EA000310B1 - Способ и устройство для определения уровня сигнала в системе связи с расширенным спектром, имеющей переменную скорость данных - Google Patents

Description

Настоящее изобретение относится к системам связи с переменной скоростью данных, в частности к способу, использующему общую информацию кадрирования для определения уровня сигнала.

В телефонных системах или системах персональной связи (СПС) с расширенным спектром большое число абонентских устройств осуществляет связь через ячеечные узлы или базовые станции. Канал связи, используемый базовой станцией, которая передает кадры данных к абонентскому устройству, называется прямой линией. В противоположность этому, обратной линией именуется канал связи, используемый абонентскими устройствами для передачи кадров данных обратно на базовую станцию.

Пропускная способность системы связи с расширенным спектром может ограничиваться суммарной величиной взаимных помех, присутствующих на частоте передачи системы. При передаче на одной и той же частоте сигнал, предназначенный для одного пользователя, может вызывать взаимную помеху с сигналами, передаваемыми другими пользователями. Взаимная помеха максимальна, когда сигнал передается непрерывно. Такие помехи ограничивают полную пропускную способность системы.

Взаимные помехи в системе могут быть снижены за счет уменьшения вероятности того, что абонентские устройства одновременно передают данные на общей частоте. Это снижение может быть достигнуто путем передачи данных в пакетах и случайного распределения пакетов данных в заданном временном кадре. Цифровая система связи с расширенным спектром, подобная МДКР (многостанционный доступ с кодовым разделением каналов), может использовать вокодер с переменной скоростью, способный выдавать данные с меньшей скоростью, нежели полная. Данные со скоростью меньшей, чем полная, могут быть затем псевдослучайно распределены в кадре с использованием такого устройства, как рандомизатор пакетов данных. Более подробная информация о возможном выполнении рандомизатора пакетов данных содержится в патентной заявке США № 08/194823 на Рандомизатор пакетов данных, от 14 февраля 1994 года, права на которую принадлежат заявителю настоящего изобретения. Это псевдослучайное распределение данных по всему кадру снижает вероятность одновременной передачи данных многочисленными пользователями с использованием синхронизированного кадрирования.

В одной из систем связи с расширенным спектром абонентское устройство или иной передатчик кодирует кадры данных на одной из четырех скоростей в зависимости от речевой активности пользователя: например, непрерывные данные - на полной скорости и более низких скоростях, таких как половинная, одна четвертая и одна восьмая от полной скорости. Для каждой скорости, меньшей полной скорости, передача осуществляется в течение соответствующего меньшего времени за кадр, чем для соответствующих более высоких скоростей. Половинная скорость данных осуществляет посылку в половине времени, скорость данных в одну четверть осуществляет посылку в одной четвертой времени, а скорость данных в одну восьмую осуществляет посылку в одной восьмой времени.

В системе с расширенным спектром и переменной скоростью данные представляются набором символов данных, которые группируются в группы управления мощностью. Положение групп управления мощностью в каждом кадре определяется случайным образом. Абонентское устройство затем передает эти кадры на базовую станцию или другой приемник. Более подробное описание способа псевдослучайного форматирования данных содержится в патентной заявке США № 08/194823, указанной выше, и во временном стандарте АПС/АЭП (Ассоциации промышленности связи/Ассоциации электронной промышленности США) Стандарт совместимости подвижной станции с базовой станцией для двухрежимной широкополосной сотовой системы с расширенным спектром, TIA/EIA/IS-95, июль 1993, Ассоциация промышленности связи, Вашингтон, федеральный округ Колумбия.

