Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области обработки сигналов и, в частности, к выделению искомых сигналов источников из смеси сигналов источников с использованием методов разделения сигналов.
Уровень техники
Выделение сигнала источника включает в себя восстановление сигналов источников из группового сигнала, при этом групповой сигнал содержит смесь сигналов источников. Выделение сигнала источника содержит, например, слепое разделение сигналов (BSS). Разделение является «слепым» потому, что оно часто выполняется при ограниченной информации о сигналах, источниках сигналов и воздействия, которые канал распространения оказывает на сигналы.
Примером является известный звуковой эффект прослушивания разговора отдельных лиц, когда человек на вечеринке может выделять единственный голос из комбинации всех голосов в комнате. Слепое разделение источников применимо, в частности, к устройствам сотовой и персональной беспроводной связи, в которых многие полосы частот стали зашумленными из-за многочисленных радиочастотных излучателей, часто сосуществующих в одном и том же диапазоне. Как ожидается, проблема так называемых соканальных излучателей будет усугубляться в будущем с разработкой технологий маломощных нелицензируемых беспроводных приборов, например технологий Bluetooth и других персональных сетей.
Три распространенных метода слепого разделения сигналов представляют собой анализ главных компонент (PCA), анализ независимых компонент (ICA) и сингулярную декомпозицию (SVD). PCA предусматривает статистику первого и второго моментов сигналов источников и применяется, когда отношения сигнал/шум сигналов источников являются высокими. В противном случае применяется ICA, который предусматривает обработку методом PCA, с последующей статистикой моментов третьего и четвертого порядков. В качестве альтернативы можно применить SVD для выделения сигнала источника из смеси сигналов источников на основе их собственных значений.
Независимо от применяемого метода слепого разделения сигналов, для получения разных смесей сигналов источников от разных источников сигналов применяют множество датчиков. Каждый датчик выдает смесь сигналов источников, которая является однозначно определенной суммой сигналов источников. В общем, как коэффициенты каналов, так и исходные сигналы источников неизвестны приемнику. Однозначно определенные суммы сигналов служат для заполнения матрицы смешения. Затем к матрице смешения применяют соответствующий метод слепого разделения сигналов для выделения искомых сигналов источников из смеси сигналов источников.
Например, в патенте США № 6799170 предлагается выделять сигнал независимого источника из смеси сигналов источников с использованием ICA. Множество датчиков принимает смесь сигналов источников, и процессор берет отсчеты смеси сигналов источников с течением времени и запоминает каждый отсчет в виде вектора данных для создания набора данных. Каждый датчик выдает смесь сигналов источников, которая является однозначно определенной суммой сигналов источников. Модуль ICA выполняет анализ независимых компонент векторов данных для выделения сигнала независимого источника из других сигналов в смеси сигналов источников.
Датчики пространственно разнесены между собой, и процессор формирует только один вектор данных для каждого соответствующего датчика с целью создания набора данных. В патенте США № 6799170 поясняется также, что число датчиков N равно или больше, чем число источников M, т.е., N≥M, для заполнения набора данных. При такой реализации проблема состоит в том, что по мере того, как число источников M увеличивается, увеличивается также число датчиков N. Небольшие портативные устройства связи имеют небольшой доступный объем для большого числа датчиков N, и размещение датчиков снаружи устройств связи представляет проблему для пользователей.
В патенте США № 6931362 предлагается другой способ выделения сигналов с использованием слепого разделения сигналов. Описанный метод слепого разделения сигналов формирует матрицу смешения с гибридными весовыми коэффициентами адаптивной антенной решетки для пучка матриц, которые минимизируют среднеквадратические ошибки, обусловленные как источниками помех, так и гауссовыми шумами. Гибридные весовые коэффициенты максимально повышают отношение сигнал/помеха-плюс-шум. Как в патенте США № 6799170, датчики также пространственно разнесены между собой, и число датчиков N равно или больше, чем число источников M для заполнения матрицы смешения. Кроме того, каждый датчик обеспечивает один вход в матрицу смешения, что приводит к увеличению объемной зоны для портативного устройства связи.
Следовательно, ранг матрицы смешения определяет, сколько сигналов можно фактически разделить. Чем больше ранг, тем больше сигналов, которые можно разделить. Многолучевой сигнал полезен тем, что его можно применять для заполнения матрицы смешения, пока многолучевой сигнал является независимым по некоторой измеримой характеристике. Многолучевое распространение имеет место, когда единственная передача данных встречает препятствия, которые вызывают ее разветвление на несколько версий, каждая из которых распространяется по отличающемуся пути к намеченному приемнику.
Однако символы в многолучевом сигнале могут сдвигаться по времени так, что когда они приходят в намеченный приемник, они могут погашать другие принятые символы или создавать им помехи. В альтернативном варианте, многолучевое распространение может даже отсутствовать между источником сигнала и намеченным приемником. В результате, число сумм линейно-независимых сигналов, принятых намеченным приемником для обоих упомянутых случаев, может быть не достаточно для заполнения матрицы смешения для разделения сигналов.
Раскрытие изобретения
Поэтому с учетом вышеописанного уровня техники целью настоящего изобретения является формирование сумм линейно-независимых сигналов, чтобы намеченный приемник мог заполнять матрицу смешения до ранга, достаточного для обработки для разделения сигналов.
Данная и другие цели, особенности и преимущества в соответствии с настоящим изобретением обеспечиваются системой связи, содержащей, по меньшей мере, один стационарный передатчик и мобильное устройство беспроводной связи. Передатчик может передавать сигнал источника, определяемый набором знаков, содержащим множество символов, и, по меньшей мере, один из символов в наборе знаков может передаваться с отличающимся уровнем мощности, так что передаваемый сигнал источника обнаруживается с L линейно-независимыми временными периодами уровня мощности, где L≥2.
Таким образом, термин волнообразное изменение, в контексте настоящей заявки, относится к контурам диаграмм направленности передач с изменяющимися коэффициентами усиления, которые могут или не могут демонстрировать некоторые степени симметрии. Упомянутый результат получают передачей, по меньшей мере, одного из символов в наборе знаков с отличающимся уровнем мощности, чтобы передаваемый сигнал источника оказывался с L линейно-независимыми временными периодами уровня мощности.
Мобильное устройство беспроводной связи может разделять сигналы источников, обеспечиваемые M источниками сигналов, где M≥2, и при обеспечении передатчиком одного из M источников сигналов с L линейно-независимыми временными периодами уровня мощности. Устройство беспроводной связи может содержать антенную решетку, содержащую N антенных элементов для приема, по меньшей мере, N разных сумм M сигналов источников, где N≥1. Приемник связан с антенной решеткой для приема, по меньшей мере, N разных сумм M сигналов источников.
Процессор разделения сигналов может быть связан с приемником для формирования матрицы смешения, содержащей, по меньшей мере, N разных сумм M сигналов источников. Матрица смешения имеет ранг, равный вплоть до, по меньшей мере, L*N, и процессор разделения сигналов может выделять искомые сигналы источников из матрицы смешения.
В результате формирования передатчиком L линейно-независимых временных периодов уровня мощности из одного сигнала источника, создаются несколько вариантов уровней мощности сигнала, так что несколько соответствующих числом сумм сигналов, принимаемых в приемнике, можно использовать для заполнения матрицы смешения с целью разделения сигналов.
При создании линейно-независимых временных периодов уровня мощности амплитуда каждого символа в наборе знаков может быть постоянной, с передачей с разными уровнями мощности, по меньшей мере, двух из символов.
По меньшей мере, один стационарный передатчик может быть частью базовой станции, чтобы система связи имела конфигурацию сотовой сети. В другом варианте осуществления, по меньшей мере, один стационарный передатчик может содержать множество стационарных передатчиков, и, при этом, зону обслуживания, соответствующую базовой станции, можно разбить на сектора. Соответствующий стационарный передатчик можно поставить в соответствие каждому сектору для передачи, по меньшей мере, одного из символов в соответствующих наборах знаков с отличающимся уровнем мощности.
Система связи может дополнительно содержать, по меньшей мере, один стационарный приемник, соответствующий, по меньшей мере, одному стационарному передатчику, и, при этом, устройство беспроводной связи может дополнительно содержать мобильный передатчик для обеспечения обратной связи с, по меньшей мере, одним стационарным передатчиком через, по меньшей мере, один стационарный приемник при передаче, по меньшей мере, одного символа в наборе знаков с отличающимся уровнем мощности. Обратная связь может содержать настройку уровня мощности и последовательность символов в наборе знаков, передаваемых с отличающимся уровнем мощности.
Процессор разделения сигналов может содержать процессор слепого разделения сигналов и выделять искомые сигналы источников из матрицы смешения на основе, по меньшей мере, какого-то одного из анализа главных компонент (PCA), анализа независимых компонент (ICA) и сингулярной декомпозиции (SVD). В альтернативном варианте, процессор разделения сигналов может выделять искомые сигналы источников из матрицы смешения на основе процесса извлечения сигнала обработкой, основанной на знаниях.
Антенная решетка в приемнике может быть выполнена в разных антенных конфигурациях. Элементы антенны могут содержать коррелированные и/или некоррелированные антенные элементы, при этом каждый элемент обеспечивает один вход в матрицу смешения. В альтернативном варианте, часть антенных элементов может иметь разные поляризации для заполнения матрицы смешения.
В антенные конфигурации можно вносить усовершенствования, чтобы собирались дополнительные или замещающие суммы источников сигналов для дополнительного заполнения матрицы смешения. Можно применить отклонение решетки, при котором изменяют угол возвышения диаграмм направленности антенн для приема дополнительных сумм источников сигналов.
Выбор пути можно выполнять так, чтобы все суммы источников сигналов, используемых для заполнения матрицы A смешения, обладали подходящей корреляцией (1-й и 2-й моменты) и/или статистически (3-й и 4-й моменты) независимыми значениями. Другими словами, поступающие сигналы селективно выбирают для приема новых сумм источников сигналов для замены сумм, которые не являются коррелированными и/или статистически независимыми подходящим образом.
Сигнал можно подвергать разделению для дополнительного заполнения матрицы смешения. Разные суммируемые сигналы можно разделять с использованием так называемых расширяющих кодов. Если суммируемый сигнал содержит k расширяющих кодов, то данный суммируемый сигнал можно обрабатывать для обеспечения соответствующих ему k суммируемых сигналов. Разные суммируемые сигналы можно разделять на синфазные (I) и квадратурные (Q) компоненты для дополнительного заполнения матрицы смешения. Следовательно, I- и Q-компоненты выполняют, таким образом, роль множителя 2 для матрицы смешения.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, вышеописанную идею волнообразного изменения диаграмм направленности передачи применяют к широкополосным сигналам. Широкополосный сигнал определяется символами, и каждый символ содержит множество элементарных посылок (далее по тексту, чипов) на базе кода расширения. Часть чипов внутри каждого символа можно передавать с разными уровнями мощности так, что передаваемый сигнал источника образуется с L линейно-независимыми временными периодами уровня мощности, где L≥2.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - блок-схема примерного рабочего сценария, по которому устройство связи принимает искомые и нежелательные сигналы из соответствующих им источников сигналов в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.2 - более подробная блок-схема устройства связи, представленного на фиг.1.
Фиг.3 - карта последовательности операций различных способов создания линейно-независимых сумм сигналов источников для матрицы смешения в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.4 - блок-схема антенной решетки в антенной конфигурации с переключаемым лучом в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.5 - блок-схема антенной решетки в конфигурации фазированной антенной решетки в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.6 - блок-схема антенной решетки в конфигурации с поляризованными антенными элементами в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.7 - 3-мерная диаграмма, иллюстрирующая применение поляризации в трех плоскостях в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.8 - блок-схема устройства связи с антенной решеткой, содержащей коррелированные и некоррелированные антенные элементы, для обеспечения разных сумм сигналов для обработки для разделения сигналов в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.9 - блок-схема устройства связи, действующего на основе отклонения решетки, для обеспечения разных сумм сигналов для обработки для слепого разделения сигналов в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.10 - блок-схема антенны с коммутируемым лучом, с контроллером угла возвышения для селективного изменения угла возвышения диаграммы направленности антенны в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.11 - диаграмма антенны, иллюстрирующая диаграмму направленности антенны в азимутальном направлении и после этого повернутая по углу возвышения под управлением контроллера, показанного на фиг.9.
Фиг.12 - блок-схема антенного элемента с радиочастотным (RF) дросселем, сформированным в горизонтальной плоскости, для поворота диаграммы направленности антенны по углу возвышения в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.13 - блок-схема устройства связи, действующего на основе выбора пути, для обеспечения разных сумм сигналов для обработки для слепого разделения сигналов в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.14 - блок-схема устройства связи, действующего на основе расширяющих кодов, для обеспечения дополнительных сумм сигналов для обработки для слепого разделения сигналов в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.15 - блок-схема устройства связи, действующего на основе синфазных и квадратурных компонентов сигнала, для обеспечения дополнительных сумм сигналов для обработки для слепого разделения сигналов в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.16 - более подробная блок-схема синфазного и квадратурного модуля, соединенного с антенным элементом, как показано на фиг.15.
