи и наблюдаемый на фоне шумов. Передаваемый сигнал включает совокупность информационных и пилот символов. Пилот символы предназначены для оценки канала, что необходимо для реализации квазикогерентного приема при использовании указанных видов модуляции. Передаваемый поток символов может быть сгруппирован по группам (слотам). Пример слотовой структуры данных представлен на фиг.1.
Часто принимаемый многолучевой сигнал имеет кластерную структуру, т.е. его лучи являются достаточно близкими (неразрешаемыми). Поэтому в процессе работы системы поиска и слежения приемного устройства возможно обнаружение сигналов нескольких близких лучей кластера, т.е. сигналов с близкими временными положениями (разность временных положений сигналов соседних лучей меньше чипа ПСП). Чип ПСП - это длительность одного элементарного временного интервала ПСП. Вследствие влияния пилот сигналов близких лучей друг на друга искажаются потоки данных, по которым осуществляется оценка комплексной огибающей сигналов каждого луча.
В системах связи с кодовым разделением каналов в условиях многолучевости для улучшения качества связи используют многолучевые приемники, в которых производят взвешенное суммирование выходных сигналов совокупности однолучевых приемников. Последние собирают энергию компонентов многолучевого сигнала. Обычно оценки комплексных амплитуд сигналов лучей по пилот сигналу осуществляются независимо. Такие многолучевые приемники эффективно функционируют, когда компоненты многолучевого сигнала являются разрешаемыми. Однако в случае приема кластеров лучей их эффективность заметно снижается.
Известен способ многолучевого приема, описанный в патенте США №5,490,165 "Demodulation Element Assignment in a System Capable of Receiving Multiple Signals", H 04 B 1/69, Feb.6, 1996 [1]. Описанный способ заключается в следующем:
- Производят предварительный поиск временных положений сигналов лучей. Для каждого луча производят оценку комплексной огибающей по пилот сигналу. Получают мягкие решения об информационных символах для всех однолучевых приемников. Объединяют эти мягкие решения путем их суммирования. В случае, когда временное расстояние сигналов различных лучей мало, взаимовлияние лучей приводит к ошибкам оценки комплексной огибающей лучей и вызывает снижение помехоустойчивости приема многолучевого сигнала. Необходимость разрешения лучей входного сигнала является недостатком данного способа.
Известен способ квазикогерентного приема, описанный в статье Н.Andoh, M.Sawahashi, and F.Adachi, "Channel estimation filter using time-multiplexed pilot channel for coherent Rake combining in DS-CDMA mobile radio," IEICE Trans. Commun, vol.E81-B, no.7, pp.1517-1526, July 1998 [2]. В этой публикации описывается многолучевой приемник, который состоит из нескольких однолучевых приемников. В каждом однолучевом приемнике производится оценка комплексной огибающей информационных символов. Оценки комплексных огибающих сигналов лучей осуществляются независимо. Считается, что комплексная огибающая входного сигнала имеет постоянную величину на интервале слота. Оценка комплексной огибающей информационных символов слота определяется, как взвешенная сумма комплексных откликов пилот символов нескольких слотов. Выходом однолучевых приемников являются мягкие решения об информационных символах. Объединение мягких решений производят в соответствии с критерием максимизации отношения сигнал-шум на выходе приемника.
К недостаткам данного способа следует отнести независимость оценки комплексной огибающей различных лучей в случае, когда временное расстояние сигналов различных лучей мало. В этом случае взаимовлияние лучей приводит к ошибкам оценки комплексной огибающей лучей и вызывает снижение помехоустойчивости приема многолучевого сигнала.
Наиболее близким к предлагаемому решению является способ квазикогерентного приема многолучевого сигнала и устройство для его реализации, описанные в статье S.Abeta, M.Sawahashi, and F.Adachi, "Performance comparison between time-multiplexed pilot channel and parallel pilot channel for coherent rake combining is DS-CDMA mobile radio," IEICE Trans. Commun., vol.E81-B, no.7, pp.1417-1425, July 1998 [3]. Этот способ выбран в качестве прототипа заявляемого способа.
Описанный способ заключается в следующем.
