СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА C РАСШИРЕННЫМ СПЕКТРОМ, УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА, СПОСОБ ПРИЕМА СИГНАЛА И ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2018 года по МПК H04B1/707 

Область техники

[0001] Изобретение относится к области способа формирования сигнала с расширенным спектром, устройства формирования сигнала, способа приема и приемного устройства.

Уровень техники

[0002] Способ прямой последовательности для расширения спектра (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) широко используется при передаче сигналов Глобальной навигационной спутниковой системы (Global Navigation Satellite System, GNSS), чтобы точно определять расстояние за счет использования реверсирования фазы расширяющего кода, а также обеспечивать высокий уровень эффективности при множественном доступе, подавление многолучевого распространения сигнала и помехоустойчивость.

[0003] Для улучшения разделения ограниченной полосы частот GNSS между несколькими сигналами GNSS при одновременном повышении точности определения расстояния и помехоустойчивости сигналов постоянно предлагаются новые способы модуляции сигнала. Одним из примеров является модуляция смещенной двоичной несущей (Binary Offset Carrier, ВОС), когда сигнал умножается на прямоугольную поднесущую на основе модуляции DSSS посредством прямоугольного чипа расширяющего кода без возвращения к нулю. В общем случае у модуляции ВОС есть два параметра: частота f_s поднесущей и частота f_c расширяющей последовательности, где f_s≥f_c. Соответственно конкретную модуляцию ВОС можно обозначить как BOC(f_s, f_c). Применительно к GNSS можно использовать упрощенное обозначение BOC(m,n), где частоты f_s и f_c нормализованы на частоту 1,023 МГц, т.е. m=f_s/1,023 МГц и n=f_c/1,023 МГц. Кроме того, возникают различные технологии модуляции ВОС с мультиплексированием, например, модуляция Time-Multiplexed Binary Offset Carrier (ТМВОС, модуляция ВОС с мультиплексированием по времени) и Composite Binary Offset Carrier (СВОС, композитная модуляция ВОС).

Раскрытие изобретения

[0004] В настоящем изобретении поставлена цель предложить способ формирования сигнала с расширенным спектром, устройство формирования сигнала, способ приема сигнала и приемное устройство.

[0005] В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения раскрывается способ формирования сигнала с расширенным спектром, включающий: формирование первой компоненты сигнала с расширенным спектром и второй компоненты сигнала с расширенным спектром, причем и первая, и вторая компонента сигнала с расширенным спектром включают расширяющий код и двоичную поднесущую, расширяющий код первой компоненты сигнала с расширенным спектром совпадает с расширяющим кодом второй компоненты сигнала с расширенным спектром, а двоичная поднесущая первой компоненты сигнала с расширенным спектром отлична от двоичной поднесущей второй компоненты сигнала с расширенным спектром; и модуляцию первой компоненты сигнала с расширенным спектром и второй компоненты сигнала с расширенным спектром посредством радиочастотных (РЧ) несущих для формирования сигнала с расширенным спектром, причем фаза РЧ несущей для модуляции первой компоненты сигнала с расширенным спектром отлична от фазы РЧ несущей для модуляции второй компоненты сигнала с расширенным спектром, при этом сформированный сигнал с расширенным спектром имеет вид:

где S_RF - сигнал с расширенным спектром, S₁ и S₂ - первая компонента сигнала с расширенным спектром и вторая компонента сигнала с расширенным спектром соответственно, A₁ и А₂ - амплитуда S₁ и амплитуда S₂ соответственно, c(t) - расширяющий код S₁ и S₂, q₁(t) и q₂(t) - двоичная поднесущая компоненты S₁ и двоичная поднесущая компоненты S₂, d(t) - посылка данных, ω_RF - угловая частота РЧ несущей, а θ - разность фаз между фазой РЧ несущей для модуляции S₁ и фазой РЧ несущей для модуляции S₂.

[0006] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения раскрывается устройство формирования сигнала с расширенным спектром, содержащее блок формирования компонент сигнала с расширенным спектром, выполненный с возможностью формирования первой компоненты сигнала с расширенным спектром и второй компоненты сигнала с расширенным спектром, причем и первая, и вторая компонента сигнала с расширенным спектром включают расширяющий код и двоичную поднесущую, расширяющий код первой компоненты сигнала с расширенным спектром совпадает с расширяющим кодом второй компоненты сигнала с расширенным спектром, а двоичная поднесущая первой компоненты сигнала с расширенным спектром отлична от двоичной поднесущей второй компоненты сигнала с расширенным спектром; и блок формирования сигнала с расширенным спектром, выполненный с возможностью модуляции первой компоненты сигнала с расширенным спектром и второй компоненты сигнала с расширенным спектром посредством радиочастотных (РЧ) несущих для формирования сигнала с расширенным спектром, причем фаза РЧ несущей для модуляции первой компоненты сигнала с расширенным спектром отлична от фазы РЧ несущей для модуляции второй компоненты сигнала с расширенным спектром, при этом блок формирования сигнала с расширенным спектром формирует сигнал с расширенным спектром с использованием следующих выражений:

где S_RF - сигнал с расширенным спектром, S₁ и S₂ - первая компонента сигнала с расширенным спектром и вторая компонента сигнала с расширенным спектром соответственно, A₁ и А₂ - амплитуда S₁ и амплитуда S₂ соответственно, с(t) - расширяющий код компонент S₁ и S₂, q₁(t) и q₂(t) - двоичная поднесущая компоненты S₁ и двоичная поднесущая компоненты S₂ соответственно, d(t) - посылка данных, ω_RF - угловая частота РЧ несущей, а θ - разность фаз между фазой РЧ несущей для модуляции S₁ и фазой РЧ несущей для модуляции S₂.