Базовая станция, принимающая кадр данных, заранее не знает скорости данных, при которой абонентское устройство кодировало этот кадр. В системе с расширенным спектром базовая станция принимает кадр данных от абонентского устройства каждые 20 мс. При переменной скорости кодирования текущий кадр, принятый базовой станцией, может быть закодирован при скорости данных, отличной от скорости для ранее принятого кадра данных. Базовая станция для правильной обработки поступающего сигнала должна определить величину энергии, содержащейся в сигнале. При заданной скорости передаваемых данных, базовая станция, принимающая данные с переменной скоростью, могла бы сразу вычислить положение группы управления мощностью в кадре данных и по этой информации выполнить точное измерение уровня сигнала. Однако базовая станция не знает, какая скорость была выбрана абонентским устройством в момент измерения сигнального уровня и не может выполнить вычисления. Поэтому способ определения относительного уровня сигнала должен осуществляться независимо от скорости передачи. Это изобретение обеспечивает способ определения уровня сигнала независимо от скорости передачи.

Задача настоящего изобретения состоит в осуществлении независимого от скорости данных определения уровня сигналов путем ис3 пользования общей информации кадрирования в системе связи с переменной скоростью данных.

Другая задача настоящего изобретения состоит в использовании измерений уровня сигнала в системе связи с переменной скоростью передачи для индикации того, что сигнал достаточен для передачи речи и потока данных. В изобретении измеряется уровень сигнала и обеспечивается индикация захвата, когда сигнал может быть использован для связи.

Еще одна задача настоящего изобретения состоит в использовании измерений уровня сигнала в схеме многоканального (многоотводного) приемника для определения того, приемлемо ли объединение сигналов. Изобретение обеспечивает смешанную индикацию того, когда уровень сигнала достаточен для объединения сигналов с разнесением.

Настоящее изобретение определяет уровень сигнала в системе связи с переменной скоростью независимо от этой скорости. В предпочтительном выполнении настоящего изобретения данные группируются в символы, называемые группами управления мощностью. Группы управления мощностью передаются в различных положениях в кадре данных за счет использования способа псевдослучайного распределения.

Точность измерения уровня сигнала значительно улучшается за счет использования подмножества групп управления мощностью, обозначаемых как активные группы управления мощностью. Активные группы управления мощностью определяют временные интервалы, в течение которых постоянно передаются группы управления мощностью. Приемник, использующий энергию сигнала только активных групп управления мощностью, может выполнять точное измерение уровня сигнала.

В предпочтительном варианте осуществления, использующем МДКР, активные группы управления мощностью включают в себя все группы управления мощностью, передаваемые при наинизшей скорости данных. Временные интервалы, содержащие группы управления мощностью, присутствующие при наинизшей скорости данных, содержат также группы управления мощностью на всех более высоких скоростях данных. Наинизшей скоростью данных в предпочтительном варианте осуществления является скорость в одну восьмую от полной скорости передачи.

Работа системы начинается со сброса по запуску или когда демодуляторный элемент присваивается новому входному сигналу. После сброса уровни энергии сигнала собираются на временных интервалах, соответствующих активным группам управления мощностью. Чем выше уровень энергии сигнала, тем мощнее сигнал. Уровни энергии запоминаются в одном или более запоминающих элементах и суммируются по времени для получения измерений среднего уровня сигнала. Обычно запоминающие элементы, содержащие наиболее старые измерения, очищаются и используются повторно для новых измерений энергии в соответствии с процедурой старения.

Измерения энергии суммируются и сравниваются с несколькими пороговыми уровнями, установленными для создания гистерезиса. Первый заранее определенный пороговый уровень представляет уровень энергии, который должен иметь сигнал перед последующей обработкой сигнала. Обработка сигнала происходит, когда суммарные уровни энергии достигают или превышают первый заранее определенный уровень. Если вслед за этим порог энергии сигнала падает ниже первого порогового уровня, но остается над вторым пороговым уровнем, обработка продолжается. Только когда энергия сигнала падает ниже второго заранее определенного порогового уровня, уровень сигнала считается недостаточным для конкретного способа обработки сигнала, и дальнейшая обработка сигнала прекращается.