- Обнаруживают многолучевый сигнал.
- При приеме сигнала каждого луча:
- Формируют последовательность комплексных корреляционных откликов информационных и пилот символов, определяя корреляцию входного сигнала с известной ПСП на интервалах длительности каждого символа.
- Формируют оценки комплексной огибающей информационных символов для каждого луча по комплексным корреляционным откликам пилот символов.
- Получают мягкие решения об информационных символах, умножая комплексные корреляционные отклики информационных символов каждого луча на комплексно сопряженные оценки комплексной огибающей информационных символов каждого луча.
- Получают объединенное мягкое решение об информационных символах, объединяя мягкие решения об информационных символах всех лучей.
- Оценки комплексной огибающей информационных символов формируют методом интерполяции по комплексным корреляционным откликам пилот символов.
Для реализации такого способа используется многолучевой приемник, состоящий из нескольких однолучевых приемников, которые вырабатывают мягкие решения об информационных символах. Объединение мягких решений производят в соответствии с критерием максимизации отношения сигнал-шум на выходе приемника. Пример такого устройства представлен на фиг.2, где обозначено:
1 - однолучевые квазикогерентные приемники,
2 - комплексный перемножитель,
3, 4 - первый и второй сумматоры со сбросом,
5, 6 - узлы задержки,
7 - генератор ПСП,
8, 9 - первый и второй сумматоры,
10 - блок управления.
11 - узел отбора пилот символов,
12 - I и Q узлы оценки комплексной огибающей,
13 - решающий узел.
Устройство многолучевого квазикогерентного приема сигнала содержит N однолучевых квазикогерентных приемников 1-1 - 1-N, N - число лучей, блок управления и первый и второй сумматор с N входами. Каждый из N однолучевых квазикогерентных приемников 1-1 - 1-N содержит комплексный перемножитель 2, первый и второй входы которого являются сигнальными входами квазикогерентного приемника, а третий и четвертый входы (опорные) комплексного перемножителя 2 соединены с опорными выходами генератора псевдослучайных последовательностей 7. Первый и второй выходы комплексного перемножителя 2, которые являются выходами синфазной и квадратурной составляющих комплексного сигнала, соединены соответственно с первым и вторым сумматорами со сбросом 3 и 4, входы сигнала сброса которых в каждом однолучевом квазикогерентном приемнике 1-1 - 1-N соединены с первым выходом блока управления 10, Выходы первого и второго сумматоров со сбросом 3 и 4, которые являются выходами синфазной и квадратурной составляющей комплексных корреляционных откликов символов, соединены с первым и вторым входами узла задержки 5, третий вход которого является входом управления временем задержки и соединен с четвертым синхронизирующим выходом блока управления 10. Первый и второй выходы узла задержки 5 соединены с первым и вторым входами узла отбора пилот символов 11 и с первым и вторым входами узла задержки 6. Третий вход узла отбора пилот символов 11 является управляющим и соединен с вторым синхронизирующим выходом блока управления 10. Первый и второй выходы узла отбора пилот символов 11, которые являются выходами синфазной и квадратурной составляющих откликов пилот символов, соединены с первыми входами I и Q узлов оценки комплексной огибающей 12. Вторые входы I и Q узлов оценки комплексной огибающей 12 являются управляющими и соединены с третьим синхронизирующим выходом блока управления 10. Выходы узлов оценки комплексной огибающей 12-I, 12-Q соединены соответственно с первым и вторым входами решающего узла 13, которые являются входами оценки синфазной и квадратурной составляющих комплексной огибающей информационных символов. Третий и четвертый входы решающего узла 13, которые являются входами синфазных и квадратурных составляющих комплексных корреляционных откликов символов, соединены с первым и вторым выходами узла задержки 6.
Первый и второй выходы решающих узлов 13 всех N однолучевых квазикогерентных приемников 1-1 - 1-N, которые являются выходами мягких решений об информационных символах каждого луча, соединены с входами первого и второго сумматоров 8, 9, имеющих по N входов каждый. Выходы первого и второго сумматоров 8 и 9 являются выходами объединенных мягких решений об информационных символах. Пятый синхронизирующий выход блока управления 10 соединен со входом управления состоянием генератора ПСП 7 каждого квазикогерентного приемника.