[0007] В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения раскрывается способ приема сигнала с расширенным спектром, включающий: формирование локальной копии расширяющего кода сигнала с расширенным спектром; формирование локальной копии двоичной поднесущей первой компоненты сигнала с расширенным спектром и локальной копии второй компоненты сигнала с расширенным спектром; формирование локальной несущей на основании разности фаз между фазой РЧ несущими несущей ВЧ для модуляции первой компоненты сигнала с расширенным спектром и фазой РЧ несущей для модуляции второй компоненты сигнала с расширенным спектром; вычисление результата когерентного интегрирования принятого сигнала с расширенным спектром и вычисление линейной комбинации результатов интегрирования на основании сформированных локальной несущей, локальной копии расширяющего кода, локальной копии двоичной поднесущей первой компоненты сигнала с расширенным спектром и локальной копии второй компоненты сигнала с расширенным спектром с получением интегральной синфазной компоненты канала и интегральной квадратурной компоненты канала.

[0008] В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения раскрывается приемник сигнала с расширенным спектром, который содержит блок формирования сигнала основной полосы частот, выполненный с возможностью формирования локальной копии расширяющего кода сигнала с расширенным спектром и формирования локальной копии двоичной поднесущей первой компоненты сигнала с расширенным спектром и локальной копии второй компоненты сигнала с расширенным спектром; блок формирования локальной несущей, выполненный с возможностью формирования локальной несущей на основании разности фаз между фазой РЧ несущей для модуляции первой компоненты сигнала с расширенным спектром и фазой РЧ несущей для модуляции второй компоненты сигнала с расширенным спектром; а также блок вычисления, выполненный с возможностью вычисления результата когерентного интегрирования принятого сигнала с расширенным спектром и вычисления линейной комбинации результатов интегрирования на основании сформированных локальной несущей, локальной копии расширяющего кода, локальной копии двоичной поднесущей первой компоненты сигнала с расширенным спектром и локальной копии второй компоненты сигнала с расширенным спектром с получением интегральной синфазной компоненты канала и интегральной квадратурной компоненты канала..

Краткое описание чертежей

[0009] Фиг. 1 содержит функциональную схему способа формирования сигнала с расширенным спектром в соответствии с вариантом исполнения данного изобретения.

[0010] Фиг. 2 содержит блок-схему устройства формирования сигнала с расширенным спектром в соответствии с вариантом исполнения данного изобретения.

[0011] Фиг. 3 содержит блок-схему устройства формирования сигнала с расширенным спектром в соответствии с другим вариантом исполнения данного изобретения.

[0012] Фиг. 4 содержит блок-схему приемника сигнала с расширенным спектром в соответствии с вариантом исполнения данного изобретения.

[0013] Фиг. 5 содержит принципиальную схему реализации приемника сигнала с расширенным спектром в соответствии с вариантом исполнения данного изобретения.

[0014] Фиг. 6 содержит функциональную схему способа приема сигнала с расширенным спектром в соответствии с вариантом исполнения данного изобретения.

Осуществление изобретения

[0015] Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будет представлено подробное описание способа формирования сигнала с расширенным спектром, устройства формирования сигнала, способа приема сигнала и приемного устройства, раскрываемых в данной заявке. Для простоты при описании вариантов исполнения данного изобретения для одинаковых или аналогичных элементов используются одинаковые или аналогичные номера позиций на чертежах.

[0016] Фиг. 1 содержит функциональную схему способа формирования сигнала S_RF с расширенным спектром в соответствии с вариантом исполнения данного изобретения.

[0017] На шаге 110 формируются первая компонента S₁ сигнала с расширенным спектром и вторая компонента S₂ сигнала с расширенным спектром, причем и первая компонента S₁, и вторая компонента S₂ сигнала с расширенным спектром включают расширяющий код и двоичную поднесущую. Расширяющий код первой компоненты S₁ сигнала с расширенным спектром совпадает с расширяющим кодом второй компоненты S₂ сигнала с расширенным спектром, а двоичная поднесущая первой компоненты S₁ сигнала с расширенным спектром отлична от двоичной поднесущей второй S₂ компоненты сигнала с расширенным спектром.

[0018] На шаге 120 первая компонента S₁ сигнала с расширенным спектром и вторая компонента S₂ сигнала с расширенным спектром модулируются посредством радиочастотных (РЧ) несущих для формирования сигнала S_RF с расширенным спектром, причем фаза РЧ несущей для модуляции первой компоненты S₁ сигнала с расширенным спектром отлична от фазы РЧ несущей для модуляции второй компоненты S₂ сигнала с расширенным спектром.

[0019] Обе компоненты сигнала с расширенным спектром включают расширяющий код и двоичную поднесущую и модулированы двумя различающимися по фазе несущими соответственно, что обеспечивает мультиплексирование компонент сигнала с расширенным спектром.

[0020] Сигнал S_RF с расширенным спектром, формируемый на шаге 120, представляется выражением:

где и

где S₁ и S₂ - первая компонента сигнала с расширенным спектром и вторая компонента сигнала с расширенным спектром соответственно, A₁ и A₂ - амплитуда S₁ и амплитуда S₂ соответственно, с(t) - расширяющий код компонент S₁ и S₂, q₁(t) и q₂(t) - двоичная поднесущая компоненты S₁ и двоичная поднесущая компоненты S₂ соответственно, d(t) - посылка данных, ω_RF - угловая частота РЧ несущей, а θ - разность фаз между фазой РЧ несущей для модуляции S₁ и фазой РЧ несущей для модуляции S₂.