Фиг.17 - изображение приемника, принимающего колеблющиеся диаграммы направленности передачи, в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.18 - изображение приемника, принимающего колеблющиеся диаграммы направленности передачи, которые являются масштабно переменными, но не поворачиваемыми, в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.19 - изображение приемника, принимающего масштабно переменные и повернутые, колеблющиеся диаграммы направленности передачи и масштабно неизменные и повернутые колеблющиеся диаграммы направленности передачи, в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.20 - изображение системы связи, в которой линейно-независимые временные периоды уровней мощности принимаются приемником из стационарного пункта передачи в инфраструктурном узле, в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.21 - график контуров диаграмм направленности передачи, показанных на фиг.20, являющихся колеблющимися во временной последовательности, известной приемнику.
Фиг.22 - блок-схема системы связи, в которой применяются колеблющиеся диаграммы направленности передачи для поддержки передачи нескольких передатчиков в один и тот же пункт доступа, в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.23 - временная шкала, на которой символьный период имеет 12 изменений (т.е. 12 чипов), а изменяемый параметр выдерживается постоянным для 4 последовательных чипов, в соответствии с настоящим изобретением.
Осуществление изобретения
Ниже приведено подробное описание настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых представлены предпочтительные варианты осуществления изобретения. Однако настоящее изобретение можно осуществить во многих других формах и нельзя считать ограниченным вариантами осуществления, описанными в настоящем описании. Точнее, следует считать, что настоящие варианты осуществления представлены с тем, чтобы настоящее описание было основательным и полным и целиком представляло объем изобретения специалистам в данной области техники. Сквозные сходные позиции относятся к похожим элементам, и штриховые обозначения служат для изображения сходных элементов в альтернативных вариантах осуществления.
В сетях связи имеются источники сигналов, предназначенные для специальных устройств связи, и существуют источники сигналов, предназначенные для других устройств связи, работающих в той же самой полосе частот. Когда сигнал источника встречает препятствия, которые вызывают его разветвление на несколько версий, каждая версия распространяется по отличающемуся пути к намеченному приемнику, т.е. имеет место многолучевое распространение. Существуют также источники шумов, которые производят сигналы, которые не служат для связи, но также принимаются устройствами связи.
Для облегчения декодирования представляющих интерес сигналов источников применяется слепое разделение сигналов для разделения сигналов, принимаемых устройством связи. Как отмечено выше, термин «слепое» означает тот факт, что, в идеальном случае, сигналы можно разделять без какого-либо знания характера сигналов или преобразований, которые происходят вследствие взаимодействий между сигналами и каналом связи. В практических реализациях часто применяют любое знание, которое имеется в наличии. При этом разделение сигналов является полуслепым.
Три распространенных метода, которые попадают под определение слепого разделения сигналов, представляют собой анализ главных компонент (PCA), анализ независимых компонент (ICA) и сингулярную декомпозицию (SVD). Пока сигналы являются независимыми по некоторой измеримой характеристике, и если суммы этих сигналов не связаны между собой линейными зависимостями, то, по меньшей мере, один из упомянутых методов слепого разделения сигналов можно использовать для выделения искомых сигналов источника из смеси сигналов источников. Измеримой характеристикой часто является некоторая комбинация первого, второго, третьего или четвертого моментов сигналов.
Метод PCA сглаживает спектр сигналов, использует первый и второй моменты и циклически сдвигает набор данных на основе корреляционных свойств. Если отношения сигнал/шум сигналов источников являются высокими, то процесс разделения сигналов может заканчиваться на PCA.
Если отношения сигнал/шум сигналов источников являются низкими, то метод ICA разделяет сигналы источников на основе статистических признаков, включающих в себя третий и четвертый моменты сигналов источников. Когда сигналы источников являются гауссовыми, их третий и четвертый моменты зависят от первого и второго моментов, и метод ICA может выделять один гауссов сигнал. В качестве альтернативы методам ICA и PCA, метод SVD выделяет сигналы источников из смеси сигналов источников на основе их собственных значений.
В качестве альтернативы обработке для слепого разделения сигналов, возможна обработка для разделения сигналов на основе процесса извлечения сигнала обработкой, основанной на знаниях. Процесс разделения сигналов на основе знаний выделяет искомые сигналы источников из матрицы смешения на основе, например, по меньшей мере, какого-то одного из процесса обращения в нуль незначащих коэффициентов (ZF) и процесса оценки минимальной среднеквадратической ошибки (MMSE).
На фиг.1 представлен типичный сценарий, по которому множество источников 20 сигналов передают сигналы 22 источников. Сигналы 22 источников передаются в направлении, основанном на сформированных главных лепестках 24 диаграммы направленности антенны (далее, лучах антенны), соответствующих каждому соответствующему источнику 20 сигнала. Множество источников 20 сигналов содержит источники сигналов от первого источника 20(1) сигнала до M-го источника 20(M) сигнала. Аналогично, соответствующие сигналы источников обозначены позициями 22(1) - 22(M), и соответствующие лучи антенн обозначены позициями 24(1) - 24(M). В сетях связи часто применяются более простые реализации в виде всенаправленных диаграмм направленности антенн или направленных диаграмм направленности антенн.
Антенная решетка 32 устройства 30 связи принимает линейную комбинацию (смесь) сигналов 22 источников из источников 20 сигналов. Если сигналы 22 источников достигают антенной решетки 32 по, по меньшей мере, двум путям, то они известны как многолучевые сигналы. Причины многолучевого распространения включают в себя атмосферный волноводный эффект, ионосферные отражение и преломление и отражение и преломление от/в наземных объектах, например горах и зданиях.
Антенная решетка 32 содержит множество антенных элементов 34, при этом каждый антенный элемент обеспечивает, по меньшей мере, одну линейную комбинацию (смесь) сигналов 22 источников от источников 20 сигналов. Антенные элементы 34 содержат от первого антенного элемента 34(1) до N-го антенного элемента 34(N).
Принятые сигналы 22(1) - 22(M) источников сначала формируются в виде матрицы 36 смешения. Устройство 30 связи использует методы слепого разделения сигналов для определения матрицы 38 разделения с целью разделения сигналов источников в матрице смешения. Разделенные сигналы указаны позицией 39.
Устройство 30 связи совместно извлекает смесь сигналов источников, принятых антенной решеткой 32, взятием отсчетов составных или комбинированных значений принятых сигналов источников, без знания их характеристик. Выходной сигнал каждого антенного элемента 34 моделируется в виде суммы сигналов 32 источников после свертки с импульсным откликом канала, т.е. пути распространения между выходом источника 20 сигнала и выходом антенного элемента 34, плюс аддитивного гауссова шума.
Устройство 30 связи для разделения сигналов источников, обеспечиваемых M источниками 20(1)-20(M) сигналов, более подробно описано ниже со ссылкой на фиг.2. Антенная решетка 34 содержит N антенных элементов 34(1)-34(N) для приема вплоть до, по меньшей мере, N разных сумм M сигналов источников, где N и M больше чем 1. Антенная решетка 32 не ограничена какой-либо конкретной конфигурацией. Антенная решетка 32 может содержать, по меньшей мере, один антенный элемент 34. Антенные элементы 34 могут быть выполнены так, чтобы антенная решетка 32 формировала, например, фазированную решетку или антенну с коммутируемым лучом, как подробнее поясняется ниже.
Далее по ходу, к антенной решетке 32 подсоединен приемопередатчик 40 для приема вплоть до, по меньшей мере, N разных сумм M сигналов 22 источников. Процессор 42 расположен после приемопередатчика 40. Несмотря на то, что процессор 42 показан отдельно от приемопередатчика 40, процессор может также входить в состав приемопередатчика. Разные суммы M сигналов 22 источников, принятые приемопередатчиком 40, служат для заполнения матрицы 36 смешения. Затем матрица 36 смешения обрабатывается одним или более обрабатывающими модулями 44, 46 и 48 для слепого разделения сигналов в процессоре 42.
Обрабатывающие модули для слепого разделения сигналов содержат PCA-модуль 44, ICA-модуль 46 и SVD-модуль 48. Данные модули 44, 46 и 48 могут быть выполнены в виде составной части процессора 49 для слепого разделения сигналов. PCA-модуль 44 работает на основе первого и второго моментов разных сумм принятых сигналов источников, а ICA-модуль 46 работает на основе третьего и четвертого моментов тех же самых сигналов. SVD-модуль 48 выполняет разделение сигналов на основе собственных значений разных сумм принятых сигналов источников.
Корреляционная обработка, первоначально выполняемая PCA-модулем 44, определяет исходную матрицу 38(1) разделения для разных сумм сигналов источников, и затем ICA-модуль 46 определяет расширенную матрицу 38(2) разделения для разделения сигналов источников в матрице 36 смешения. Если сигналы разделяются SVD-модулем 48, то определяется также матрица 38(3) разделения для разделения разных сумм принятых сигналов источников в матрице 36 смешения.
Разделенные сигналы из каждой соответствующей матрицы 38(1)-38(3) разделения обозначены позицией 39. Затем разделенные сигналы 39 проходят анализ сигналов в модуле 50 анализа сигналов для определения сигналов, которые представляют интерес и которые представляют помехи. Специализированный прикладной обрабатывающий модуль 52 обрабатывает сигналы, выдаваемые из модуля 50 анализа сигналов.
Решение относительно того, какие сигналы представляют интерес, не всегда может предусматривать декодирование конечного сигнала. Например, прикладная задача может требовать идентификации источников помех и вычитания их разных сумм принятых сигналов источников, и затем подачи приведенного сигнала в декодер формы сигнала. При этом представляющие интерес сигналы являются сигналами, которые, в конечном счете, подавляются.
Информация, подаваемая в PCA-модуль 44, является однозначной суммой сигналов xj. В качестве предположения принято, что рассматривается N линейных смесей mixtures x1, …, xN M независимых компонент:
x 1(t)=a 11 s 1(t)+…a 1k s k(t)+…a 1M s M(t)
:
x j(t)=a j1 s 1(t)+…a jk s k(t)+…a jM s M(t)
:
x N(t)=a N1 s 1(t)+…a Nk s k(t)+…a NM s M(t)
В общем, как коэффициенты a jk каналов, так и исходные сигналы s k не известны приемопередатчику 40. В матричном представлении, вышеприведенную систему уравнений можно компактно записать в виде x=As, где A означает матрицу смешения. Статистическая модель x=As известна также под названием модели ICA. Традиционные методы основаны на нахождении инверсного образа канала: s=A-1x.
ICA-модуль 46 определяет матрицу W разделения, и y=W(As) =Wx. Вектор y представляет собой подмножество s в неизвестном порядке, с изменениями масштаба. Если все сигналы не разделимы, то более общая форма имела бы вид y=W(As)+Wn=Wx+Wn, где дополнительный член n является остаточным шумом, обусловленным неидентифицируемыми источниками.
Модель ICA является порождающей моделью, т.е. это означает, что данная модель описывает, как наблюдаемые данные порождаются процессом смешения компонент s k. Независимые компоненты являются скрытыми переменными, т.е. переменными, которые не невозможно наблюдать непосредственно. Кроме того, предполагается, что матрица A смешения не известна. Измеряемым является только случайный вектор x, и A и s подлежат оценке, исходя из x.
Исходной точкой ICA является предположение, что компоненты s k являются статистически независимыми. Кроме того, предполагается, что независимые компоненты s k содержат не более одного с гауссовым распределением. Ограничение на один сигнал с гауссовым распределением обусловлено тем, что третий момент гауссова сигнала равен 0, и его четвертый момент нельзя отличить среди гауссовых сигналов.
Для простоты, предполагается, что неизвестная матрица A смешения является квадратной. Следовательно, число независимых компонент равно числу наблюдаемых смесей. Однако данное предположение иногда можно смягчать. Если сигналы s k являются статистически независимыми по некоторым измеримым характеристикам, то можно определить матрицу W разделения.
Ранг матрицы A смешения определяет, сколько сигналов можно разделить фактически. Например, ранг 4 матрицы смешения означает, что можно разделить 4 сигнала источников. В идеальном случае, ранг матрицы A смешения должен быть, по меньшей мере, равен числу M источников сигналов. Чем больше ранг, тем больше сигналов можно разделить. Когда число источников M возрастает, возрастает также требуемое число N антенных элементов. В обоих патентах США №№ 6799170 и 6931362 в разделе уровня техники поясняется, что число N антенных элементов равно или больше, чем число M источников сигналов, т.е. N≥M, иначе для разделения сигналов следует применять иной способ, а не слепое разделение сигналов.
Промышленный стандарт для создания линейно-независимых сумм сигналов состоит в использовании N некоррелированных датчиков, т.е. датчиков, пространственно разнесенных между собой на, по меньшей мере, длину волны. Длина волны зависит от рабочей частоты устройства 30 связи. N датчиков не являются пространственно коррелированными, но обладают поляризационной и угловой корреляцией. N некоррелированных датчиков обеспечивают N сумм линейно-независимых сигналов, где каждый датчик обеспечивает единственный элемент в матрицу A смешения.
Карта-схема или диаграмма различных способов создания линейно-независимых сумм сигналов источников для матрицы A смешения сначала поясняется со ссылкой на фиг.3. После краткого введения, ниже приведено более подробное пояснение каждого подхода.