Работает устройство-прототип следующим образом. Синфазная и квадратурная составляющие входного сигнала поступают в однолучевые приемники 1-1 - 1-N, а именно, на первый и второй входы комплексных перемножителей 2. На третий и четвертый входы перемножителей 2 с выходов генератора ПСП 7 поступают известные ПСП, соответствующие синфазной и квадратурной составляющим сигнала. Состояниями генератора ПСП 7 управляет блок управления 10 в соответствии со значениями временных положений сигналов лучей в принимаемом многолучевом сигнале. Синфазная и квадратурная составляющие сигнала с выходов комплексного перемножителя 2 поступают соответственно на входы сумматоров со сбросом 3 и 4, на вторые входы которых поступает управляющий сигнал сброса из блока управления 10. Сумматоры со сбросом 3, 4 осуществляют операцию посимвольного накопления синфазных и квадратурных составляющих входного сигнала. С выходов первого и второго сумматоров 3 и 4 сигналы, представляющие собой синфазную и квадратурную составляющие комплексных корреляционных откликов символов, поступают через узел задержки 5 на первый и второй входы узла отбора пилот символов 11 и на первый и второй входы узла задержки 6. Время задержки сигнала в узле 5 регулирует блок управления 10 в соответствии со значениями временных положений сигналов лучей в принимаемом многолучевом сигнале таким образом, чтобы корреляционные отклики соответствующих символов всех лучей приходили на входы узла отбора пилот символов 11 и узла задержки 6 одновременно. В соответствии с управляющим (синхронизирующим) сигналом блока управления 10 узел отбора пилот символов 11 из входной последовательности комплексных корреляционных откликов пилот и информационных символов пропускает только отклики пилот символов. С выходов узла отбора пилот символов 11 синфазные и квадратурные составляющие этих откликов поступают на первые входы узлов оценки комплексной огибающей 12-I, 12-Q, где корреляционные отклики, соответствующие пилот символам каждого слота, суммируются. Далее в узлах 12-I, 12-Q осуществляется интерполяция комплексной огибающей информационных символов. Интерполяция выполняется посредством взвешенного суммирования усредненных откликов пилот символов. Весовые коэффициенты интерполяции устанавливаются в соответствии с управляющим сигналом блока управления 10. Оценки синфазной и квадратурной составляющих комплексной огибающей информационных символов с выходов узлов 12-I, 12-Q поступают на первый и второй входы решающего узла 13, на третий и четвертый входы которого поступают синфазные и квадратурные составляющие комплексных корреляционных откликов символов с узла задержки 6. Задержка комплексных корреляционных откликов символов в узле задержки 6 необходима для компенсации временной задержки при оценке комплексной огибающей сигнала в узлах 12-I, 12-Q. В решающем узле 13 формируются мягкие решения об информационных символах каждого луча путем перемножения комплексных корреляционных откликов информационных символов на комплексно сопряженные оценки комплексной огибающей.
С первого и второго выхода решающего узла 13 каждого однолучевого квазикогерентного приемника 1-I, 
синфазные и квадратурные составляющие мягких решений каждого луча об информационных символах поступают на соответствующие входы первого и второго сумматоров 8, 9. В сумматорах 8 и 9 мягкие решения всех однолучевых приемников объединяются, а именно, суммируются. Выходные сигналы многолучевого квазикогерентного устройства поступают с выходов сумматоров 8, 9 и представляют собой объединенные мягкие решения об информационных символах. Блок управления 10 обеспечивает синхронность работы блоков приемника.
К недостаткам данного способа следует отнести независимость оценки комплексной огибающей различных лучей. В случае, когда временное расстояние сигналов различных лучей - мало, взаимовлияние лучей приводит к ошибкам оценки комплексной огибающей лучей и вызывает снижение помехоустойчивости приема многолучевого сигнала.
При создании заявляемого изобретения ставилась задача повышения помехоустойчивости приема многолучевых сигналов с кластерной структурой за счет корректной оценки комплексной огибающей сигналов лучей посредством учета взаимовлияния сигналов лучей друг на друга.