[0021] В соответствии с вариантом исполнения данного изобретения двоичная поднесущая является поднесущей типа символа с двоичным кодированием (binary coded symbol, BCS). Например, поднесущая первой компоненты S₁ сигнала с расширенным спектром может выглядеть как BCS([1 1 1 1 -1 1 1 1 1], 1), а поднесущая второй компоненты S₂ сигнала с расширенным спектром - как BCS([1 1 1 1 1 -1 1 1 1 1 1], 1). Как будет понятно специалисту в данной области, такая поднесущая BCS здесь является только примером, и двоичная поднесущая компоненты сигнала с расширенным спектром может представлять собой любой вид поднесущей BCS.

[0022] Применительно к другому варианту исполнения данного изобретения двоичная поднесущая может быть смещенной двоичной несущей (binary offset carrier, ВОС), т.е. BOC(m,n), где m - результат нормализации частоты f_s прямоугольной поднесущей компоненты ВОС на частоту 1,023 МГц, т.е. m=f_s/1.023 МГц; n - результат нормализации частоты f_c расширяющего кода с(t) сигнала ВОС на частоту 1,023 МГц. Например, поднесущая первой компоненты S₁ сигнала с расширенным спектром может представлять собой ВОС(1, 1), а поднесущая второй компоненты S₂ сигнала с расширенным спектром - ВОС(6, 1). Как должно быть понятно специалисту в данной области, ВОС(1, 1) и ВОС(6, 1) здесь являются только примером, а двоичная поднесущая компоненты сигнала с расширенным спектром может представлять собой любой вид поднесущей ВОС.

[0023] Если двоичная поднесущая является поднесущей ВОС, компоненты S₁ и S₂ сигнала с расширенным спектром являются сигналами ВОС. Как должно быть понятно, в этом случае два сигнала ВОС мультиплексированы. В соответствии со способом мультиплексирования ВОС по данному варианту осуществления две компоненты сигнала модулируются соответственно на разных фазах несущей. В данном варианте доля компоненты интермодуляции между двумя различными компонентами сигнала ВОС в суммарном сигнале может гибко регулироваться.

[0024] Как должно быть понятно специалисту в данной области, получение, слежение, демодуляция, подавление многолучевого распространения и другие характеристики сигнала при приеме находятся в тесной связи со спектральными характеристиками сигнала. Что касается мультиплексированного сигнала ВОС в этом варианте исполнения, то характеристики получения, слежения, демодуляции, подавления многолучевого распространения при приеме могут зависеть от величины компоненты интермодуляции между двумя компонентами сигнала.

[0025] В соответствии с вариантом исполнения данного изобретения может дополнительно быть задана разность фаз, θ, для регулировки компоненты интермодуляции между первой компонентой S₁ сигнала с расширенным спектром и второй компонентой S₂ сигнала с расширенным спектром. Посредством задания соотношения фаз несущих двух компонент сигнала характеристики передаваемого сигнала могут быть отрегулированы таким образом, чтобы оптимизировать характеристики получения, слежения, демодуляции, подавления многолучевого распространения при приеме для удовлетворения конкретных требований.

[0026] В соответствии с настоящим вариантом осуществления сигнал основной полосы частот может быть представлен выражением:

В данном случае автокорреляционная функция сигнала основной полосы частот имеет вид:

где R₁ и R₂ - автокорреляционная функция c(t)q₁(t) и автокорреляционная функция c(t)q₂(t) соответственно, a R_c(τ) - взаимнокорреляционная функция c(t)q₁(t) и c(t)q₂(t). Как видно, в дополнение к автокорреляционной функции первой компоненты сигнала с расширенным спектром и автокорреляционной функции второй компоненты сигнала с расширенным спектром, в автокорреляционную функцию сигнала основной полосы частот входят также взаимнокорреляционная функция первой компоненты сигнала с расширенным спектром и второй компоненты сигнала с расширенным спектром, то есть вышеупомянутая компонента интермодуляции.

[0027] cosθ может быть сделан имеющим любое значение от -1 до +1 путем задания значения разности θ фаз, что позволяет регулировать величину компоненты интермодуляции.

[0028] В соответствии с вариантом исполнения данного изобретения при необходимости при приеме сигнала с расширенным спектром значение разности θ фаз можно определить на основании показателя η эффективности демодуляции и показателя β эффективности слежения. Показатель η эффективности демодуляции при приеме сигнала с расширенным спектром показывает потери мощности сигнала с расширенным спектром из-за фильтрации передатчика, которая напрямую влияет на отношение сигнала к уровню шума (signal to noise ratio, SNR) на выходе корреляционной функции приемника. Показатель β эффективности слежения относится к среднеквадратичной ширина полосы частот сигнала с расширенным спектром после фильтрации передатчика, которая напрямую влияет на ошибку контура слежения в условиях теплового шума и многолучевого распространения.

[0029] Показатель η эффективности демодуляции и показатель β эффективности слежения можно представить, например, следующими выражениями:

где BW - это ширина полосы частот передатчика сигнала, n₀ - двусторонняя спектральная плотность мощности белого гауссовского шума, A₁ и A₂ - амплитуда первой компоненты S₁, сигнала с расширенным спектром и второй компоненты S₂ сигнала с расширенным спектром соответственно, R₁ - автокорреляционная функция c(t)q₁(t), R₂ - автокорреляционная функция c(t)q₂(t) и R_c(τ) - взаимнокорреляционная функция c(t)q₁(t) и c(t)q₂(t).