Первая секция карты-схемы относится к усовершенствованиям, которые можно внести на передающей стороне линии связи для формирования линейно-независимых сумм сигналов, чтобы намеченный приемник мог заполнить свою матрицу смешения до ранга, достаточного для обработки для разделения сигналов. Блок 90 представляет мобильные устройства связи, и блок 92 представляет передатчики в инфраструктурном узле. Оба данных блока подают сигналы в радиочастотные (RF) каналы (блок 94), которые, в свою очередь, подают RF-сигналы в следующую секцию карты-схемы, т.е. в конфигурации антенных приемников.
Во второй секции карты-схемы блок 100 представляет некоррелированные датчики, при этом каждый датчик обеспечивает единственный вход в матрицу A смешения. Блок 102 представляет коррелированную антенную решетку, при этом антенная решетка обеспечивает несколько входов для заполнения матрицы A смешения. Блок 104 также представляет антенную решетку, при этом часть антенных элементов являются коррелированными, и антенные элементы имеют разные поляризации для заполнения матрицы A смешения. Разные комбинации датчиков и антенных решеток, обозначенные блоками 100, 102 и 104, могут быть объединены в блоке 106 для дополнительного заполнения матрицы смешения в блоке 116.
Третья секция карты-схемы относится к усовершенствованиям конфигураций антенных приемников, обеспеченным во второй секции. Усовершенствования выполнены так, чтобы собирать дополнительные или замещающие суммы источников сигналов для дополнительного заполнения матрицы A смешения. Блок 108 содержит отклонение антенны, при котором изменяют угол возвышения антенны для получения дополнительных сумм сигналов источников. В блоке 108 можно применить любую из комбинаций блока 106.
В блоке 110 выполняется выбор пути, чтобы все суммы сигналов источников, применяемых для заполнения матрицы A смешения, были коррелированными (1-й и 2-й моменты) и/или статистически (3-й и 4-й моменты) независимыми. Другими словами, поступающие сигналы селективно выбираются для приема новых сумм сигналов источников, чтобы заменять суммы, которые не являются коррелированными и/или статистически независимыми. Блок 110 может получать любую из комбинаций в блоках 106 и 108. Блоки 108 и 110 могут быть подведены непосредственно к блоку 116 матрицы смешения.
Четвертая секция карты-схемы касается разделения сигнала для дополнительного заполнения матрицы смешения в блоке 116. Например, блок 112 делит разные суммируемые сигналы с использованием расширяющих кодов. Если суммируемый сигнал содержит k расширяющих кодов, то данный конкретный суммируемый сигнал можно обработать для обеспечения k суммируемых сигналов, связанных с ним. Расширяющие коды можно применять в сочетании с выходами блоков 106, 108 и 110. Блок 114 делит разные суммируемые сигналы на синфазные (I) и квадратурные (Q) компоненты для дополнительного заполнения матрицы смешения. Таким образом, I- и Q-компоненты выполняют функцию множителя 2 для матрицы смешения и могут применяться в комбинации с выходами блоков 106, 108, 110 и 112.
Конечная секция карты-схемы является матрицей смешения A, формируемой в блоке 116. Как показано на карте-схеме, матрицу A смешения можно заполнять разными суммами сигналов источников, на основе любого из вышеописанных блоков. Преимущество конфигураций антенных решеток во второй секции состоит в том, что для заполнения матрицы A смешения можно сформировать компактные антенные решетки. Преимущество конфигураций антенных решеток в третьей секции состоит в том, что N антенных элементов, где N меньше, чем число M сигналов источников, можно применить для заполнения матрицы смешения с M или более суммами сигналов источников.
В связи с антенными конфигурациями, представленными на карте-схеме, ниже описана антенная решетка, содержащая N коррелированных антенных элементов для приема, по меньшей мере, N разных сумм M сигналов источников, где N и M больше единицы. В одном варианте осуществления антенная решетка является антенной 140 с коммутируемым лучом, показанной на фиг.4.
Антенная решетка 140 с коммутируемым лучом формирует множество диаграмм направленности антенны, включая направленные диаграммы направленности антенны и всенаправленную диаграмму направленности антенны. Антенна 140 с коммутируемым лучом содержит активный антенный элемент 142 и пару пассивных антенных элементов 144. Фактическое число активных и пассивных антенных элементов 142, 144 изменяется в зависимости от назначенного применения. Более подробная информация об антенных решетках с коммутируемым лучом приведена в заявке на патент США № 11/065,752. Данная заявка на патент принадлежит текущему обладателю настоящего изобретения, и ее содержание целиком включено в настоящую заявку путем отсылки.
Каждый пассивный антенный элемент 144 содержит верхнюю половину 144a и нижнюю половину 144b. Верхние половины 144a пассивных антенных элементов 144 подсоединены к горизонтальному отражающему элементу 146 через реактивные нагрузки 148. Реактивные нагрузки 148 являются переменными реактивными сопротивлениями, которые можно изменять от емкостного сопротивления до индуктивного сопротивления за счет применения варакторов, линий передачи или коммутации. Путем изменения реактивных нагрузок 148 можно изменять диаграммы направленности излучения. Так как имеется два пассивных антенных элемента 144, то можно формировать четыре разных диаграммы направленности антенны.
Три из диаграмм направленности антенны можно использовать для приема однозначной суммы сигналов x j. Четвертая диаграмма направленности антенны является линейной комбинацией трех других, поэтому она не подходит в качестве элемента в матрице A смешения. Следовательно, при использовании трех антенных элементов, в матрицу A смешения вводятся три однозначных суммы сигналов x j. Преимущество антенны с коммутируемым лучом состоит в том, что при использовании 3 элементов 142 и 144 можно поддерживать матрицу смешения с рангом 3.
В другом варианте осуществления антенная решетка содержит N коррелированных активных антенных элементов, так что антенная решетка образует фазированную решетку 160, как показано на фиг.5. Фазированная антенная решетка 160 содержит множество активных антенных элементов 162 и множество компонентов 164 для регулирования весовых коэффициентов, связанных с активными антенными элементами. Компоненты 164 для регулирования весовых коэффициентов регулируют амплитуду и/или фазу принятых сигналов для формирования составного главного лепестка диаграммы направленности антенны.
К компонентам 164 для регулирования весовых коэффициентов подсоединены разделитель/объединитель 166 и устройство управления 168. Более подробные сведения об активной антенной решетке 160 приведены в патенте США № 6473036. Данный патент принадлежит текущему обладателю настоящего изобретения, и его содержание целиком включено в настоящую заявку путем отсылки.
Число активных элементов 162 поддерживает матрицу A смешения с таким же рангом. Даже если число источников M равно числу активных элементов N, т.е. M=N, активная антенная решетка 100 является компактной, так как активные элементы 162 являются пространственно и поляризационно коррелированными по сравнению с традиционным подходом применения некоррелированных антенных элементов, которые пространственно разнесены более чем на длину волны.
В других вариантах осуществления ранг матрицы смешения может быть равен K, где K<N, так что процессор 49 для слепого разделения сигналов выделяет K из M сигналов источников из матрицы смешения. Как подробнее поясняется ниже, N также может быть больше, чем M.
Как в антенне 140 с коммутируемым лучом, так и фазированной антенной решетке 160 расстояние между их соответствующими антенными элементами 142, 144 и 162 устанавливают таким, чтобы обеспечивать оптимальное отношение обратного сигнала к прямому. Данное условие обеспечивают потому, что классическое применение упомянутых антенных решеток заключается в подавлении нежелательных сигналов (т.е. подходящих сзади) и усиливать искомые сигналы (т.е. подходящие спереди).
Однако в целях построения матриц смешения задача заключается в создании разных сумм сигналов. В данном случае применения, представляющие интерес сигналы могут быть, фактически, всегда слабее, чем источники помех, и все же должны выделяться. Вследствие упомянутого важного отличия цели, расстояния между антенными элементами не обязательно должны иметь конкретное разделение.
Антенные элементы могут отстоять один от другого дальше или ближе, формировать диаграммы направленности антенны с классическими «низкими» отношениями обратного сигнала к прямому и все же быть пригодными к использованию для формирования матриц смешения. Фактически, упомянутые диаграммы направленности антенны часто будут наилучшими в задачах слепого разделения источников сигналов. Причиной является то, что применение высоких отношений обратного сигнала к прямому требует отслеживания направлений сигналов для выдерживания нацеленности передней стороны на искомый сигнал и/или задней стороны на источники помех. При использовании диаграмм направленности антенн, которые имеют отличия по разным направлениям, но при этом высокие коэффициенты усиления, никакого упомянутого отслеживания сигналов не требуется.
Луч антенны может быть определен как имеющий точки на 3 дБ ниже точки максимального коэффициента усиления главного лепестка диаграммы направленности антенны, что обеспечивает подавление сигналов, по меньшей мере, по одному направлению прихода сигналов. Аналогично, диаграмма направленности антенны может определяться как не имеющая, по существу, точек на 3 дБ ниже точки максимального коэффициента усиления диаграммы направленности антенны и без подавления сигналов по какому-либо направлению прихода сигналов.
Во многих случаях применения, упомянутое отклонение от конкретных расстояний между элементами может существенно уменьшить размер антенной решетки в целом. В других случаях применения, возможно, было бы действительно желательно увеличить расстояние между элементами для смягчения проблемы отслеживания, но добиться некоторой дополнительной декорреляции сигналов.
В другом варианте осуществления, антенная решетка 180 содержит N антенных элементов для приема, по меньшей мере, N разных сумм M сигналов источников, как показано на фиг.6. По меньшей мере, два из N антенных элементов 182a, 182b являются коррелированными и имеют разные поляризации для приема, по меньшей мере, двух из N разных сумм M сигналов источников, где N и M больше чем 1.
Другие антенные элементы 184a, 184b в антенной решетке 180 могут быть коррелированными или некоррелированными относительно антенных элементов 182a, 182b. Хотя показана другая пара поляризованных антенных элементов 184a, 184b, взамен данные элементы могут обладать одинаковой поляризацией. Кроме того, данные элементы могут быть также некоррелированными между собой.
Разные поляризации антенных элементов 182a, 182b могут быть ортогональны между собой. В другой конфигурации антенные элементы 182a, 182b содержат третий элемент 182c, чтобы поддерживать поляризацию в трех плоскостях для приема 3 разных сумм M источников сигналов.
Приведенное ниже пояснение относится к применению поляризации для заполнения матрицы A смешения. Три различно поляризованных антенных элемента 182a, 182b, 182c принимают три линейно-независимых суммы сигналов. Ниже применяются определения и взаимосвязи осей x, y и z, показанные на фиг.7. Например, справедливы нижеследующие взаимосвязи:
x=Scos(θ)sin(ϕ)
y=Ssin(θ)cos(ϕ)
z=x=Scos(ϕ)
Упрощающие допущения состоят в том, что сигналы являются линейно поляризованными, сигналы являются линейно-независимыми и что существуют три линейных антенных элемента, из которых каждый расположен по ортогональной оси. Например, антенный элемент 182a расположен по оси x, антенный элемент 182b расположен по оси y, и антенный элемент 182c расположен по оси z.
При установке каждого из трех линейных антенных элементов 182a, 182b, 182c по ортогональной оси математическая часть упрощается. При фактической расстановке антенные элементы 182a, 182b, 182c не обязательно должны быть строго ортогональными, и от них не требуется схождения в общей точке. Исключение упомянутого допущения не лишает силы общего вывода, а только изменяет случаи, в которых имеет место неполноценность ранга.
Ниже представлены применяемые определения, при этом нижние цифровые индексы указывают на связи с сигналами 1, 2, 3:
S 1,S 2,S 3: Сигналы, поступающие на антенные элементы;
θ 1,θ 2,θ 3: Угол электрического (E) поля сигнала в плоскости X, Y;
ϕ 1,ϕ 2,ϕ 3: Угол электрического (E) поля сигнала в плоскости Z;
X x ,X y ,X z: Скалярное произведение суммы сигналов, поступающих на антенный элемент.