Для решения этой задачи в способ квазикогерентного приема многолучевого сигнала, заключающийся в том, что производят обнаружение многолучевого сигнала, при приеме сигнала каждого луча формируют последовательность комплексных корреляционных откликов информационных и пилот символов, определяя корреляцию входного сигнала с известной ПСП на интервалах длительности каждого символа, формируют оценки комплексной огибающей информационных символов для каждого луча, формируют мягкие решения об информационных символах, умножая комплексные корреляционные отклики информационных символов на комплексно сопряженные оценки комплексной огибающей информационных символов, объединяют мягкие решения об информационных символах всех лучей, получая объединенное мягкое решение об информационных символах,
дополнительно осуществляют следующие операции:
- используя комплексные корреляционные отклики пилот символов лучей формируют декоррелированные отклики пилот символов лучей, устраняя взаимовлияние сигналов лучей входного сигнала,
- формирование оценки комплексной огибающей информационных символов осуществляют по декоррелированным откликам пилот символов.
Декоррелированные отклики пилот символов формируют, например, путем взвешенного суммирования комплексных корреляционных откликов пилот символов сигналов лучей, причем весовые коэффициенты каждого луча формируют в виде элементов соответствующих столбцов матрицы, обратной матрице взаимной корреляции, определяемой относительными временными положениями компонент многолучевого сигнала, а также шириной спектра сигнала.
Оценки комплексной огибающей информационных символов могут быть сформированы, например, методом интерполяции по декоррелированным откликам пилот символов для каждого луча.
Для решения той же задачи повышения помехоустойчивости приема многолучевых сигналов с кластерной структурой предложено устройство квазикогерентного приема многолучевого сигнала, содержащее N однолучевых квазикогерентных приемников, блок управления, первый и второй сумматор с N входами, причем каждый из N однолучевых квазикогерентных приемников содержит комплексный перемножитель, первый и второй входы которого являются сигнальными входами квазикогерентного приемника, а третий и четвертый входы комплексного перемножителя соединены с опорными выходами генератора псевдослучайных последовательностей, вход управления состоянием генератора псевдослучайной последовательности каждого квазикогерентного приемника соединен с пятым синхронизирующим выходом блока управления, первый и второй выходы комплексного перемножителя являются выходами синфазной и квадратурной составляющих комплексного сигнала и соединены соответственно с первым и вторым сумматорами со сбросом, входы сигнала сброса которых в каждом однолучевом квазикогерентном приемнике соединены с первым управляющим выходом блока управления, выходы первого и второго сумматоров со сбросом являются выходами синфазной и квадратурной составляющей комплексных корреляционных откликов символов и соединены с первым и вторым входами первого узла задержки, третий вход которого является входом управления временем задержки и соединен с четвертым синхронизирующим выходом блока управления, первый и второй выходы первого узла задержки соединены с первым и вторым входами узла отбора пилот символов и с первым и вторым входами второго узла задержки, третий вход узла отбора пилот символов является управляющим и соединен с вторым управляющим выходом блока управления, вторые входы синфазного и квадратурного узлов оценки комплексной огибающей являются управляющими и соединены с третьим синхронизирующим выходом блока управления, выходы синфазного и квадратурного узлов оценки комплексной огибающей соединены соответственно с первым и вторым входами решающего узла, которые являются входами оценки синфазной и квадратурной составляющих комплексной огибающей информационных символов, третий и четвертый входы решающего узла являются входами синфазных и квадратурных составляющих комплексных корреляционных откликов символов и соединены с первым и вторым выходами второго узла задержки, первый и второй выходы решающих узлов всех N однолучевых квазикогерентных приемников являются выходами мягких решений об информационных символах каждого луча и соединены с входами первого и второго сумматоров, имеющих по N входов каждый, выходы первого и второго сумматоров и являются выходами объединенных мягких решений об информационных символах,
дополнительно введены:
синфазный и квадратурный блоки декорреляции, причем первый и второй выходы узлов отбора пилот символов являются выходами синфазной и квадратурной составляющих откликов пилот символов всех N однолучевых квазикогерентных приемников и соединены с соответствующими сигнальными входами синфазного и квадратурного блоков декорреляции, входы весовых коэффициентов блоков декорреляции соединены с шестым управляющим выходом блока управления, выходы блоков декорреляции являются выходами декоррелированных синфазных и квадратурных составляющих откликов пилот символов и соединены с синфазными и квадратурными узлами оценки комплексной огибающей всех однолучевых квазикогерентных приемников.