[0030] В соответствии с требованиями точности, перебирая все возможные значения разности θ фаз в наборе с определенным шагом, можно получить набор соответствующих показателей эффективности демодуляции, , и набор соответствующих показателей эффективности слежения, , где число N перебираемых значений разности θ фаз определяется требуемой точностью. Как будет понятно специалисту в данной области, эффективность подавления многолучевого распространения сигнала связана с показателем β эффективности слежения. В соответствии с требованиями к эффективности демодуляции, эффективности слежения и эффективности подавления многолучевого распространения формируемого сигнала можно выбрать пару показателя эффективности слежения и показателя эффективности демодуляции, , из наборов и , чтобы выполнить соответствующие требования, в этом случае значением разности θ фаз будет θ_k-opt.

[0031] В соответствии с вариантом исполнения данного изобретения разность θ фаз может быть задана как , с тем чтобы отрегулировать компоненту интермодуляции между первой компонентой S₁ сигнала с расширенным спектром и второй компонентой S₂ сигнала с расширенным спектром для равенства нулю.

[0032] Например, для поднесущей ВОС, если разность θ фаз равна , сигнал основной полосы частот можно представить выражением:

, а

автокорреляционную функцию сигнала основной полосы частот - выражением:

[0033] Как видно, если разность θ фаз равна , то в автокорреляционной функции сигнала основной полосы частот отсутствует компонента интермодуляции. Тем самым, на двух компонентах сигнала можно модулировать различные посылки данных, что увеличивает объем информации, передаваемой сигналом.

[0034] Фиг. 2 содержит блок-схему устройства формирования сигнала с расширенным спектром в соответствии с вариантом исполнения данного изобретения. Как видно, устройство 200 формирования сигнала с расширенным спектром включает блок 210 формирования компонент сигнала с расширенным спектром и блок 220 формирования сигнала с расширенным спектром.

[0035] Блок 210 формирования компоненты сигнала с расширенным спектром формирует первую компоненту сигнала с расширенным спектром и вторую компоненту сигнала с расширенным спектром, причем и первая, и вторая компоненты сигнала с расширенным спектром включают расширяющий код и двоичную поднесущую. Расширяющий код первой компоненты сигнала с расширенным спектром совпадает с расширяющим кодом второй компоненты сигнала с расширенным спектром, а двоичная поднесущая первой компоненты сигнала с расширенным спектром отлична от двоичной поднесущей второй компоненты сигнала с расширенным спектром.

[0036] Блок 220 формирования сигнала с расширенным спектром модулирует первую компоненту сигнала с расширенным спектром и вторую компоненту сигнала с расширенным спектром посредством РЧ несущих для формирования сигнала с расширенным спектром, причем фаза РЧ несущей для модуляции первой компоненты сигнала с расширенным спектром отлична от фазы РЧ несущей для модуляции второй компоненты сигнала с расширенным спектром.

[0037] В соответствии с вариантом исполнения блок 220 формирования сигнала с расширенным спектром формирует сигнал S_RF с расширенным спектром следующего вида:

где и

,

где S₁ и S₂ - первая компонента сигнала с расширенным спектром и вторая компонента сигнала с расширенным спектром соответственно, А₁ и А₂ - амплитуда S₁ и амплитуда S₂ соответственно, c(t) - расширяющий код компонент S₁ и S₂, q₁(t) и q₂(t) - двоичная поднесущая компоненты S₁ и двоичная поднесущая компоненты S₂ соответственно, d(t) - посылка данных, ω_RF - угловая частота РЧ несущей, а θ - разность фаз между фазой РЧ несущей для модуляции S₁ и фазой РЧ несущей для модуляции S₂.

[0038] Фиг. 3 содержит блок-схему устройства формирования сигнала с расширенным спектром в соответствии с другим вариантом исполнения данного изобретения. Как видно, блок 220 формирования сигнала с расширенным спектром устройства 200 формирования сигнала с расширенным спектром может также содержать модуль 221 задания разности фаз и модуль 222 формирования сигнала. Модуль 221 задания разности фаз задает указанную разность фаз между фазой РЧ несущей для модуляции первой компоненты S₁ сигнала с расширенным спектром и фазой РЧ несущей для модуляции второй компоненты S₂ сигнала с расширенным спектром, регулируя таким образом компоненту интермодуляции между первой компонентой S₁ сигнала с расширенным спектром и второй компонентой S₂ сигнала с расширенным спектром. Модуль 222 формирования сигнала формирует сигнал S_RF с расширенным спектром в соответствии с разностью θ фаз, заданной модулем 221 задания разности фаз. Например, на основании разности θ фаз, заданной модулем 221 задания разности фаз, модуль 222 формирования сигнала формирует сигнал S_RF с расширенным спектром с использованием следующих выражений:

где и

где S₁ и S₂ - первая компонента сигнала с расширенным спектром и вторая компонента сигнала с расширенным спектром соответственно, А₁ и А₂ - амплитуда S₁ и амплитуда S₂ соответственно, с(t) - расширяющий код компонент S₁ и S₂, q₁(t) и q₂(t) - двоичная поднесущая компоненты S₁ и двоичная поднесущая компоненты S₂ соответственно, d(t) - посылка данных, ω_RF - угловая частота РЧ несущей, а θ - разность фаз между фазой РЧ несущей для модуляции S₁ и фазой РЧ несущей для модуляции S₂.