Следовательно, компоненты векторов равны:
Взятие скалярного произведения каждого антенного элемента и сигнала, (X•Y=x 1 x 2+y 1 y 2+z 1 z 2), определяет относительную компоненту E-поля, суммируемую в данном элементе. Данные значения служат для создания матрицы смешения:
где
детерминант 
=
+cos(θ 3)sin(ϕ 3)sin(θ 1)sin(ϕ 1)cos(ϕ 2)-cos(ϕ 1)sin(θ 2)sin(ϕ 2)cos(θ 3)sin(ϕ 3)
-cos(ϕ 2)sin(θ 3)sin(ϕ 3)cos(θ 1)sin(ϕ 1)-cos(ϕ 3)sin(θ 1)sin(ϕ 1)cos(θ 2)sin(ϕ 2)
=cos(θ 1)sin(θ 2)sin(ϕ 1)sin(ϕ 2)cos(ϕ 3)+cos(θ 2)sin(θ 3)cos(ϕ 1)sin(ϕ 2)sin(ϕ 3)
+sin(θ 1)cos(θ 3)sin(ϕ 1)cos(ϕ 2)sin(ϕ 3)-sin(θ 2)cos(θ 3)cos(ϕ 1)sin(ϕ 2)sin(ϕ 3)
-cos(θ 1)sin(θ 3)sin(ϕ 1)cos(ϕ 2)sin(ϕ 3)-sin(θ 1)cos(θ 2)sin(ϕ 1)sin(ϕ 2)cos(ϕ 3)
=cos(θ 1)sin(θ 2)sin(ϕ 1)sin(ϕ 2)cos(ϕ 3)-sin(θ 1)cos(θ 2)sin(ϕ 1)sin(ϕ 2)cos(ϕ 3)
+cos(θ 2)sin(θ 3)cos(ϕ 1)sin(ϕ 2)sin(ϕ 3)-sin(θ 2)cos(θ 3)cos(ϕ 1)sin(ϕ 2)sin(ϕ 3)
+sin(θ 1)cos(θ 3)sin(ϕ 1)cos(ϕ 2)sin(ϕ 3)-cos(θ 1)sin(θ 3)sin(ϕ 1)cos(ϕ 2)sin(ϕ 3)
=sin(ϕ 1)sin(ϕ 2)cos(ϕ 3)[cos(θ 1)sin(θ 2)-sin(θ 1)cos(θ 2)]
+ cos(ϕ 1)sin(ϕ 2)sin(ϕ 3)[cos(θ 2)sin(θ 3)-sin(θ 2)cos(θ 3)]
+ sin(ϕ 1)cos(ϕ 2)sin(ϕ 3)[sin(θ 1)cos(θ 3)-cos(θ 1)sin(θ 3)]
=sin(ϕ 1)sin(ϕ 2)cos(ϕ 3)sin(θ 2-θ 1)
+cos(ϕ 1)sin(ϕ 2)sin(ϕ 3)sin(θ 3-θ 2)
+sin(ϕ 1)cos(ϕ 2)sin(ϕ 3)sin(θ 1-θ 3)
Ниже поясняются ситуации с недостаточным рангом. Когда детерминант равен 0, матрица смешения имеет недостаточный ранг. Такая ситуация складывается в следующих случаях:
1) θ 1=θ 2=θ 3
Элементы «x» и «y» получают одинаковый вклад от всех трех сигналов.
2) 
Другой пример недостаточного ранга получают добавлением 180 градусов к любой комбинации элементов таблицы. В упомянутых случаях сигналы не суммируются независимо при достаточной комбинации антенных элементов.
3) Все отдельные суммы не равны 0 с 1 или 2, но:
sin(ϕ 1)sin(ϕ 2)cos(ϕ 3)sin(θ 2-θ 1)
+cos(ϕ 1)sin(ϕ 2)sin(ϕ 3)sin(θ 3-θ 2)
+sin(ϕ 1)cos(ϕ 2)sin(ϕ 3)sin(θ 1-θ 3)=0
Это предполагает небольшой телесный угол разделения между сигналами, почти равную поляризацию сигналов, сигналы, приходящие по одной линии, но с противоположных сторон антенной решетки, или какую-нибудь другую, очень маловероятную случайную ситуацию падения сигнала, приводящую, в результате, к одинаковому уровню энергии для обоих элементов.
Как поясняется выше, вторая секция карты-схемы относится к антенным конфигурациям. Вышеописанные антенные конфигурации, содержащие некоррелированные датчики, можно объединять в множество разных конфигураций для обеспечения суммированных сигналов M сигналов источников для матрицы смешения.
Ниже, со ссылкой на фиг.8, поясняется устройство 200 связи для разделения сигналов источников, обеспечиваемых M источниками сигналов. Антенная решетка 202 содержит N антенных элементов для приема, по меньшей мере, N разных сумм M сигналов источников, где N и M больше чем 1.
N антенных элементов содержат, по меньшей мере, один антенный элемент 204 для приема, по меньшей мере, одной из N разных сумм M сигналов источников, и, по меньшей мере, два коррелированных антенных элемента 206 для приема, по меньшей мере, двух из N разных сумм M сигналов источников. Два коррелированных антенных элемента 206 не имеют корреляционной связи с антенным элементом 204. Антенная решетка может содержать дополнительные антенные элементы в различных комбинациях, в которых элементы имеют корреляционную связь, не имеют корреляционной связи и поляризованы.
Приемник 210 подсоединен к антенной решетке 202 для приема, по меньшей мере, N разных сумм M сигналов источников. Процессор 212 для слепого разделения сигналов подсоединен к приемнику для формирования матрицы 214 смешения, содержащей, по меньшей мере, N разных сумм M сигналов источников. Матрица смешения имеет ранг, равный вплоть до, по меньшей мере, N, и процессор 212 для слепого разделения сигналов выделяет сигналы 216 источников из матрицы A смешения.
Третья секция карты-схемы относится к усовершенствованиям антенных конфигураций, обеспеченных во второй секции. Усовершенствования вносят, чтобы собирались дополнительные или замещающие суммы источников сигналов для дополнительного заполнения матрицы A смешения.
Одно усовершенствование содержит отклонение антенной решетки для приема дополнительных сумм сигналов с целью использования матрицей A смешения, без необходимости применения дополнительных антенных элементов. Отклонение антенной решетки включает в себя управление диаграммами направленности антенны по азимуту и/или углу возвышения.
Ниже, со ссылкой на фиг.9, приведено описание устройства 240 связи для разделения сигналов источников, обеспечиваемых M источниками сигналов, с использованием отклонения антенной решетки. Антенная решетка 242 содержит N антенных элементов 244 для формирования N исходных диаграмм направленности антенны с целью приема N разных сумм M сигналов источников. Антенная решетка 242 также содержит контроллер 246 угла возвышения для селективного изменения угла возвышения, по меньшей мере, одной из N исходных диаграмм направленности антенны с целью формирования, по меньшей мере, одной дополнительной диаграммы направленности антенны, чтобы, тем самым, принималась, по меньшей мере, одна дополнительная отличающаяся сумма M сигналов источников.
Приемник 248 подсоединен к антенной решетке 242 и принимает N разных сумм M сигналов источников с использованием N исходных диаграмм направленности антенны, а также принимает, по меньшей мере, одну дополнительную отличающуюся сумму M сигналов источников с использованием, по меньшей мере, одной дополнительной диаграммы направленности антенны.
Процессор 250 для слепого разделения сигналов подсоединен к приемнику 248 для формирования матрицы 252 смешения, содержащей N разных сумм M сигналов источников и, по меньшей мере, одну дополнительную отличающуюся сумму M сигналов источников. Матрица смешения имеет ранг, равный N плюс число дополнительных отличающихся сумм M сигналов источников, принимаемых с использованием дополнительных диаграмм направленности антенны. Процессор 250 выделяет искомые сигналы 254 из матрицы смешения.
В общем, любое средство антенной решетки, которое обеспечивает суммы сигналов, пригодные для повышения ранга матрицы смешения, можно применять с механизмом отклонения. Отклонение будет формировать две различные суммы сигналов, применимые в матрице смешения, для каждого из средств антенной решетки. Следовательно, при применении описанного метода, возникает эффект 2-кратного умножения.
Если отклонение антенной решетки сегментировано на K отличающихся зон, соответствующих антенне, то каждая из K зон может обеспечивать 2 независимых зоны отклонения и элемента матрицы смешения. Например, если антенная решетка может самостоятельно обеспечивать N сумм, и существует K отличающихся зон отклонения, то число сумм сигналов в матрице смешения может быть 2*K*N.
Для иллюстрации, на фиг.10 изображена антенна 100' с коммутируемым лучом, ранее показанная на фиг.4, которая модифицирована так, что диаграммы направленности антенны можно наклонять вверх или вниз по углу возвышения. В частности, каждая верхняя половина 104a' пассивных антенных элементов 104' подсоединена к горизонтальному отражающему элементу 106' через реактивную нагрузку 108'. Каждая нижняя половина 104b' пассивных антенных элементов 104' также подсоединена к горизонтальному отражающему элементу 106' через реактивную нагрузку 108'. Реактивное сопротивление на пассивных антенных элементах 104' создает эффект удлинения или укорачивания пассивного антенного элемента. Индуктивные нагрузки удлиняют и емкостные нагрузки укорачивают электрическую длину пассивных антенных элементов 104'.
Луч антенны поворачивается вверх и вниз по углу возвышения в соответствии с отношениями реактивных нагрузок 108' верхних половин 104a' и реактивных нагрузок 118' нижних половин 104b'. Путем настройки отношения диаграмму направленности антенны можно направлять вверх 97 или вниз 99, как показано на фиг.11. К матрице A смешения добавляется, по меньшей мере, один дополнительный ранг, когда угол возвышения диаграммы направленности антенны регулируется для приема смешанного сигнала. В результате применения отклонения антенной решетки возможен прием большего числа сигналов для матрицы A смешения без необходимости увеличения числа N антенных элементов.
Конкретное описанное исполнение характеризуется 2 отличающимися зонами отклонения, раздельно управляемыми реактивными сопротивлениями 118'. Способность антенной решетки к формированию диаграммы направленности антенны обеспечивает 3 независимых диаграммы направленности антенны, поэтому число сумм сигналов, которое можно использовать для создания матрицы смешения, равно 12 (2*2*3).
Более подробное описание способа регулировки лучей антенн по углу возвышения приведено в вышеупомянутой заявке на патент США №11/065,752. Метод отклонения антенной решетки применим к любому из вышеописанных вариантов осуществления антенной решетки или к любой другой антенной решетке, которая чувствительна к взаимосвязям с горизонтальным отражающим элементом.
Другой вариант осуществления контроллера угла возвышения основан на регулируемом радиочастотном (RF) дросселе 270, связанном с горизонтальным отражающим элементом 272 антенного элемента 274, как показано на фиг.12. Диаграмма направленности антенны, соответствующая антенному элементу 274, перемещается по углу возвышения путем управления RF-дросселем 270, как очевидно специалистам в данной области техники.
Ниже, со ссылкой на фиг.13, приведено описание устройства 300 связи для разделения сигналов источников, обеспечиваемых M источниками сигналов, работа которого основана на выборе пути. Данное решение является еще одним усовершенствованием антенных конфигураций, представленных во второй секции карты-схемы, а также усовершенствованием вышеописанного отклонения антенной решетки. Устройство 300 связи содержит антенную решетку 302, содержащую N элементов 304 для формирования, по меньшей мере, N лучей антенны с целью приема, по меньшей мере, N разных сумм M сигналов источников, где N и M больше, чем 2.
Устройство управления 306 подсоединено к антенной решетке для селективного формирования, по меньшей мере, N лучей антенны. Приемный блок 308 подсоединен к антенной решетке 302 для приема, по меньшей мере, N разных сумм M сигналов источников. Процессор 310 для слепого разделения сигналов подсоединен к приемному блоку 308 для формирования матрицы 312 смешения, содержащей вплоть до, по меньшей мере, N разных сумм M сигналов источников.
Процессор 310 для слепого разделения сигналов также определяет, являются ли разные суммы M сигналов источников коррелированными или статистически независимыми, и если нет, то во взаимодействии с устройством управления 306 формирует разные лучи для приема новых разных сумм M сигналов источников, чтобы заменять разные суммы M сигналов источников, которые не являются коррелированными или статистически независимыми, в матрице 312 смешения. Затем искомые сигналы 314 источников выделяются из матрицы 312 смешения.
Так называемый гребенчатый приемник (rake-приемник) является радиоприемником, предназначенным для борьбы с эффектами многолучевого замирания. Упомянутый приемник решает эту задачу путем применения нескольких независимых приемников с небольшой задержкой в каждом для настройки на отдельные многолучевые компоненты. Упомянутый приемник может применяться множеством типов сетей радиообмена с абонентами. Как выяснилось, упомянутый приемник особенно полезен для видов модуляции расширяющими кодами. Способность упомянутого приемника к выбору определенных путей падения сигналов делает его подходящим в качестве средства переключения путей, вводимых в процесс обработки для слепого разделения сигналов.
Вышеописанное селективное формирование N лучей антенны применимо ко всем сетям радиообмена с абонентами, как очевидно специалистам в данной области техники. Что касается систем CDMA (множественного доступа с кодовым разделением каналов), приемный блок 308 содержит N гребенчатых приемников 316. Каждый гребенчатый приемник 316 содержит k каналов приема для выбора k разных многолучевых компонентов для каждой из N разных сумм M сигналов источников, принимаемых соответствующим антенным элементом, соединенным с ним. В данной конфигурации процессор 310 для слепого разделения сигналов соединен с N гребенчатыми приемниками 316 для формирования матрицы 312 смешения. Матрица 312 смешения содержит вплоть до, по меньшей мере, kN разных многолучевых компонентов, по меньшей мере, N разных сумм M сигналов источников, и матрица смешения имеет ранг, равный вплоть до kN.
В частности, когда сигналы CDMA распространяются, они часто проходят по нескольким путям от источника к месту назначения. Гребенчатый приемник 316 предназначен, в частности, для сбора ряда упомянутых отдельных копий сигналов и их объединения для более надежного декодирования сигнала. Хотя вдоль каждого пути распространяется исходный сигнал, его свойства видоизменяются из-за специфических характеристик пути. В некоторых обстоятельствах, видоизменение корреляционных и/или статистических свойств принимаемого сигнала будут настолько велики, что их можно трактовать, как раздельные сигнальные потоки. Модифицированный гребенчатый приемник 316 можно применять для выделения каждого видоизмененного потока и подачи его в виде однозначно определенного элемента в матрицу 312 смешения. Хотя вышеописанное средство повышения ранга не всегда доступно, оно, как правило, будет доступно в условиях сильной многолучевости, когда будет более вероятна потребность в данном средстве.