Сопоставительный анализ способа квазикогерентного приема многолучевого сигнала с прототипом показывает, что предлагаемое изобретение существенно отличается от прототипа, поскольку позволяет значительно повысить помехоустойчивость приема многолучевых сигналов с кластерной структурой.
Сопоставительный анализ заявляемого способа с другими техническими решениями в данной области техники не позволил выявить в ранее известных источниках тех признаков, которые заявлены в отличительной части формулы изобретения.
Сопоставительный анализ устройства квазикогерентного приема многолучевого сигнала с прототипом показывает, что предлагаемое изобретение существенно отличается от прототипа, так как позволяет повысит помехоустойчивость приема многолучевых сигналов с кластерной структурой за счет корректной оценки комплексной огибающей сигналов лучей посредством учета взаимовлияния сигналов лучей друг на друга.
Сопоставительный анализ заявляемого устройства с другими техническими решениями в данной области техники не позволил выявить в известных источниках признаков, заявленных в отличительной части формулы изобретения.
Графические материалы, представленные в материалах заявки:
Фиг.1 - пример слотовой структуры данных.
Фиг.2 - структурная схема устройства квазикогерентного приема многолучевого сигнала прототипа.
Фиг.3 - структурная схема предлагаемого устройства квазикогерентного приема многолучевого сигнала.
Фиг.4 - пример выполнения блока декорреляции.
Фиг.5 - зависимость вероятности битовой ошибки от отношения сигнал/шум.
Данное изобретение представляет собой способ квазикогерентного приема многолучевого сигнала с кластерной структурой.
Описанный способ заключается в следующем.
- Производят обнаружение многолучевого сигнала.
- При приеме сигнала каждого луча формируют последовательность комплексных корреляционных откликов информационных и пилот символов, определяя корреляцию входного сигнала с известной ПСП на интервалах длительности каждого символа.
- Используя комплексные корреляционные отклики пилот символов лучей, формируют декоррелированные отклики пилот символов всех лучей, устраняя взаимовлияние сигналов лучей входного сигнала.
- Формируют оценки комплексной огибающей информационных символов для каждого луча по декоррелированным откликам пилот символов лучей.
- Формируют мягкие решения об информационных символах, умножая комплексные корреляционные отклики информационных символов на комплексно сопряженные оценки комплексной огибающей информационных символов.
- Объединяют мягкие решения об информационных символах всех лучей, получая объединенное мягкое решение об информационных символах.
При этом декоррелированные отклики пилот символов каждого луча формируют путем взвешенного суммирования комплексных корреляционных откликов пилот символов сигналов лучей.
Весовые коэффициенты каждого луча формируют в виде элементов соответствующих столбцов матрицы, обратной матрице взаимной корреляции, определяемой относительными временными положениями компонент многолучевого сигнала, а также шириной спектра сигнала.
Оценки комплексной огибающей информационных символов формируют методом интерполяции по декоррелированным откликам пилот символов для каждого луча.
Для реализации такого способа предлагается устройство, представленное на фиг.3, где обозначено:
1 - однолучевые квазикогерентные приемники,
2 - комплексный перемножитель,
3, 4 - первый и второй сумматоры со сбросом,
5, 6 - узлы задержки,
7 - генератор ПСП,
8, 9 - первый и второй сумматоры,
10 - блок управления,
11 - узел отбора пилот символов,
12 - I и Q узлы оценки комплексной огибающей,
13 - решающий узел,
14 - I и Q узлы декорреляции.