[0039] В соответствии с вариантом исполнения модуль 221 задания разности фаз определяет значение разности θ фаз на основании показателя эффективности демодуляции и показателя эффективности слежения как требуется при приеме сигнала с расширенным спектром.

[0040] В соответствии с вариантом исполнения модуль 221 задания разности фаз может задавать разность θ фаз РЧ несущей между первой компонентой S₁ сигнала с расширенным спектром и второй компонентой S₂ сигнала с расширенным спектром как , с тем чтобы отрегулировать компоненту интермодуляции между первой компонентой S₁ сигнала с расширенным спектром и второй компонентой S₂ сигнала с расширенным спектром для равенства нулю. Кроме того, модуль 221 задания разности фаз может задавать разность θ фаз равной любому значению и, соответственно, cosθ может принимать любое значение от -1 до +1, так что величину компоненты интермодуляции между первой компонентой S₁ сигнала с расширенным спектром и второй компонентой S₂ сигнала с расширенным спектром можно менять.

[0041] Варианты исполнения данного изобретения, описанные выше, в основном используются на стороне передачи, т.е. применительно к способам формирования сигнала с расширенным спектром и устройствам формирования сигнала. Кроме того, варианты исполнения данного изобретения имеют также отношение к сигналам, формируемым при помощи описанных выше способов и устройств формирования сигнала с расширенным спектром.

[0042] В дополнение к этому, как должно быть очевидно специалисту в данной области, могут реализоваться и обратные системы, способы и устройства применительно к приему и обработке сигналов с расширенным спектром, сформированных в указанных вариантах исполнения данного изобретения. Таким образом, варианты исполнения данного изобретения также относятся к системам, способам и устройствам для обработки, например, сигналов с расширенным спектром, как описано выше.

[0043] Фиг. 4 содержит блок-схему приемника сигнала с расширенным спектром в соответствии с вариантом исполнения данного изобретения. Как видно, приемник 300 включает блок 310 формирования сигнала основной полосы частот, блок 320 формирования локальной несущей и блок 330 вычисления. Приемник 300 может использоваться для обработки принятого сигнала с расширенным спектром.

[0044] Блок 310 формирования сигнала основной полосы частот формирует локальную копию расширяющего кода сигнала с расширенным спектром, локальную копию двоичной поднесущей первой компоненты сигнала с расширенным спектром и локальную копию двоичной поднесущей второй компоненты сигнала с расширенным спектром.

[0045] Блок 320 формирования локальной несущей формирует локальную несущую на основании разности θ фаз между фазой РЧ несущей ВЧ для модуляции первой компоненты сигнала с расширенным спектром и фазой РЧ несущей для модуляции второй компоненты сигнала с расширенным спектром.

[0046] На основе локальной несущей, сформированной блоком 320 формирования локальной несущей, а также локальной копии расширяющего кода, локальной копии двоичной поднесущей первой компоненты сигнала с расширенным спектром и локальной копии двоичной поднесущей второй компоненты сигнала с расширенным спектром, сформированных блоком 310 формирования сигнала основной полосы частот, блок 330 вычисления вычисляет результат когерентного интегрирования принятого сигнала с расширенным спектром и вычисляет линейную комбинацию результатов интегрирования для получения интегральной синфазной компоненты I канала и интегральной квадратурной компоненты Q канала.

[0047] Фиг. 5 содержит принципиальную схему реализации приемника сигнала с расширенным спектром в соответствии с вариантом исполнения данного изобретения.

[0048] Как видно из Фиг. 5, блок 310 формирования сигнала основной полосы частот 310 дополнительно содержит модуль 311 формирования локальной копии расширяющего кода и модуль 312 формирования локальной копии поднесущей. Модуль 311 формирования локальной копии расширяющего кода формирует локальную копию расширяющего кода сигнала с расширенным спектром. Модуль 312 формирования локальной копии поднесущей формирует локальную копию двоичной поднесущей первой компоненты сигнала с расширенным спектром и локальную копию двоичной поднесущей второй компоненты сигнала с расширенным спектром.

[0049] Блок 320 формирования локальной несущей дополнительно содержит модуль 321 формирования локальной несущей. На основании разности θ фаз между фазой РЧ несущей для модуляции первой компоненты сигнала с расширенным спектром и фазой РЧ несущей для модуляции второй компоненты сигнала с расширенным спектром блок 321 формирования локальной несущей формирует локальные несущие , , , , где - угловая частота демодуляции локальной несущей. Как должно быть понятно, если принятый сигнал с расширенным спектром демодулируется немедленно, то ; если сигнал с расширенным спектром демодулируется после преобразования несущей сигнала с расширенным спектром в промежуточную частоту при помощи понижающего преобразователя частоты, то , где - промежуточная частота несущей после понижающего преобразователя частоты.

[0050] Блок 330 вычисления в свою очередь включает модуль 331 вычисления результата когерентного интегрирования и модуль 332 вычисления линейной комбинации.

[0051] Модуль 331 вычисления результата когерентного интегрирования вычисляет результат когерентного интегрирования принятого сигнала с расширенным спектром на основании локальных несущих , , , , сформированных блоком 320 формирования локальной несущей, и локальной копии расширяющего кода, локальной копии двоичной поднесущей первой компоненты сигнала с расширенным спектром и локальной копии двоичной поднесущей второй компоненты сигнала с расширенным спектром, сформированных блоком 310 формирования сигнала основной полосы частот. Вычисление результата когерентного интегрирования может быть выражено как:

где - принятый сигнал с расширенным спектром, - локальная копия расширяющего кода, и - локальная копия двоичной поднесущей первой компоненты сигнала с расширенным спектром и локальная копия второй компоненты сигнала с расширенным спектром соответственно, - угловая частота локальной несущей; t₁ - начальное время для вычисления результата когерентного интегрирования, T_coh - длительность интегрирования; и - первый весовой коэффициент и второй весовой коэффициент соответственно, при этом L₁, L₂, L₃, L₄ - результаты когерентного интегрирования; а l и Q - интегральная синфазная компонента канала и интегральная квадратурная компонента канала соответственно.