Хотя гребенчатый приемник 316 может использовать разные пути, более общим подходом, применимым при любом методе модуляции, является формирование главного лепестка диаграммы направленности антенны (далее по тексту, формирование луча), что описано со ссылкой на фиг.13. Данное решение отличается от гребенчатого приемника 316, так как формирование луча применяют для повышения уровня искомого сигнала, а также для подавления искомого сигнала. Однако различие состоит в том, что подавленный сигнал может быть, фактически, другой версией сигнала, предназначенного для приемника. Тем не менее, приемный блок 308 должен обнаруживать несколько упомянутых версий одного и того же сигнала, однозначно определяемых путями распространения, для наращивания матрицы 312 смешения до достаточного ранга.
Четвертая секция карты-схемы относится к разделению сигнала для дополнительного заполнения матрицы A смешения. В соответствии с одним способом, суммируемые сигналы делятся с использованием расширяющих кодов. В соответствии с другим подходом, суммируемые сигналы делятся с использованием синфазного (I) и квадратурного (Q) модулей.
Ниже, со ссылкой на фиг.14, поясняется разделение сигналов с использованием расширяющих кодов. Изображенное устройство 400 связи содержит антенную решетку 402, содержащую N антенных элементов 404 для приема, по меньшей мере, N разных сумм M сигналов источников. Устройство 406 сжатия кода подсоединено к N антенным элементам 404 для декодирования, по меньшей мере, N разных сумм M сигналов источников. Каждая из N разных сумм содержит k кодов для обеспечения k разных сумм M сигналов источников, соответствующих им.
Приемный блок 408 соединен с устройством 406 сжатия кода для приема, по меньшей мере, kN разных сумм M сигналов источников. Процессор 410 для слепого разделения сигналов подсоединен к приемному блоку 408 для формирования матрицы 412 смешения, содержащей, по меньшей мере, kN разных сумм M сигналов источников. Матрица 412 смешения имеет ранг, равный вплоть до kN. Процессор 410 для слепого разделения сигналов выделяет искомые сигналы 414 источников из матрицы 412 смешения.
В зависимости от модуляции принятых сигналов, вышеописанное разделение сигнала можно применять для повышения ранга матрицы A смешения, без увеличения числа N антенных элементов. Стандарты CDMA IS-95, CDMA2000 и WCDMA (широкополосного множественного доступа с кодовым разделением) являются примерами систем связи с расширенным спектром, в которых применяются расширяющие коды. Обычный порядок действий заключается в том, что однозначно определенный код обрабатывается с каждым сигналом для разброса данных по более широкой полосе частот.
Тот же самый расширяющий код обрабатывается с принятой суммой сигналов (искомым сигналом, нежелательными сигналами и неизвестными источниками шумов). Данная обработка приводит к восстановлению искомого сигнала обратно до его исходной полосы частот, в то время как источники помех рассредоточены по широкой полосе частот.
Вышеперечисленные исполнения CDMA содержат, фактически, много сигнальных потоков, использующих одновременно одну и ту же полосу частот. Каждый сигнальный поток использует код, который, в идеальном случае, ортогонален всем остальным кодам. Если в декодере соблюдается данное условие, это означает, что сжиматься будет только представляющий интерес сигнал. Если код K-го сигнала суммы применяется для сжатия, то результирующая принятая сумма xk сигналов будет составлена, главным образом, из члена с увеличенной амплитудой sk и либо неизмененных, либо имеющих меньшее значение k-1 членов.
Между сигналами CDMA часто имеет место некоторая корреляция, и поэтому сигналы-помехи отчасти восстанавливаются вместе с искомым сигналом. Данный эффект часто обусловлен задержкой, вносимой в отдельные сигналы, а также многолучевым распространением сигналов. Уровни некоторых из нежелательных сигналов, особенно сигналы CDMA, будут повышаться. Повышение не будет настолько значительным, как для искомого сигнала, но все же будет повышать общий уровень шумов и потому будет снижать отношение сигнал/шум.
Форма уравнения сжатия сигналов и сами сигналы удовлетворяют критерию обработки для слепого разделения сигналов. Фактически, если один из кодов сжатия отдельно применяют к каждому известному сигналу, принятому устройством 400 связи, то получают отдельные суммы, которые соответствуют требованиям ICA-модели.
Поэтому число доступных элементов строк для матрицы смешения равно числу известных кодов, естественно, в предположении, что каждый из них дает линейно-независимую значимую величину. В подходящих обстоятельствах, упомянутый подход позволит увеличить матрицу смешения до величины, большей, чем число кодов. Например, N антенных элементов и M кодов могут обеспечить NM строк матрицы.
Для пояснения, предполагается, что известно 3 кода, и 3 известных кодовых сигнала сохраняют взаимную ортогональность. В устройстве 406 сжатия кода матрица A смешения содержит 3 верхних строки и 3 нижних строки, каждая из которых вызвана потоком от антенны, после того как каждый поток подвергнут сжатию при посредстве 3 известных кодов. Недиагональные 0 (нулевые) значения объясняются ортогональностью кодов. Элементы 4, 5 и 6 столбцов относятся к общему случаю неизвестных сигналов с таким же индексом.
Сигналы, соответствующие элементам 4, 5 и 6 столбцов, могут быть версиями известных кодов при других путях распространения или сигналами других ячеек сотовой связи с неизвестными кодами. Кроме того, один сигнал может быть гауссовым, и другой сигнал является любой группой сигналов CDMA, подчиняющейся центральной предельной теореме, так что они приходят как один гауссов сигнал, например освобождают 4 канала. Другими словами, достаточное количество неслучайных сигналов будет давать в сумме гауссов сигнал. Источники помех могут быть источниками негауссовых сигналов или не больше чем одним гауссовым сигналом, неизвестным сети.
После сжатия известных кодов в устройстве 406 сжатия кода процессор 410 для слепого разделения сигналов принимает матрицу 412 смешения с рангом 6. Ранг 6 получается с учетом 2 антенных элементов, умноженных на коэффициент 3, поскольку известно 3 кода.
В процессор 410 для слепого разделения сигналов подаются 6 сигналов, и тогда формируется матрица 412 смешения, имеющая ранг 6. Процессор 410 для слепого разделения сигналов определяет матрицу W разделения только из принятых сигналов, видоизмененных каналами: x=As. В показанном примере возможно разделение 6 сигналов.
Процессор 410 для слепого разделения сигналов выбирает сигналы, подлежащие декодированию. Например, сигналы источников помех могут игнорироваться, и выбираются все версии искомых сигналов. Выбранные сигналы подаются в модуль демодулятора для демодуляции. Демодулятор использует общеизвестные методы выравнивания, которые объединяют многолучевые версии одного и того же сигнала.
В более общем случае, недиагональные значения, представленные выше как 0 для упрощения, могут быть, фактически, ненулевыми. Данные значения будут встречаться в более обычном случае, когда корреляционные отношения между кодированными сигналами не идеальны. При этом в каждый разделенный сигнал вносится дополнительный шум. Однако, как показано ранее, ранг матрицы достаточен для разделения упомянутых сигналов, и поэтому их значение будет существенно ослабленным после обработки для слепого разделения сигналов. Это приводит к снижению шумов, повышению отношения сигнал/шум и, в соответствии с теоремой Шеннона, повышению пропускной способности канала связи.
Как показано на фиг.15, другой способ повышения ранга матрицы A смешения, без увеличения числа N антенных элементов, заключается в разделении принятого смешенного сигнала на его синфазную (I) и квадратурную (Q) компоненты. I- и Q-компоненты когерентного RF-сигнала являются компонентами, у которых равны амплитуды, а фазы разнесены на 90 градусов.
Устройство 500 связи содержит антенную решетку 502, содержащую N антенных элементов 504 для приема, по меньшей мере, N разных сумм M сигналов источников. За каждым антенным элементом 504, по ходу сигнала, находится соответствующий синфазный и квадратурный модуль 506 для разделения каждой из N разных сумм M сигналов источников, принятых им, на набор синфазных и квадратурных компонентов.
За каждым синфазным и квадратурным модулем 506, по ходу сигнала, находится приемный блок 508 для приема, по меньшей мере, N наборов синфазных и квадратурных компонентов для, по меньшей мере, N разных сумм M сигналов источников. За приемным блоком 508 расположен процессор 510 для слепого разделения сигналов для формирования матрицы 512 смешения, содержащей, по меньшей мере, 2N разных сумм M сигналов источников. Каждый набор синфазных и квадратурных компонентов обеспечивает 2 ввода в матрицу 512 смешения. Матрица 512 смешения имеет ранг, равный вплоть до 2N, и процессор 510 для слепого разделения сигналов выделяет сигналы 514 искомых источников из матрицы 512 смешения.
Один из соответствующих I- и Q-модулей 506, расположенных за антенным элементом 502 по ходу сигнала, показан на фиг.16. Смешанный сигнал, принимаемый в антенном элементе 502, разделяется по паре смесителей 520. I- и Q-компоненты обычно создаются смещением промежуточной частоты (IF) сигнала в другую полосу частот двумя синхронными детекторами, в которые подаются идентичные опорные сигналы, сдвинутые по фазе на 90 градусов. I- и Q-сигналы совместно сохраняют фазовую информацию, содержащуюся в IF-сигнале, что позволяет отличать сигнал, имеющий положительный сдвиг по частоте, от сигнала, имеющего отрицательный сдвиг по частоте.
Разделение смешанных сигналов на I- и Q-компоненты увеличивает размер матрицы смешения умножением на коэффициент 2. Если I- и Q-компоненты кодированы разными потоками данных, то смешанный сигнал, принимаемый в любом антенном элементе, можно разделять на два разных смешанных сигнала.
В случае дифференциального кодирования, требуется анализировать характер модуляции, чтобы определить, удовлетворяют ли I и Q требованию линейности. Например, для GSM (глобальной системы мобильной связи) показано, что кодирование GMSK (гауссова манипуляция с минимальным частотным сдвигом) можно считать линейным при применении с подходящей фильтрацией и при обработке в приемнике так, как если бы это было кодирование BPSK (двухпозиционная фазовая манипуляция). Поскольку BPSK удовлетворяет требованиям для обработки для слепого разделения сигналов, то возможно применение вышеописанного I- и Q-процесса обработки.
I- и Q-компоненты можно применять с любым из вышеописанных вариантов осуществления антенных решеток для заполнения матрицы A смешения. Когда применяют I- и Q, матрицу A смешения можно заполнять, как если бы применялось 2-кратное число антенных элементов. Другим примером может быть применение 2 антенных элементов (коэффициент умножения 2), которые являются некоррелированными при неодинаковой поляризации (коэффициент умножения 2*2) и сочетаются с I- и Q-компонентами (коэффициент умножения 2*2*2), так что формируется 8 независимых сумм смешанных сигналов.
Описанный механизм можно также применять вместе с методом отклонения антенной решетки для создания большего числа сумм сигналов. Каждую из упомянутых сумм также можно, в свою очередь, разделить на I- и Q-компоненты.
В соответствии с другим аспектом, изобретение относится к волнообразно изменяющимся диаграммам направленности передачи для поддержки эффективной зоны обслуживания. На фиг.3, данный аспект изобретения соответствует блоку 92 в секции обработки в передатчике на представленной карте-схеме. Сигналы из внешних передатчиков являются источниками помех для сигналов из узлов, с которыми устройство пробует поддерживать связь. Упомянутая проблема решается, в основном, интерпретацией внешних сигналов как случайного шума. Пока отношение сигнал/шум остается выше определенных пороговых значений, искомый сигнал можно декодировать. Проблема состоит в разработке системы связи, которая снижает значимость упомянутых проблем, при одновременном использовании преимуществ нескольких каналов передачи для максимального повышения эффективности линии связи и общей пропускной способности системы.
Термин волнообразное изменение, в контексте настоящей заявки, относится к контурам 600, 602, 604 диаграмм направленности с изменяющимися коэффициентами усиления, которые могут или не могут демонстрировать некоторые степени симметрии, как показано на фиг.17. Приемник 610 окружен тремя разнесенными в пространстве стационарными передатчиками 620, 630, 640. Главным является требование, чтобы контуры 600, 602, 604 диаграмм направленности не были неповернутой модификацией масштабно измененных вариантов друг друга, какими являются контуры 650, 652, 654 диаграмм направленности, показанные на фиг.18.
Возможно применение геометрически подобных контуров, пока они повернуты один относительно другого. Три контура 660, 662, 664 диаграмм направленности, показанные на фиг.19, имеют подобные геометрические формы, и все применимы, так как они обладают разными коэффициентами усиления в каждом направлении. Ниже поясняется применение подобной диаграммы направленности, и, в некоторых исполнениях, такой способ реализации диаграмм направленности будет простейшим, однако диаграммы направленности в наборе не обязательно должны быть подобными. Требуется лишь, чтобы элементы набора различались по коэффициенту усиления в каждом направлении передачи или приема сигнала, которое служит путем канала до другого конца или концов линии связи.