Пороговые уровни могут определяться на основе используемого способа обработки сигнала. Если обработка сигнала требует индикатора захвата, то может устанавливаться пара фиксирующих порогов. Индикатор захвата может использоваться для индикации того, что принимаемый приемником сигнал достаточно силен для демодуляции сигнала, чтобы получить надежные данные. Пара порогов может также использоваться для обеспечения методов комбинирования сигналов разнесением. Приемники, особенно использующие схемы многоотводного приемника, способны параллельно демодулировать составляющие многолучевого распространения одного и того же сигнала. Объединение нескольких составляющих одного и того же сигнала является способом восстановления исходного сигнала, передаваемого абонентским устройством. Точные пороговые уровни для любого метода обработки сигнала устанавливаются для достижения желательного результата с учетом параметров работы системы.

Настоящее изобретение использует вышеуказанный способ в системе связи с переменной скоростью для определения того, приемлем ли данный сигнальный уровень для связи. Когда энергия сигнала, определяемая для наинизшей скорости данных, достигает заранее определенных пороговых уровней энергии, сигнал захватывается, и могут устанавливаться индикаторы объединения данных.

Признаки, задачи и преимущества настоящего изобретения поясняются в подробном нижеследующем описании, иллюстрируемом чертежами, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы на всех чертежах.

На фиг. 1 представлена блок-схема передающей части абонентского устройства в связ5 ном приемопередатчике с расширенным спектром и переменной скоростью данных;

на фиг. 2 - блок-схема приемника базовой станции, содержащий множество независимых элементов демодуляции;

на фиг. 3 - подробная блок-схема, представляющая место включения устройства обнаружения захвата в элементе демодуляции приемника базовой станции;

на фиг. 4 - иллюстрация выполнения устройства обнаружения захвата, работающего согласно принципам настоящего изобретения; и на фиг. 5 - иллюстрация форматирования кадра данных при передаче на различных скоростях данных и приеме приемником по фиг. 2.

Точное измерение уровня сигналов требуется обычно для поддержания надежной линии передачи в системе связи. Когда сильный и относительно более слабый сигналы воспринимают одинаковую помеху в данном тракте передачи, более сильный сигнал обычно обеспечивает более высокое отношение сигнал/шум (С/Ш), что приводит к более высокому качеству связи. Система связи, способная измерять малые изменения уровня энергии сигнала, может точно различить эти сильный и слабый сигналы.

В системе связи с переменной скоростью данных сигнала, передаваемый абонентским устройством, может содержать данные, распределенные псевдослучайным образом. Такой способ распределения затрудняет точное измерение уровня сигнала из-за того, что изменения данных представляются в виде флюктуации уровня сигнала. В идеале система, способная захватывать подходящий сигнал, осуществляла бы правильные измерения уровня сигнала. Настоящее изобретение обеспечивает устройство и способ обнаружения захвата для системы с переменной скоростью данных, что гарантирует измерения уровня сигнала независимо от скорости передачи данных.

Активные группы управления мощностью содержат сигнальную информацию независимо от скорости передачи данных и являются подмножеством групп управления мощностью в кадре данных. В предпочтительном варианте осуществления кадр данных имеет 16 групп управления мощностью, из которых, по меньшей мере, две классифицируются как активные группы управления мощностью. Фиг. 5 иллюстрирует примерный кадр данных, форматируемый для передачи на каждой из возможных скоростей данных. На фиг. 5 группы управления мощностью на каждой скорости зачернены. Псевдослучайный процесс, описанный ниже, управляет размещением групп управления мощностью для передачи в каждом кадре. Анализ этого процесса показывает, что, по меньшей мере, две группы управления мощностью - активные группы управления мощностью - передаются в каждом кадре. Эти активные группы управления мощностью появляются в одном и том же самом месте независимо от скорости данных для кадра. В предпочтительном варианте осуществления активные группы управления мощностью передаются на скорости передачи данных в одну восьмую, или на наинизшей скорости. На фиг. 5 две активных группы управления мощностью - группы 2 и 9 управления мощностью - показаны двумя зачерненными отрезками в отсчете кадра 506 на скорости передачи в одну восьмую. Положение активных групп управления мощностью в следующем кадре изменяется. Положение активных групп управления мощностью можно определить в пункте приема таким же образом, как эти положения кадра для скорости в одну восьмую определяются в передающем пункте. Положение активных групп управления мощностью может базироваться на одном или более параметрах, таких как идентификация пункта передачи или приема, назначенный номер вызова, время суток передачи или псевдошумовое (ПШ) кодирование, используемое пунктом передачи или приема.