Устройство квазикогерентного приема многолучевого сигнала содержит N однолучевых квазикогерентных приемников 1-1 - 1-N где N - число лучей, блок управления и первый и второй сумматор с N входами, I и Q (синфазный и квадратурный) узлы декорреляции 14. Каждый из N однолучевых квазикогерентных приемников 1-1 - 1-N содержит комплексный перемножитель 2, первый и второй входы которого являются сигнальными входами квазикогерентного приемника, а третий и четвертый входы (опорные) комплексного перемножителя 2 соединены с опорными выходами генератора псевдослучайных последовательностей 7. Первый и второй выходы комплексного перемножителя 2, которые являются выходами синфазной и квадратурной составляющих комплексного сигнала, соединены соответственно с первым и вторым сумматорами со сбросом 3 и 4, входы сигнала сброса которых в каждом однолучевом квазикогерентном приемнике 1-1 - 1-N соединены с первым выходом блока управления 10, Выходы первого и второго сумматоров со сбросом 3 и 4, которые являются выходами синфазной и квадратурной составляющей комплексных корреляционных откликов символов, соединены с первым и вторым входами узла задержки 5, третий вход которого является входом управления временем задержки и соединен с четвертым синхронизирующим выходом блока управления 10. Первый и второй выходы узла задержки 5 соединены с первым и вторым входами узла отбора пилот символов 11 и с первым и вторым входами узла задержки 6. Третий вход узла отбора пилот символов 11 является управляющим и соединен с вторым управляющим выходом блока управления 10. Первый и второй выходы узлов отбора пилот символов 11, которые являются выходами синфазной и квадратурной составляющих откликов пилот символов, всех N однолучевых квазикогерентных приемников 1-1 - 1-N соединены с соответствующими сигнальными входами I и Q блоков декорреляции 14, имеющих по N сигнальных входов каждый. Входы весовых коэффициентов блоков декорреляции 14-I, 14-Q соединены с шестым управляющим выходом блока управления 10. Выходы блоков декорреляции 14-I, 14-Q, которые являются выходами декоррелированных синфазных и квадратурных составляющих откликов пилот символов, соединены с I и Q узлами оценки комплексной огибающей 12 всех однолучевых квазикогерентных приемников 1-1 - 1-N. Вторые входы I и Q (синфазного и квадратурного) узлов оценки комплексной огибающей 12 являются управляющими и соединены с третьим синхронизирующим выходом блока управления 10. Выходы узлов оценки комплексной огибающей 12-I, 12-Q соединены соответственно с первым и вторым входами решающего узла 13, которые являются входами оценки синфазной и квадратурной составляющих комплексной огибающей информационных символов. Третий и четвертый входы решающего узла 13, которые являются входами синфазных и квадратурных составляющих комплексных корреляционных откликов символов, соединены с первым и вторым выходами узла задержки 6.
Первый и второй выходы решающих узлов 13 всех N однолучевых квазикогерентных приемников 1-1 - 1-N, которые являются выходами мягких решений об информационных символах каждого луча, соединены с входами первого и второго сумматоров 8, 9, имеющих по N входов каждый. Выходы первого и второго сумматоров 8 и 9 являются выходами объединенных мягких решений об информационных символах. Пятый синхронизирующий выход блока управления 10 соединен со входом управления состоянием генератора ПСП 7 каждого квазикогерентного приемника.
Работает устройство следующим образом.
Обнаружение многолучевого сигнала производят любым известным методом, например, как показано в книге В.И. Журавлева “Поиск и синхронизация в широкополосных системах”. М., Радио и связь, 1986, стр.20-23 [4].