[0052] Модуль 332 вычисления линейной комбинации вычисляет линейную комбинацию результатов, вычисленных модулем 331 вычисления результата когерентного интегрирования, для получения интегральной синфазной компоненты I канала и интегральной квадратурной компоненты Q канала, в частности, как:

где и - первый весовой коэффициент и второй весовой коэффициент соответственно, отношение которых равно отношению амплитуды A₁ компоненты S₁ сигнала с расширенным спектром и амплитуды A₂ компоненты S₂ сигнала с расширенным спектром при формировании сигнала с расширенным спектром, т.е.

[0053] В соответствии с вариантом исполнения данного изобретения, как видно из Фиг. 5, приемник 300 может дополнительно содержать блок 340 обработки, который выполняет синхронизацию несущей, временную синхронизацию кода, демодуляцию данных, измерение фазы кода определения дальности и фазы несущей на основании полученных интегральной синфазной компоненты канала и интегральной квадратурной компоненты канала. Как должно быть понятно специалисту в данной области, после получения в приемнике интегральной синфазной составляющей I канала и интегральной квадратурной компоненты Q канала, такие функции, как синхронизация несущей, временная синхронизация кода, демодуляция данных, измерение фазы кода определения дальности и фазы несущей и т.д., выполняются блоком обработки так же, как в известных решениях и поэтому здесь не описываются.

[0054] Фиг. 6 содержит функциональную схему способа приема сигнала с расширенным спектром в соответствии с вариантом исполнения данного изобретения. Как видно, на шаге 410 формируется локальная копия расширяющего кода сигнала с расширенным спектром.

[0055] На шаге 420 формируются локальная копия двоичной поднесущей первой компоненты сигнала с расширенным спектром и локальная копия второй компоненты сигнала с расширенным спектром.

[0056] На шаге 430 формируется локальная несущая на основании разности фаз между фазой РЧ несущей для модуляции первой компоненты сигнала с расширенным спектром и фазой РЧ несущей для модуляции второй компоненты сигнала с расширенным спектром.

[0057] На шаге 440 на основании сформированных локальной несущей, локальной копии расширяющего кода, локальной копии двоичной поднесущей первой компоненты сигнала с расширенным спектром и локальной копии второй компоненты сигнала с расширенным спектром выполняется вычисление результата когерентного интегрирования принятого сигнала с расширенным спектром и вычисляется линейная комбинация результатов интегрирования с получением интегральной синфазной компоненты канала и интегральной квадратурной компоненты канала.

[0058] В соответствии с вариантом исполнения данного изобретения вычисление результата когерентного интегрирования может быть выполнено на шаге 440 с использованием следующих выражений:

а линейная комбинация - с использованием следующих выражений:

где - принятый сигнал с расширенным спектром, - локальная копия расширяющего кода, и - локальная копия двоичной поднесущей первой компоненты сигнала с расширенным спектром и локальная копия второй компоненты сигнала с расширенным спектром соответственно, - угловая частота локальной несущей; t₁ - начальное время когерентного интегрирования, T_coh - длительность интегрирования; и - первый весовой коэффициент и второй весовой коэффициент соответственно, при этом L₁, L₂, L₃, L₄ - результаты когерентного интегрирования; а l и Q - интегральная синфазная компонента канала и интегральная квадратурная компонента канала соответственно.

[0059] В соответствии с вариантом исполнения данного изобретения способ приема сигнала с расширенным спектром может дополнительно включать: выполнение синхронизации несущей, временной синхронизации кода, демодуляции данных, измерения фазы кода определения дальности и фазы несущей на основании полученных интегральной синфазной компоненты канала и интегральной квадратурной компоненты канала. Как должно быть понятно, специалист в данной области может использовать разнообразные подходы, существующие в данной области, для выполнения синхронизации несущей, временной синхронизации кода, демодуляции данных, измерения фазы кода определения дальности и фазы несущей на основании полученных интегральной синфазной компоненты канала и интегральной квадратурной компоненты канала.

[0060] Варианты исполнения данного изобретения можно реализовать в виде аппаратного обеспечения, программного обеспечения или их комбинации. В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения предлагается программа, содержащая исполняемые инструкции для реализации способа формирования сигнала с расширенным спектром, устройства формирования сигнала с расширенным спектром, устройства формирования сигнала, способа приема сигнала с расширенным спектром и приемного устройства в соответствии с вариантами исполнения согласно данной заявке. Кроме того, данную программу можно сохранить на носителе информации любого вида, например оптическом или магнитном считываемом носителе, микросхеме, ПЗУ, ППЗУ либо на энергозависимом или энергонезависимом устройстве памяти. В соответствии с примером варианта осуществления данного изобретения для хранения данной программы предлагается машининочитаемый носитель информации.