В общем, в настоящей заявке, для удобства описания показана одна плоскость контура коэффициента усиления сигнала. Упоминаемые волнообразные изменения могут иметь место по азимуту, углу возвышения или в обоих направлениях, т.е. по поверхности трехмерной фигуры, окружающей антенну. Которое пространственное направление, и в какой степени каждое из них фактически деформировано и потому применяется, зависит от проектируемого полезного результата и ограничений на физическое исполнение.
Основная идея состоит в применении диаграмм направленности секторных зон обслуживания в инфраструктурном узле. Фактическое число применяемых секторов изменяется в зависимости от потребностей в пропускной способности и связанных факторов стоимости. Например, базовую станцию можно разделить на 3 сектора, при этом каждый сектор обслуживается передатчиком.
Исполнения могут варьироваться от единственного сектора до произвольно большого их числа. Сами сектора можно подразделять по азимуту или углу возвышения, или в азимутальной плоскости и плоскости угла возвышения. Главное преимущество от применения разбиения по секторам состоит в том, что данное решение смягчает требование к отслеживанию устройства на другом конце линии согласно способу формирования луча. Выход из области обслуживания одного сектора со входом в другой сводится, тем самым, к классической ситуации плавной передачи управления от одной ячейки к другой при перемещении абонента сотовой сети (далее по тексту, переключения).
Приемник обычно образует изменения диаграмм направленности, подходящие для BSS-обработки (обработки для слепого разделения сигналов). Напротив, передатчик использует методы, при которых среда BSS-декодирования (декодирования для слепого разделения сигналов) существует, по меньшей мере, частично. В некоторых исполнениях, данное решение означает, что приемнику не требуется формировать никаких волнообразно изменяющихся диаграмм направленности. В других исполнениях, данное решение означает существенное сокращение числа волнообразно изменяющихся диаграмм направленности.
Один вариант осуществления относится к стационарному пункту 670 передачи в инфраструктурном узле, передающем в мобильное устройство 680 беспроводной связи, как показано на фиг.20. Данный вариант осуществления относится к ситуации, в которой неизвестно, работают ли в зоне также другие источники передач. Контуры 682, 684, 686 диаграмм направленности передачи могут формироваться колеблющимися во временной последовательности, известной приемнику 680, как показано на фиг.21.
Изменение диаграммы направленности передачи можно планировать по времени для совпадения с разделами передаваемого символа. Вместо перемещения осевого направления изменяется контур диаграммы направленности и выдерживается постоянным в течение каждого временного интервала. Поэтому область покрытия существенно не изменяется, и отсутствует трудно решаемая проблема прицельного отслеживания.
Приемник будет воспринимать изменение уровня мощности волнового фронта вследствие изменения контуров передачи. Поэтому BSS-матрица (матрица слепого разделения сигналов) будет заполняться разностями различных сигнальных потоков при разных относительных значениях коэффициента усиления.
В частности, стационарный передатчик 670 передает сигнал источника, определяемый набором знаков, содержащим множество символов, и, при этом, по меньшей мере, один из символов в наборе знаков передается с отличающимся уровнем мощности, так что передаваемый сигнал источника обнаруживается с L линейно-независимыми временными периодами уровня мощности, где L≥2. Амплитуда каждого символа в наборе знаков может быть постоянной, при этом, например, по меньшей мере, два из символов имеют разные уровни мощности.
Хотя понятие волнообразное изменение охватывает все изменения контура мощности сектора, упрощенное исполнение будет сопряжено с изменением уровня мощности сектора в целом. Поэтому диаграмма направленности излучения остается той же самой, а именно подобной в математическом смысле этого термина.
Все сектора конкретной базовой станции могут применять вышеописанные волнообразные изменения при передаче, однако в некоторых обстоятельствах лучше было бы, чтобы так действовала только некоторая их группа, или распределить степень волнообразного изменения между секторами. Например, если приемник принимал помехоустойчивый сигнал из сектора A, но слабый сигнал из сектора B, то предпочтительно было бы делать волнообразно изменяющимся помехоустойчивый сигнал из сектора A и оставить слабый сигнал из сектора B на его максимальном уровне. Данное исполнение, фактически, было бы, в какой-то мере, независимым от того, какой сигнал был искомым и какой был источником помехи. Например, источник помехи может быть, фактически, помехоустойчивым сигналом, но его уровень нельзя существенно снизить из-за того, что минимальный уровень необходим для него, чтобы поддерживать связь с некоторым другим устройством.
Если все принимаемые доминирующие сигналы происходят из, по меньшей мере, одного передатчика, применяющего волнообразно изменяющуюся передачу сигнала, то приемник просто берет отсчеты во время каждого изменения диаграммы направленности и использует получаемые данные для заполнения матрицы для BSS-обработки.
Если существует группа передатчиков, применяющих волнообразно изменяющуюся передачу сигналов, а другие передатчики ее не применяют, то приемник может применять классические методы разделения сигналов для их учета. Например, применимы такие способы, как формирование луча и обнаружение в многопользовательском режиме. Однако BSS-способ обычно будет более помехоустойчивым. В практически целесообразных случаях, приемник может осуществлять деформацию диаграммы направленности и создавать достаточное количество дополнительных диаграмм направленности, чтобы сделать ранг BSS-матрицы больше числа сигналов, подлежащих разделению.
Например, что касается исполнения BSS-декодера, если передатчиком 670 передаются три контура 682, 684, 686 диаграммы направленности передачи вместе с тремя сигналами и существует два других принимаемых сигнала, то приемник 680 должен создать, по меньшей мере, два контура для разделения между собой источников помех. Данное число контуров на три меньше, чем потребовалось бы, если бы передатчик 670 не формировал свой собственный набор, поэтому сложность задачи, исполняемой приемником 680, всегда меньше.
Если передатчик 670 передает один сигнальный поток по одному пути, то от набора контуров диаграмм направленности не требуется поворота или отсутствия подобия. Объясняется это тем, что сигнал в виде, в котором он обнаруживается в приемнике 680, изменяется относительно всех остальных принятых сигналов. Поэтому передатчик 670 может использовать простое изменение мощности диаграммы направленности в целом, вместо того, чтобы изменять форму контура. Если в приемнике 680 суммируется только один другой поток, то BSS-обработка сможет разделить их, даже если один поток имеет постоянную амплитуду. Это объясняется тем, что источник, создающий искусственные флуктуации мощности, обеспечивает изменения, необходимые для его работы. Если принимается, по меньшей мере, два других потока, то, при BSS-обработке, они представляются одним групповым источником помех, если сам приемник 680 не применяет другое средство разделения или не располагает способностью к созданию волнообразно изменяющейся диаграммы направленности. Хотя данный сценарий иногда будет возникать, он не всегда является практически целесообразным или самым надежным.
Передатчик диаграммы направленности можно использовать в режиме приема. Поскольку BSS-обработка нескольких контуров диаграмм направленности является мощным способом разделения сигналов, то такие же методы, которые применяются для создания диаграмм направленности передачи, можно также использовать для формирования нескольких величин в приемнике. Поэтому, когда передача уже поддерживается, единственным стоимостным фактором BSS-приема являются непроизводительные затраты на BSS-обработку.
Возможно также применение обратной связи 690 приемника 680 абонентской аппаратуры с передатчиком 670. Хотя и необязательно, однако, информацию обратной связи из приемника 680 абонентской аппаратуры можно использовать для совершенствования работы в целом линий связи. Например, приемник 680 может определять такую степень изменения контура диаграммы направленности, при которой каждое упомянутое изменение обеспечивает полезные данные. Упомянутая информация подается обратно в передатчик 670. Затем передатчик 670 может настраивать собственную работу для повышения качества линии связи, снижения расхода мощности или ослабления помех, наводимых в других линиях связи. Некоторые из настроек могут относиться к тому, какой является, и в какой последовательности применяется каждая диаграмма направленности, и сколько изменений производится в течение передачи символа (т.е., смена от M до N контуров). Настройки изменений контура в течение каждого символа потребуется передавать в приемник для оптимизации работы.
Специалистам в данной области техники очевидно, что сигнал источника, передаваемый передатчиком 670, определяется набором знаков, содержащим множество символов, и при этом, по меньшей мере, один из символов в наборе знаков передается с отличающимся уровнем мощности, так что передаваемый сигнал источника обнаруживается с L линейно-независимыми временными периодами уровня мощности, где L≥2.
Хотя внесение изменений в каждом символе будет целесообразно в некоторых случаях применения, изменения часто надежнее вносить по символам или для нескольких символов. Причина здесь в том, что изменение уровня мощности в течение одного символа может вносить неприемлемые изменения в сам символ. Поскольку матрицы разделения сигналов обычно выводят из множества символов, то упомянутое исполнение является подходящим с точки зрения обработки.
Другой вариант осуществления предусматривает несколько пунктов передачи, про которые известно, что они применяют вышеописанный подход. Каждый передатчик способен передавать с разными уровнями мощности. Например, передатчик L1 и передатчик L2 могут быть с L=3 уровнями мощности. Уровни мощности являются такими, что все возможные комбинации относительных уровней мощности являются однозначно определенными как входы в матрицу смешения. Поэтому максимальное число линейно-независимых сумм будет равно L1*L2=3*3=9. Приведенные соображения распространяются на J передатчиков, например максимальное число однозначно определенных относительных уровней мощности = L1*…*LJ.
Ранг матрицы смешения может превосходить число источников, подлежащих разделению, когда в сумме присутствует, фактически, больше источников, чем представляет интерес для приемника. Если это не так, то матрица будет вырожденной, и ранг будет сокращаться до числа фактических источников.
Работа приемника при осуществлении нескольких передающих узлов, в принципе, идентична случаю с единственным узлом. Различие состоит в том, что диаграммы направленности, формируемые каждым передатчиком, можно считать в приемнике для BSS-обработки.
Однако более помехоустойчивую работу можно обеспечить приемом из сети информации о характере скоординированных параметров передачи. Например, возможна настройка ранга матрицы, который, в свою очередь, определяет число требуемых диаграмм направленности. Следовательно, формирование диаграмм направленности приемником, когда имеет место, настраивается согласно упомянутой информации. Управление ресурсами в масштабе радиосети может включать в себя использование информации, подаваемой обратно в абонентскую аппаратуру для назначения в масштабе сети применения диаграмм направленности, ориентаций, уровней мощности и согласования по времени.
Все вышеописанные способы построения матрицы смешения можно применять в увязке с данным исполнением.
В соответствии с другим аспектом, изобретение относится к волнообразно изменяющимся диаграммам направленности передачи для поддержки нескольких одновременных передатчиков. На фиг.3, данный аспект изобретения соответствует блоку 90 в секции обработки в передатчике на представленной карте-схеме. Пропускная способность представляет постоянную проблему в радиочастотных (RF) беспроводных сетях. Проблема, в сущности, обусловлена ограниченными ресурсами полос радиочастот (RF). Существуют различные методы использования упомянутых ограниченных распределений ресурсов для максимального повышения пропускной способности, но потребности в перегруженных зонах часто превосходят доступную пропускную способность.
На фиг.22 показано, как несколько мобильных устройств 710, 720, 730 беспроводной связи, передающих в стационарный пункт 740 доступа, модулируют свои радиочастотные (RF) диаграммы направленности. Тогда назначенный пункт 740 доступа и неназначенные пункты доступа будут принимать разные, по уровням мощности, версии передаваемых сигналов. Это обеспечивает информацию, необходимую намеченному пункту 740 доступа для заполнения матрицы смешения в контексте методов разделения сигналов.
На фиг.22 показано также, что существует, по меньшей мере, J мобильных устройств 710, 720, 730 беспроводной связи, передающих одновременно, где J≥1. Каждое мобильное устройство беспроводной связи передает сигнал источника, определяемый соответствующим набором знаков, содержащим множество символов. По меньшей мере, один из символов в соответствующем наборе знаков передается с отличающимся уровнем мощности, так что передаваемые сигналы источников из, по меньшей мере, J мобильных устройств беспроводной связи обнаруживаются с, по меньшей мере, от L1 до LJ линейно-независимыми временными периодами уровня мощности, где Lj≥1, причем, по меньшей мере, одно Lj>1.
Намеченный пункт 740 доступа, который может быть стационарным устройством связи, разделяет сигналы источников, обеспечиваемые M источниками сигналов, где M≥2. J мобильных устройств 710, 720, 730 беспроводной связи обеспечивают J из M сигналов источников, содержащих до (L1*…*LJ) линейно-независимых временных периодов уровня мощности.
Как отмечено выше, (L1*…*LJ) линейно-независимых временных периодов уровня мощности имеют место, когда уровни мощности различны для J мобильных устройств 710, 720, 730 беспроводной связи. Максимальное число однозначно определяемых уровней мощности равно (L1*…*LJ), и поэтому ранг матрицы смешения, создаваемой данным методом или в комбинации с другими описанными методами, может превышать число источников, подлежащих разделению, когда число источников в сумме, фактически, больше, чем интересует приемник. Если это не так, то матрица будет вырожденной, и ранг будет сокращаться до числа фактических источников.
Модуляция может быть настолько простой, как, например, изменение передаваемой мощности. Такую модуляцию можно выполнять независимо от контуров диаграмм направленности, и поэтому можно применять диаграммы направленности всенаправленного типа, или разбитые на сектора, или даже со сформированным лучом. Возможно также применение других методов, например изменение осевой линии луча передачи.