Синфазная и квадратурная составляющие входного сигнала поступают в однолучевые приемники 1-1 - 1-N, а именно, на первый и второй входы комплексных перемножителей 2. На третий и четвертый входы перемножителей 2 с выходов генератора ПСП 7 поступают известные ПСП, соответствующие синфазной и квадратурной составляющим сигнала. Состояниями генератора ПСП 7 управляет блок управления 10 в соответствии со значениями временных положений сигналов лучей в принимаемом многолучевом сигнале. Синфазная и квадратурная составляющие сигнала с выходов комплексного перемножителя 2 поступают соответственно на входы сумматоров со сбросом 3 и 4, на вторые входы которых поступает управляющий сигнал сброса из блока управления 10. Сумматоры со сбросом 3, 4 осуществляют операцию посимвольного накопления синфазных и квадратурных составляющих входного сигнала. С выходов первого и второго сумматоров 3 и 4 сигналы, представляющие собой синфазную и квадратурную составляющие комплексных корреляционных откликов символов, поступают через узел задержки 5 на первый и второй входы узла отбора пилот символов 11 и на первый и второй входы узла задержки 6. Временем задержки сигнала в блоке 5 управляет блок управления 10 в соответствии со значениями временных положений сигналов лучей в принимаемом многолучевом сигнале таким образом, чтобы корреляционные отклики соответствующих символов всех лучей приходили на входы узла отбора пилот символов 11 и узла задержки 6 одновременно. В соответствии с управляющим (синхронизирующим) сигналом блока управления 10 узел отбора пилот символов 11 из входной последовательности комплексных корреляционных откликов пилот и информационных символов пропускает только отклики пилот символов.
С первого и второго выходов узла отбора пилот символов 11 каждого однолучевого квазикогерентного приемника 1-I, 
синфазные и квадратурные составляющие этих откликов поступают на соответствующие входы блоков декорреляции 14-I и 14-Q. В блоках декорреляции 14-I, 14-Q устраняется взаимовлияние сигналов лучей входного сигнала друг на друга путем взвешенного суммирования комплексных корреляционных откликов пилот символов сигналов лучей. Весовые коэффициенты определяются относительными временными положениями компонент многолучевого сигнала. Эта информация поступает в блоки декорреляции 14-I, 14-Q по управляющему сигналу с блока управления 10.
С выходов блоков декорреляции 14-I, 14-Q декоррелированные синфазные и квадратурные составляющие откликов пилот символов поступают на первые входы узлов оценки комплексной огибающей 12-I, 12-Q всех однолучевых приемников, где декоррелированные корреляционные отклики, соответствующие пилот символам каждого слота, суммируются. Далее в узлах 12-I, 12-Q осуществляется интерполяция комплексной огибающей информационных символов. Интерполяция выполняется посредством взвешенного суммирования декоррелированных откликов пилот символов. Весовые коэффициенты интерполяции устанавливаются в соответствии с управляющим сигналом блока управления 10. Оценки синфазной и квадратурной составляющих комплексной огибающей информационных символов с выходов узлов 12-I, 12-Q поступают на первый и второй входы решающего узла 13, на третий и четвертый входы которого поступают синфазные и квадратурные составляющие комплексных корреляционных откликов символов с узла задержки 6. Задержка комплексных корреляционных откликов символов в узле задержки 6 необходима для компенсации временной задержки при формировании декоррелированных откликов пилот символов и при оценке комплексной огибающей сигнала в узлах 12-I, 12-Q. В решающем узле 13 формируются мягкие решения об информационных символах каждого луча путем перемножения комплексных корреляционных откликов информационных символов на комплексно сопряженные оценки комплексной огибающей.
С первого и второго выхода решающего узла 13 каждого однолучевого квазикогерентного приемника 1-I, 
синфазные и квадратурные составляющие мягких решений каждого луча об информационных символах поступают на соответствующие входы первого и второго сумматоров 8, 9. В сумматорах 8 и 9 мягкие решения всех однолучевых приемников объединяются, а именно, суммируются. Выходные сигналы многолучевого квазикогерентного устройства поступают с выходов сумматоров 8, 9 и представляют собой объединенные мягкие решения об информационных символов. Блок управления 10 обеспечивает синхронность работы блоков приемника и может быть реализован на современных микропроцессорах цифровой обработки сигналов (DSP), например, TMS 320Cxx, Motorola 56xxx, Intel и т.п.
Пример реализации блока декорреляции 14 представлен на фиг.4.
Положим, что алгоритм оценки числа и временного положения сигналов лучей (входящий в систему слежения за временным положением сигнала) вынес решение о том, что в кластере имеется р лучей, временные положения которых τi, 
Тогда декорреляция вектора комплексных корреляционных откликов Х пилот символов полезного сигнала всех обнаруженных лучей может быть реализована посредством преобразования
где А - комплексный вектор декоррелированных корреляционных откликов пилот символов всех обнаруженных лучей, в соответствии с которыми будет осуществляться оценка комплексной огибающей сигнала каждого луча, 
- матрица корреляции сигналов лучей кластера.