[0061] Несмотря на то что различные варианты осуществления данного изобретения описаны выше со ссылкой на чертежи, следует понимать, что они представлены только в качестве примера, а не ограничения. Как должно быть понятно специалистам в данной области, можно вносить различные изменения в форме и деталях без отступления от сущности и объема охраны настоящего изобретения.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности каналов передачи. Для этого способ формирования сигнала с расширенным спектром включает: формирование первой компоненты сигнала с расширенным спектром и второй компоненты сигнала с расширенным спектром, причем и первая, и вторая компонента сигнала с расширенным спектром включают расширяющий код и двоичную поднесущую, расширяющий код первой компоненты сигнала с расширенным спектром совпадает с расширяющим кодом второй компоненты сигнала с расширенным спектром, а двоичная поднесущая первой компоненты сигнала с расширенным спектром отлична от двоичной поднесущей второй компоненты сигнала с расширенным спектром; и модуляцию первой компоненты сигнала с расширенным спектром и второй компоненты сигнала с расширенным спектром посредством радиочастотных (РЧ) несущих для формирования сигнала с расширенным спектром, причем фаза РЧ несущей для модуляции первой компоненты сигнала с расширенным спектром отлична от фазы РЧ несущей для модуляции второй компоненты сигнала с расширенным спектром. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ формирования сигнала с расширенным спектром, включающий:

формирование первой компоненты сигнала с расширенным спектром и второй компоненты сигнала с расширенным спектром, причем и первая, и вторая компонента сигнала с расширенным спектром включают расширяющий код и двоичную поднесущую, расширяющий код первой компоненты сигнала с расширенным спектром совпадает с расширяющим кодом второй компоненты сигнала с расширенным спектром, а двоичная поднесущая первой компоненты сигнала с расширенным спектром отлична от двоичной поднесущей второй компоненты сигнала с расширенным спектром;

модуляцию первой компоненты сигнала с расширенным спектром и второй компоненты сигнала с расширенным спектром посредством радиочастотных (РЧ) несущих для формирования сигнала с расширенным спектром, причем фаза РЧ несущей для модуляции первой компоненты сигнала с расширенным спектром отлична от фазы РЧ несущей для модуляции второй компоненты сигнала с расширенным спектром, при этом сформированный сигнал с расширенным спектром имеет вид:

S_RF=S₁⋅cos(ω_RFt)+S₂⋅cos(ω_RFt+θ),

S₁=A₁⋅c(t)⋅q₁(t)⋅d(t),

S₂=A₂⋅c(t)⋅q₂(t)⋅d(t),

где S_RF - сигнал с расширенным спектром, S₁ и S₂ - первая компонента сигнала с расширенным спектром и вторая компонента сигнала с расширенным спектром соответственно, A₁ и A₂ - амплитуда S₁ и амплитуда S₂ соответственно, c(t) - расширяющий код компонент S₁ и S₂, q₁(t) и q₂(t) - двоичная поднесущая компоненты S₁ и двоичная поднесущая компоненты S₂ соответственно, d(t) - посылка данных, ω_RF - угловая частота РЧ несущей, а θ - разность фаз между фазой РЧ несущей для модуляции S₁ и фазой РЧ несущей для модуляции S₂; и задание разности фаз, θ, так что cosθ способен принять любое значение от -1 до +1 для регулировки компоненты интермодуляции между первой компонентой S₁ сигнала с расширенным спектром и второй компонентой S₂ сигнала с расширенным спектром.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что двоичная поднесущая является поднесущей типа символа с двоичным кодированием (BCS).

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что двоичная поднесущая является поднесущей типа смещенной двоичной несущей (ВОС).

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает определение значения разности фаз, θ, на основании показателя эффективности демодуляции и показателя эффективности слежения, как требуется при приеме сигнала с расширенным спектром.

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что дополнительно включает задание разности фаз, θ, как с тем, чтобы отрегулировать компоненту интермодуляции между первой компонентой S₁ сигнала с расширенным спектром и второй компонентой S₂ сигнала с расширенным спектром для равенства нулю.

6. Устройство формирования сигнала с расширенным спектром, содержащее блок формирования компонент сигнала с расширенным спектром, выполненный с возможностью формирования первой компоненты сигнала с расширенным спектром и второй компоненты сигнала с расширенным спектром, причем и первая, и вторая компонента сигнала с расширенным спектром включают расширяющий код и двоичную поднесущую, расширяющий код первой компоненты сигнала с расширенным спектром совпадает с расширяющим кодом второй компоненты сигнала с расширенным спектром, а двоичная поднесущая первой компоненты сигнала с расширенным спектром отлична от двоичной поднесущей второй компоненты сигнала с расширенным спектром;

блок формирования сигнала с расширенным спектром, выполненный с возможностью модуляции первой компоненты сигнала с расширенным спектром и второй компоненты сигнала с расширенным спектром посредством радиочастотных (РЧ) несущих для формирования сигнала с расширенным спектром, причем фаза РЧ несущей для модуляции первой компоненты сигнала с расширенным спектром отлична от фазы РЧ несущей для модуляции второй компоненты сигнала с расширенным спектром, при этом блок формирования сигнала с расширенным спектром формирует сигнал с расширенным спектром с использованием следующих выражений:

S_RF=S₁⋅cos(ω_RFt)+S₂⋅cos(ω_RFt+θ),

S₁=A₁⋅c(t)⋅q_l(t)⋅d(t),

S₂=A₂⋅c(t)⋅q₂(t)⋅d(t),

где S_RF - сигнал с расширенным спектром, S₁ и S₂ - первая компонента сигнала с расширенным спектром и вторая компонента сигнала с расширенным спектром соответственно, A₁ и A₂ - амплитуда S₁ и амплитуда S₂ соответственно, c(t) - расширяющий код компонент S₁ и S₂, q₁(t) и q₂(t) - двоичная поднесущая компоненты S₁ и двоичная поднесущая компоненты S₂ соответственно, d(t) - посылка данных, ω_RF - угловая частота РЧ несущей, а θ - разность фаз между фазой РЧ несущей для модуляции S₁ и фазой РЧ несущей для модуляции S₂;