Особенно эффективным является способ, по которому передатчикам предписано использовать согласованные временные интервалы, как упоминалось выше. Согласование по времени можно задавать использованием внутренних генераторов тактовых импульсов в устройствах или синхронизации по общей временной метке, передаваемой намеченным пунктом 740 доступа. Если существует несовпадение по времени поступления сигналов в приемник, то имеют место потери способности разделения сигналов BSS-обработкой. Согласование можно настраивать путем определения расстояний до устройств или измерения временной задержки. После этого устройствами доступа могут применяться методы опережения или задержки.
При условии, что оба изменения коэффициента усиления принимаемых сигналов применяются пунктами доступа, выполняющими BSS-обработку, которые рассматривают их как искомые сигналы и, в других случаях, как источники помех, приемник, подходящий для согласования с ним, может изменяться. Если в сети отсутствует общая координация, то намеченный приемник следует согласовывать. Если в сети имеет место общая координация, то измерения могут показать, что наилучший способ состоит в том, чтобы сделать сигнал удобнее для исключения как источник помех при обеспечении все же соответствующего согласования для разделения в намеченном приемнике.
Если существуют другие источники сигналов, которые не применяют метод модуляции уровня радиочастотной (RF) мощности, то применимы классические методы подавления сигналов. В альтернативном варианте приемник может применять диаграммы направленности или другие средства для повышения ранга матрицы, подходящей для BSS. Даже при применении упомянутых других средств выведенная информации о порядке матрицы значительно сократит непроизводительные затраты на исполнение в приемнике пункта доступа.
Все вышеописанные способы построения матрицы смешения в намеченном пункте 740 доступа можно применять в увязке с данным исполнением.
В соответствии с другим аспектом, изобретение относится к BSS-обработке и волнообразному изменению диаграмм направленности для поддержки разделения сигналов CDMA. Упомянутое усовершенствование обработки в передатчике применимо к обоим блокам 90 и 92 на карте-схеме, представленной на фиг.3. В системах множественного доступа с кодовым разделением каналов (например, CDMA IS-95, CDMA2000, WCDMA) один и тот же выделенный радиочастотный (RF) диапазон совместно используется несколькими абонентами. Подобный подход обеспечивается применением псевдослучайных кодов для выбора различных передаваемых сигналов при появлении каждого чипа (т.е. периода времени использования). В идеальной ситуации, код, применяемый каждой линией связи, является ортогональным относительно всем других кодов, что облегчает использование одной и той же частоты несколькими линиями связи. Затем упомянутые отдельные сигналы восстанавливаются в приемнике благодаря знанию ортогонального кода, распределенного отдельной линии связи, в предположении, что ортогональность сохраняется в принимаемом сигнале.
Сигнал, передаваемый передатчиком, является широкополосным сигналом источника, определяемым символами, при этом каждый символ содержит множество чипов на базе расширяющего кода. Часть чипов внутри каждого символа передается с разными уровнями мощности, так что передаваемый сигнал источника обнаруживается с L линейно-независимыми временными периодами уровня мощности, где L≥2. Мобильное устройство беспроводной связи служит для разделения сигналов источников, обеспечиваемых M источниками сигналов, где M≥2, причем передатчик обеспечивает один из M сигналов источников с L линейно-независимыми временными периодами уровня мощности, как поясняется выше.
Матрица смешения, сформированная процессором для разделения сигналов, содержит, по меньшей мере, N разных сумм M сигналов источников. Матрица смешения имеет ранг, равный вплоть до, по меньшей мере, L*N. Число частей чипов, передаваемых с разными уровнями мощности внутри каждого символа, может быть равным рангу матрицы смешения. Каждая часть чипов, передаваемая с разными уровнями мощности внутри каждого символа, может содержать набор смежных чипов.
Однако идеальная ситуация нарушается по трем сценариям. Согласно одному сценарию, ортогональность потеряна или ослаблена из-за разных задержек на пути распространения отдельных лучей, принимаемых приемником. Согласно второму сценарию, абонентская аппаратура находится в зоне, так называемой, «мягкой» (без потери связи) передачи между двумя соседними сотами или секторами. Согласно третьему сценарию, линии связи с выделенными временными интервалами совместно используют ресурсы с другими абонентскими информационными каналами, например, в режиме FDD (дуплексной связи с частотным разделением каналов) технологии HSDPA (высокоскоростного пакетного доступа в нисходящем канале) и стандарте CDMA2000 IxEV-DV. В приведенных ситуациях ортогональность кодов часто недостаточна и ослаблена. Это приводит к значительному снижению скоростей передачи данных и может даже привести к потерям линий связи.
Чтобы BSS-алгоритм эффективно разделял сигналы, x i сигнал приема должен быть составлен из сигналов, принятых в антенне с относительно отличающимися весовыми коэффициентами, соответствующими каждому отдельному сигналу. Данное условие можно обеспечить в передатчике, приемнике или обоих пунктах. Независимо от того, изменяются ли весовые коэффициенты на передающей стороне или приемной стороне, их можно изменять для каждого чипа или набора смежных чипов. Основным является требование, чтобы составной сигнал регулировался в течение каждого символа, по меньшей мере, столько раз, сколько имеется сигналов, подлежащих разделению.
На фиг.23 показан случай, в котором по частоте символ изменяется 12 раз (12 чипов). Изменяемый параметр сохраняется постоянным для 4 чипов. Три изменения на символ предполагают, что из составного принятого сигнала можно выделить три отличающихся сигнала.
Если передатчик посылает один поток по пути распространения сигнала, то от набора контуров диаграмм направленности не требуется поворотов или отсутствие подобия. Объясняется это тем, что сигнал в виде, обнаруживаемом в приемнике, изменяется относительно всех других принимаемых сигналов. Поэтому передатчик может применять простое изменение мощности для диаграммы направленности в целом, а не обязательно изменять форму контура. Если в приемнике прибавляется только один другой поток, то BSS-обработка сможет разделить их даже, когда один поток имеет постоянную амплитуду. Объясняется это тем, что источник, создающий искусственные флуктуации мощности, обеспечивает изменения, необходимые для его работы. Если принимается, по меньшей мере, два других потока, они представляются BSS-процессору в виде одного группового источника помех, если сам приемник не использует другие средства разделения или не содержит своего средства формирования волнообразно изменяющейся диаграммы направленности.
Информация обратной связи из приемника абонентской аппаратуры не обязательна, но может служить для совершенствования, в целом, работы линий связи. Например, приемник может определять такую степень каждого изменения контура диаграммы направленности, при которой упомянутое изменение обеспечивает полезные данные. Упомянутая информация подается обратно в передатчик. Затем передатчик может настраивать собственную работу для повышения качества линии связи, снижения расхода мощности или ослабления помех, наводимых в других линиях связи. Хотя существует много способов изменения профилей мощности, некоторые из настроек могут быть связаны с тем, какой является и в какой последовательности применяется каждая диаграмма направленности; сколько изменений производится в течение передачи символа; и как модулировать или изменять мощность, подаваемую в отдельную линию связи. Настройки изменений контура в течение каждого символа потребуется передавать в приемник для оптимизации работы.
Реальные усилители мощности лучше всего применять в их линейном рабочем диапазоне. При высоком отношении пиковой и средней мощности рабочий диапазон линейного режима работы сокращается, что приводит к сокращению диапазона линейного динамического регулирования PA (усилителя мощности) и, следовательно, сокращению рабочего расстояния между передатчиком и приемником. Когда применяемым параметром передачи является мощность, упомянутую проблему можно подавить рядом способов.
Упомянутые способы содержат случай, когда, по меньшей мере, два приемника данных получают питание от одного и того же усилителя, изменения BSS-обработки можно синхронизировать так, что сумма мощностей всех сигналов оставалась постоянной. Иначе говоря, усиление некоторых передач возмещается ослаблением других передач. Если мощность модулируют около значения, близкого к частоте следования чипов, то избыточную мощность часто можно поглощать развязкой элементов запоминающих устройств, с вызовом небольших пульсаций. Избыточную мощность можно отводить в диссипативную нагрузку.
Диаграммы направленности в двух или трех измерениях можно создавать рядом средств как для передающей, так и принимающей антенн, включая настройку задержки и уровня мощности фазированных антенных решеток; пассивные антенные элементы с коммутируемыми нагрузками; изменения поляризации; изменения нагрузки в плоскости мощности, что вызывает отклонение диаграмм направленности; механическое перемещение элементов или рефлекторов; и комбинации любых вышеупомянутых средств.
Все вышеописанные способы построения матрицы смешения можно применять в сочетании с данной реализацией.
Специалист в данной области техники после изучения принципов, представленных в вышеприведенном описании и на соответствующих чертежах, сможет создать многочисленные модификации и другие варианты осуществления изобретения. Поэтому следует понимать, что изобретение не ограничено конкретными вышеописанными вариантами осуществления и что модификации и варианты осуществления предполагаются охваченными объемом прилагаемой формулы изобретения.
Изобретение относится к технике связи. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости при приеме и разделении сигналов. Для этого система связи содержит стационарный передатчик и мобильное устройство беспроводной связи. Стационарный передатчик передает сигнал источника, определяемый набором знаков, составленным из символов. По меньшей мере, один из символов в наборе знаков передается с отличающимся уровнем мощности, так что передаваемый сигнал источника обнаруживается с линейно-независимыми временными периодами уровня мощности. Линейно-независимые временные периоды уровня мощности используются мобильным устройством беспроводной связи для заполнения матрицы смешения для обработки с целью разделения сигналов. 2 н. и 36 з.п. ф-лы, 23 ил.
1. Система связи, содержащая по меньшей мере один стационарный передатчик для передачи сигнала источника, определяемого набором знаков, содержащим множество символов, и при этом, по меньшей мере, один из символов в наборе знаков передается с отличающимся уровнем мощности, так что передаваемый сигнал источника обнаруживается с L линейно-независимыми временными периодами уровня мощности, где L≥2, и мобильное устройство беспроводной связи для разделения сигналов источников, обеспечиваемых М источниками сигналов, где М≥2, причем упомянутый, по меньшей мере, один передатчик обеспечивает один из М сигналов источников с L линейно-независимыми временными периодами уровня мощности, причем упомянутое устройство беспроводной связи содержит антенную решетку, содержащую N антенных элементов для приема, по меньшей мере, N разных сумм М сигналов источников, где N≥1, приемник, связанный с упомянутой антенной решеткой для приема, по меньшей мере, N разных сумм М сигналов источников, и процессор разделения сигналов, связанный с упомянутым приемником, для формирования матрицы смешения, содержащей, по меньшей мере, N разных сумм М сигналов источников, причем матрица смешения имеет ранг, равный вплоть до, по меньшей мере, L*N, и упомянутый процессор разделения сигналов служит для выделения искомых сигналов источников из матрицы смешения.
2. Система связи по п.1, в которой амплитуда каждого символа в наборе знаков является постоянной, при этом, по меньшей мере, два из символов находятся на отличающихся уровнях мощности.
3. Система связи по п.1, в которой, упомянутый, по меньшей мере, один стационарный передатчик является частью базовой станции, так что система связи имеет конфигурацию сотовой сети.
4. Система связи по п.3, в которой, упомянутый, по меньшей мере, один стационарный передатчик содержит множество стационарных передатчиков, при этом область покрытия, соответствующая базовой станции, разбита на сектора, причем соответствующий стационарный передатчик ассоциирован с каждым сектором и передает, по меньшей мере, один из символов в соответствующих наборах знаков с отличающимся уровнем мощности.
5. Система связи по п.1, дополнительно содержащая, по меньшей мере, один стационарный приемник, ассоциированный с упомянутым, по меньшей мере, одним стационарным передатчиком, при этом упомянутое устройство беспроводной связи дополнительно содержит мобильный передатчик для обеспечения обратной связи с упомянутым, по меньшей мере, одним стационарным передатчиком через упомянутый, по меньшей мере, один стационарный приемник при передаче, по меньшей мере, одного символа в наборе знаков с отличающимся уровнем мощности.
6. Система связи по п.5, в которой обратная связь содержит, по меньшей мере, одно из настройки уровня мощности и передачи последовательности символов в наборе знаков с отличающимся уровнем мощности.
7. Система связи по п.1, в которой упомянутые N антенных элементов содержат N коррелированных антенных элементов.
8. Система связи по п.7, в которой упомянутые N коррелированных антенных элементов содержат N активных антенных элементов, так что упомянутая антенная решетка формирует фазированную решетку.
9. Система связи по п.7, в которой упомянутые N коррелированных антенных элементов содержат, по меньшей мере, один активный антенный элемент и до N-1 пассивных антенных элементов, так что упомянутая антенная решетка формирует независимые суммы поступающих сигналов.
10. Система связи по п.1, в которой, по меньшей мере, два из упомянутых N антенных элементов коррелированы и имеют разные поляризации для приема, по меньшей мере, двух из N разных сумм М сигналов источников.