Для ограниченного по полосе сигнала имеет место приближенное равенство
TC - длительность чипа ПСП.
Выражение (1) определяет необходимые операции с комплексными корреляционными откликами пилот символов сигналов лучей, которые необходимо выполнить для компенсации взаимовлияния сигналов различных лучей друг на друга. Эта процедура представляет собой взвешенное суммирование комплексных корреляционных откликов пилот символов сигналов лучей с весами, определяемыми элементами матрицы В (2), и служит для правильной оценки комплексной огибающей сигналов различных лучей. Предлагаемый метод компенсации взаимного влияния сигналов лучей кластера является оптимальным.
Узел декорреляции 14 (фиг.4) работает следующим образом.
На вход блока декорреляции 14 (I или Q), а именно, на входы элементов декорреляции 15-I, 
поступают синфазные (или квадратурные) составляющие комплексных корреляционных откликов пилот символов сигналов лучей. На другие входы элементов декорреляции 15 поступают соответствующие весовые коэффициенты, рассчитанные в элементе формирования матрицы В-1 18 в соответствии с информацией о временных положениях компонент входного многолучевого сигнала. Элемент формирования матрицы В-1 18 может быть выполнен, например, на микропроцессоре. Эта информация поступает с блока управления 10. Элемент декорреляции 15 осуществляет взвешенное суммирование комплексных корреляционных откликов пилот символов сигналов лучей в сумматоре 17. Синфазные (или квадратурные) составляющие декоррелированных откликов пилот символов сигналов лучей с выходов сумматоров 17 представляют собой выходные сигналы элементов декорреляции 15-1 - 15-N, а также является выходами блока декорреляции 14.
На фиг.5 приведены полученные с помощью компьютерного моделирования кривые зависимости вероятности битовой ошибки от отношения сигнал-шум на бит для заявляемого способа и способа прототипа. Кривые иллюстрируют эффективность квазикогерентного приема двухлучевого кластера. Временное расстояние между сигналами лучей составляет 1/2 чипа (0.407 мкс). Вид модуляции - QPSK (QPSK- quaternary phase shift keying - 4-уровневая фазовая модуляция). Временная синхронизация - идеальная, т.е. однолучевые приемники всегда настроены точно на сигналы лучей. Сигналы лучей имеют равную среднюю мощность и независимо федингуют с частотой 166 Гц, соответствующей скорости движения мобильного абонента 100 км/час. Видно, что использование декорреляции, предлагаемое в данной заявке для неразрешаемых лучей, существенно улучшает помехоустойчивость приема.
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для приема многолучевого сигнала с кластерной структурой в системах связи с кодовым разделением каналов. Технический результат - повышение помехоустойчивости приема многолучевого сигнала с кластерной структурой за счет корректной оценки комплексной огибающей сигналов лучей посредством учета взаимовлияния сигналов лучей друг на друга - достигается, в том числе, и тем, что формируют декоррелированные отклики пилот символов, которые используют для формирования оценок комплексной огибающей информационных символов. Декоррелированные отклики могут быть сформированы путем взвешенного суммирования комплексных корреляционных откликов пилот символов сигналов лучей, причем весовые коэффициенты формируют в виде элементов соответствующих столбцов матрицы, обратной матрице взаимной корреляции, определяемой относительными временными положениями компонент многолучевого сигнала, а также шириной спектра сигнала. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
| S.ABETA et all Performance comparison between time-multiplexed pilot channel and parallel pilot channel for coherent rake combining is DS-CDNA mobile radio, IEICE Trans | |||
| Commun., vol.E81-B, no.7, July, 1998, pp.1417-1425 | |||
| EP 0876001 А2, 04.11.1998 | |||
| US 5506861 A, 09.04.1996 | |||
| US 5790606 А, 04.08.1998 | |||
| US 5872776 A,16.02.1999 | |||
| СПОСОБ КВАЗИКОГЕРЕНТНОГО ПРИЕМА СИГНАЛА | 1999 |
|
RU2174743C2 |