при этом блок формирования сигнала с расширенным спектром дополнительно содержит:

модуль задания разности фаз, выполненный с возможностью задания разности фаз, θ, так что cosθ способен принять любое значение от -1 до +1 для регулировки компоненты интермодуляции между первой компонентой S₁ сигнала с расширенным спектром и второй компонентой S₂ сигнала с расширенным спектром; и

модуль формирования сигнала, выполненный с возможностью формирования сигнала S_RF с расширенным спектром на основании разности фаз, θ, заданной модулем задания разности фаз.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что модуль задания разности фаз определяет значение разности фаз, θ, на основании показателя эффективности демодуляции и показателя эффективности слежения, как требуется при приеме сигнала с расширенным спектром.

8. Способ приема сигнала с расширенным спектром, сформированного посредством способа формирования сигнала с расширенным спектром по п. 1, включающий:

формирование локальной копии расширяющего кода сигнала с расширенным спектром;

формирование локальной копии двоичной поднесущей первой компоненты сигнала с расширенным спектром и локальной копии второй компоненты сигнала с расширенным спектром;

формирование локальной несущей на основании разности фаз между фазой РЧ несущей для модуляции первой компоненты сигнала с расширенным спектром и фазой РЧ несущей для модуляции второй компоненты сигнала с расширенным спектром; и

вычисление результата когерентного интегрирования принятого сигнала с расширенным спектром и вычисление линейной комбинации результатов интегрирования на основании сформированных локальной несущей, локальной копии расширяющего кода, локальной копии двоичной поднесущей первой компоненты сигнала с расширенным спектром и локальной копии второй компоненты сигнала с расширенным спектром с получением интегральной синфазной компоненты канала и интегральной квадратурной компоненты канала.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что результат когерентного интегрирования вычисляют с использованием следующих выражений:

а линейную комбинацию вычисляют с использованием следующих выражений:

где - принятый сигнал с расширенным спектром, - локальная копия расширяющего кода, и - локальная копия двоичной поднесущей первой компоненты сигнала с расширенным спектром и локальная копия второй компоненты сигнала с расширенным спектром соответственно, - угловая частота локальной несущей; t₁ - начальное время когерентного интегрирования, T_coh - длительность интегрирования; и - первый весовой коэффициент и второй весовой коэффициент соответственно, при этом , Z₄ - результаты когерентного интегрирования; а Q - интегральная синфазная компонента канала и интегральная квадратурная компонента канала соответственно.

10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что дополнительно включает выполнение синхронизации несущей, временной синхронизации кода, демодуляции данных, измерения фазы кода определения дальности и фазы несущей на основании полученных интегральной синфазной компоненты канала и интегральной квадратурной компоненты канала.

11. Приемник, выполненный с возможностью приема сигнала с расширенным спектром, сформированного посредством способа формирования сигнала с расширенным спектром по п. 1, содержащий:

блок формирования сигнала основной полосы частот, выполненный с возможностью формирования локальной копии расширяющего кода сигнала с расширенным спектром и формирования локальной копии двоичной поднесущей первой компоненты сигнала с расширенным спектром и локальной копии второй компоненты сигнала с расширенным спектром;

блок формирования локальной несущей, выполненный с возможностью формирования локальной несущей на основании разности фаз между фазой РЧ несущей для модуляции первой компоненты сигнала с расширенным спектром и фазой РЧ несущей для модуляции второй компоненты сигнала с расширенным спектром; и

блок вычисления, выполненный с возможностью вычисления результата когерентного интегрирования принятого сигнала с расширенным спектром и вычисления линейной комбинации результатов интегрирования на основании сформированных локальной несущей, локальной копии расширяющего кода, локальной копии двоичной поднесущей первой компоненты сигнала с расширенным спектром и локальной копии второй компоненты сигнала с расширенным спектром с получением интегральной синфазной компоненты канала и интегральной квадратурной компоненты канала.

12. Приемник по п. 11, отличающийся тем, что блок вычисления дополнительно содержит модуль вычисления результата когерентного интегрирования и модуль вычисления линейной комбинации,

причем модуль вычисления результата когерентного интегрирования вычисляет результат когерентного интегрирования с использованием следующих выражений:

; а

модуль вычисления линейной комбинации вычисляет линейную комбинацию с использованием следующих выражений:

где - принятый сигнал с расширенным спектром, - локальная копия расширяющего кода, и - локальная копия двоичной поднесущей первой компоненты сигнала с расширенным спектром и локальная копия второй компоненты сигнала с расширенным спектром соответственно, - угловая частота локальной несущей; t₁ - начальное время для вычисления результата когерентного интегрирования, T_coh - длительность интегрирования; и - первый весовой коэффициент и второй весовой коэффициент соответственно, при этом - результаты когерентного интегрирования; а Q - интегральная синфазная компонента канала и интегральная квадратурная компонента канала соответственно.

13. Приемник по п. 11, отличающийся тем, что дополнительно содержит блок обработки, выполненный с возможностью выполнения синхронизации несущей, временной синхронизации кода, демодуляции данных, измерения фазы кода определения дальности и фазы несущей на основании полученных интегральной синфазной компоненты канала и интегральной квадратурной компоненты канала.