11. Система связи по п.1, в которой упомянутое устройство беспроводной связи дополнительно содержит соответствующий синфазный и квадратурный модуль, включенный между каждым антенным элементом и упомянутым приемником, для разделения каждой из N разных сумм М сигналов источников, принимаемых им, на набор синфазных и квадратурных компонентов, при этом упомянутый приемник принимает, по меньшей мере, N наборов синфазных и квадратурных компонентов для, по меньшей мере, N разных сумм М сигналов источников; упомянутый процессор разделения сигналов формирует матрицу смешения, содержащую, по меньшей мере, 2*L*N разных сумм М сигналов источников, причем каждый набор синфазных и квадратурных компонентов обеспечивает 2 ввода в матрицу смешения для каждого из L линейно-независимых временных периодов уровня мощности, и матрица смешения имеет ранг, равный вплоть до, по меньшей мере, 2*L*N.
12. Система связи по п.1, в которой упомянутое устройство беспроводной связи дополнительно содержит устройство сжатия кода, включенное между упомянутыми N антенными элементами и упомянутым приемником, для декодирования, по меньшей мере, N разных сумм М сигналов источников, при этом каждая из N разных сумм содержит k кодов для обеспечения k разных сумм М сигналов источников с ассоциированными с ними L линейно-независимыми временными периодами уровня мощности, причем упомянутый приемник принимает, по меньшей мере, k*L*N разных сумм М сигналов источников и упомянутый процессор разделения сигналов формирует матрицу смешения, содержащую, по меньшей мере, k*L*N разных сумм М сигналов источников, причем матрица смешения имеет ранг, равный вплоть до, по меньшей мере, k*L*N.
13. Система связи по п.1, в которой упомянутая антенная решетка формирует N исходных диаграмм направленности антенны, при этом упомянутая антенная решетка содержит контроллер угла возвышения для селективного изменения угла возвышения, по меньшей мере, одной из N исходных диаграмм направленности антенны для формирования, по меньшей мере, одной дополнительной диаграммы направленности антенны, так что тем самым принимается, по меньшей мере, одна дополнительная отличающаяся сумма М сигналов источников;
причем упомянутый приемник принимает N разных сумм М сигналов источников с использованием N исходных диаграмм направленности антенны и принимает, по меньшей мере, одну дополнительную отличающуюся сумму М сигналов источников с использованием, по меньшей мере, одной дополнительной диаграммы направленности антенны; упомянутый процессор разделения сигналов формирует матрицу смешения, содержащую N разных сумм М сигналов источников и, по меньшей мере, одну дополнительную отличающуюся сумму М сигналов источников, для каждого из L линейно-независимых временных периодов уровня мощности, причем матрица смешения имеет ранг, равный вплоть до, по меньшей мере, L*N плюс число дополнительных отличающихся сумм М сигналов источников, умноженное на L линейно-независимых временных периодов уровня мощности, с использованием дополнительных диаграмм направленности антенны.
14. Система связи по п.1, в которой упомянутый, по меньшей мере, один стационарный передатчик содержит J пространственно разнесенных стационарных передатчиков, где J≥2, при этом каждый стационарный передатчик служит для передачи, по меньшей мере, одного сигнала источника, определяемого набором знаков, содержащим множество символов, причем, по меньшей мере, один из символов в наборе знаков передается с отличающимся уровнем мощности, так что J сигналов источников от J передатчиков обнаруживаются с, по меньшей мере, от L1 до LJ линейно-независимыми временными периодами уровня мощности, где Lj≥1, причем, по меньшей мере, одно Lj>1, и уровни мощности в каждом стационарном передатчике скоординированы для максимизации разных относительных линейно-независимых временных периодов уровня мощности от упомянутых J стационарных передатчиков; причем упомянутый процессор разделения сигналов формирует матрицу смешения, содержащую, по меньшей мере, N разных сумм М сигналов источников, причем матрица смешения имеет ранг, равный вплоть до, по меньшей мере, (L1*…*LJ)*N.
15. Система связи по п.14, в которой координация упомянутых J пространственно разнесенных стационарных передатчиков основана на, по меньшей мере, одном из применения диаграммы направленности, ориентации, уровней мощности и согласования по времени упомянутых J передатчиков.
16. Система связи по п.14, в которой число комбинаций для заполнения матрицы смешения основано на числе используемых разных уровней мощности, используемых временных периодах и координации между упомянутыми J передатчиками.
17. Система связи по п.1, в которой упомянутый процессор разделения сигналов содержит процессор слепого разделения сигналов и выделяет искомые сигналы источников из матрицы смешения на основе, по меньшей мере, одного из анализа главных компонент (РСА), анализа независимых компонент (ICA) и сингулярной декомпозиции (SVD).
18. Система связи по п.1, в которой упомянутый процессор разделения сигналов выделяет искомые сигналы источников из матрицы смешения на основе процесса извлечения сигнала обработкой, основанной на знаниях.
19. Система связи по п.1, в которой упомянутый процессор разделения сигналов выделяет искомые сигналы источников из матрицы смешения на основе сочетания процесса извлечения сигнала обработкой, основанной на знаниях, и процесса слепого разделения сигналов.
20. Система связи, содержащая по меньшей мере один передатчик для передачи сигнала источника с расширенным спектром, определяемого символами, при этом каждый символ содержит множество чипов на базе расширяющего кода, и часть чипов внутри каждого символа передается с разными уровнями мощности, так что передаваемый сигнал источника обнаруживается с L линейно-независимыми временными периодами уровня мощности, где L≥2; мобильное устройство беспроводной связи для разделения сигналов источников, обеспечиваемых М источниками сигналов, где М≥2, причем упомянутый, по меньшей мере, один передатчик обеспечивает один из М сигналов источников с L линейно-независимыми временными периодами уровня мощности, причем упомянутое устройство беспроводной связи содержит антенную решетку, содержащую N антенных элементов для приема, по меньшей мере, N разных сумм М сигналов источников, где N≥1, приемник, соединенный с упомянутой антенной решеткой для приема, по меньшей мере, N разных сумм М сигналов источников, и процессор разделения сигналов, соединенный с упомянутым приемником, для формирования матрицы смешения, содержащей, по меньшей мере, N разных сумм М сигналов источников, причем матрица смешения имеет ранг, равный вплоть до, по меньшей мере, L*N, и упомянутый процессор разделения сигналов служит для выделения искомых сигналов источников из матрицы смешения.
21. Система связи по п.20, в которой число частей чипов, передаваемых с разными уровнями мощности внутри каждого символа, равно рангу матрицы смешения.
22. Система связи по п.20, в которой чипы в каждой части чипов, передаваемой с разными уровнями мощности внутри каждого символа, содержат набор смежных чипов.
23. Система связи по п.20, в которой амплитуда каждого чипа внутри символа является постоянной.
24. Система связи по п.20, в которой упомянутый, по меньшей мере, один передатчик является частью базовой станции, так что система связи имеет конфигурацию сотовой сети.
25. Система связи по п.20, дополнительно содержащая, по меньшей мере, один приемник, ассоциированный с упомянутым, по меньшей мере, одним передатчиком; при этом упомянутое устройство беспроводной связи дополнительно содержит мобильный передатчик для обеспечения обратной связи с упомянутым, по меньшей мере, одним передатчиком через упомянутый, по меньшей мере, один приемник, при передаче части чипов внутри каждого символа с отличающимся уровнем мощности.
26. Система связи по п.25, в которой обратная связь содержит, по меньшей мере, одно из настройки уровня мощности и передачи последовательности чипов с отличающимся уровнем мощности.
27. Система связи по п.20, в которой упомянутые N антенных элементов содержат N коррелированных антенных элементов.
28. Система связи по п.27, в которой упомянутые N коррелированных антенных элементов содержат N активных антенных элементов, так что упомянутая антенная решетка формирует фазированную решетку.
29. Система связи по п.27, в которой упомянутые N коррелированных антенных элементов содержат, по меньшей мере, один активный антенный элемент и до N-1 пассивных антенных элементов, так что упомянутая антенная решетка формирует независимые суммы поступающих сигналов.
30. Система связи по п.20, в которой, по меньшей мере, два из упомянутых N антенных элементов коррелированы и имеют разные поляризации для приема, по меньшей мере, двух из N разных сумм М сигналов источников.
31. Система связи по п.20, в которой упомянутое устройство беспроводной связи дополнительно содержит соответствующий синфазный и квадратурный модуль, включенный между каждым антенным элементом и упомянутым приемником, для разделения каждой из N разных сумм М сигналов источников, принимаемых им, на набор синфазных и квадратурных компонентов; при этом упомянутый приемник принимает, по меньшей мере, N наборов синфазных и квадратурных компонентов для, по меньшей мере, N разных сумм М сигналов источников; и упомянутый процессор разделения сигналов формирует матрицу смешения, содержащую, по меньшей мере, 2*L*N разных сумм М сигналов источников, причем каждый набор синфазных и квадратурных компонентов обеспечивает 2 ввода в матрицу смешения для каждого из L линейно-независимых временных периодов уровня мощности, и матрица смешения имеет ранг, равный вплоть до, по меньшей мере, 2*L*N.
32. Система связи по п.20, в которой упомянутое устройство беспроводной связи дополнительно содержит устройство сжатия кода, включенное между упомянутыми N антенными элементами и упомянутым приемником, для декодирования, по меньшей мере, N разных сумм М сигналов источников, при этом каждая из N разных сумм содержит k кодов для обеспечения k разных сумм М сигналов источников с ассоциированными с ними L линейно-независимыми временными периодами уровня мощности; причем упомянутый приемник принимает, по меньшей мере, k*L*N разных сумм М сигналов источников; и упомянутый процессор разделения сигналов формирует матрицу смешения, содержащую, по меньшей мере, k*L*N разных сумм М сигналов источников, причем матрица смешения имеет ранг, равный вплоть до, по меньшей мере, k*L*N.
33. Система связи по п.20, в которой упомянутая антенная решетка формирует N исходных диаграмм направленности антенны, при этом упомянутая антенная решетка содержит контроллер угла возвышения для селективного изменения угла возвышения, по меньшей мере, одной из N исходных диаграмм направленности антенны для формирования, по меньшей мере, одной дополнительной диаграммы направленности антенны, так что тем самым принимается, по меньшей мере, одна дополнительная отличающаяся сумма М сигналов источников;
причем упомянутый приемник принимает N разных сумм М сигналов источников с использованием N исходных диаграмм направленности антенны и принимает, по меньшей мере, одну дополнительную отличающуюся сумму М сигналов источников с использованием, по меньшей мере, одной дополнительной диаграммы направленности антенны; упомянутый процессор разделения сигналов формирует матрицу смешения, содержащую N разных сумм М сигналов источников и, по меньшей мере, одну дополнительную отличающуюся сумму М сигналов источников, для каждого из L линейно-независимых временных периодов уровня мощности, где матрица смешения имеет ранг, равный вплоть до, по меньшей мере, L*N плюс число дополнительных отличающихся сумм М сигналов источников, умноженное на L линейно-независимых временных периодов уровня мощности, с использованием дополнительных диаграмм направленности антенны.
34. Система связи по п.20, в которой упомянутый, по меньшей мере, один стационарный передатчик содержит J пространственно разнесенных стационарных передатчиков, где J≥2, при этом каждый стационарный передатчик служит для передачи, по меньшей мере, одного сигнала источника, определяемого набором знаков, содержащим множество символов, причем по меньшей мере, один из символов в наборе знаков передается с отличающимся уровнем мощности, так что J передаваемых сигналов источников от J передатчиков обнаруживаются с, по меньшей мере, от L1 до LJ линейно-независимыми временными периодами уровня мощности, где Lj≥1, причем, по меньшей мере, одно Lj>1; и уровни мощности в каждом стационарном передатчике скоординированы для максимизации разных относительных линейно-независимых временных периодов уровня мощности от упомянутых J стационарных передатчиков, причем упомянутый процессор разделения сигналов формирует матрицу смешения, содержащую, по меньшей мере, N разных сумм М сигналов источников, причем матрица смещения имеет ранг, равный вплоть до, по меньшей мере, (L1*…*LJ)*N.
35. Система связи по п.33, в которой координация упомянутых J пространственно разнесенных стационарных передатчиков основана на, по меньшей мере, одном из применения диаграммы направленности, ориентации, уровней мощности и согласования по времени упомянутых J передатчиков.
36. Система связи по п.33, в которой число комбинаций для заполнения матрицы смешения основано на числе используемых разных уровней мощности, используемых временных периодах и координации между упомянутыми J передатчиками.
37. Система связи по п.20, в которой упомянутый процессор разделения сигналов содержит процессор слепого разделения сигналов и выделяет искомые сигналы источников из матрицы смешения на основе, по меньшей мере, одного из анализа главных компонент (РСА), анализа независимых компонент (ICA) и сингулярной декомпозиции (SVD).
38. Система связи по п.20, в которой упомянутый процессор разделения сигналов выделяет искомые сигналы источников из матрицы смешения на основе процесса извлечения сигнала обработкой, основанной на знаниях.
| Пломбировальные щипцы | 1923 |
|
SU2006A1 |
| ФИКСИРОВАННЫЕ БЕСПРОВОЛОЧНЫЕ ТЕРМИНАЛЫ В СПОСОБЕ УПРАВЛЕНИЯ СЕТЯМИ, И АППАРАТУРА | 1997 |
|
RU2196392C2 |
| US 7123191 B1, 17.10.2006 | |||
| US 6785559 B1, 31.08.2004. | |||