Накопление уровней энергии, указанных каждой активной группой управления мощностью, обеспечивает основу для надежного измерения уровня сигнала. Этот подход является усовершенствованием по отношению к предыдущим способам обнаружения захвата, потому что он ограничивает измерение сигнала активными группами управления мощностью, которые содержат действительные данные, а не всеми группами управления мощностью в заданном кадре. Потенциально некоторые группы могут содержать шум, тем самым приводя к неточным измерениям.

Другой важный аспект состоит в использовании множества пороговых уровней для измерения накопленных уровней энергии сигнала. По мере приема сигналов их соответствующая накопленная энергия сравнивается со множеством пороговых уровней, а не с единственным пороговым уровнем. Использование множества пороговых уровней улучшает обнаружение сигнала и уменьшает ошибки ложного обнаружения сигналов, вызванные локализованными флюктуациями уровня энергии в передаваемом сигнале. В рассматриваемом примере осуществления используется два пороговых уровня при обнаружении сигнала, но в более сложных условиях связи может использоваться более сложная схема, применяющая множество пороговых уровней. К примеру, может использоваться более высокий пороговый уровень для индикации того, когда уровень энергии достаточен для связи. Может использоваться и более низкий пороговый уровень для индикации того, когда уровень энергии недостаточен для связи. Когда сигнал превышает более высокий пороговый уровень, он все еще может считаться пригодным для связи, даже если последующие малые флюктуации вызовут его резкое падение ниже этого же более высокого порогового предельного значения. Когда сигнал превысит более высокое пороговое значение, он продолжает считаться пригодным для связи, пока он остается над более низким пороговым пределом.

Для пояснения настоящего изобретения, ниже кратко обсуждается кодирование и передача данных абонентским устройством. Фиг. 1 иллюстрирует пример осуществления передающей части 100 в приемопередатчике с переменной скоростью данных. В системе связи, такой как сотовая система связи МДКР с переменной скоростью или система связи с переменной скоростью в сети персональной связи (СПС), прямая линия назначает тракт передачи от базовой станции к абонентскому устройству. В противоположность этому, обратная линия назначает тракт передачи от абонентского устройства к базовой станции. Обычно сигналы, посылаемые от абонентского устройства, проходят либо по каналу доступа, либо по каналу трафика. Канал доступа используется для коротких сообщений сигнализации, таких как инициация вызова, ответы на поисковые вызовы и регистрации. Канал трафика используется для передачи (1) основного трафика, как правило, речевых данных пользователя, (2) дополнительного трафика, как правило, неречевых данных пользователя, (3) трафика сигнализации, такого как команды и управляющие сигналы, (4) комбинации основного и дополнительного трафиков, и (5) комбинации основного трафика и трафика сигнализации.

Передающая часть 100 при функционировании в режиме, когда присутствует основной трафик, передает акустические сигналы, такие как речь и/или фоновый шум, в виде цифровых сигналов через передающую среду. Для облегчения цифровой передачи акустических сигналов эти сигналы дискретизируются и оцифровываются с использованием общеизвестных способов. К примеру, на фиг. 1 звук преобразуется микрофоном 102 в аналоговый сигнал, который затем преобразуется в цифровой сигнал кодеком 104. Кодек 104 в типовом случае выполняет аналого-цифровое преобразование с использованием стандартного формата 8разрядного μ-закона. В альтернативном случае аналоговый сигнал может преобразовываться в цифровой вид непосредственно в формате равномерной импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). В возможном варианте выполнения кодек 104 использует дискретизацию на частоте 8 кГц и выдает 8-разрядные отсчеты, чтобы получить скорость данных 64 кбайт/с.

8-Разрядные отсчеты выводятся из кодека 104 на вокодер 106 с переменной скоростью, где выполняется процесс преобразования равномерного кода по μ-закону. В вокодере 106 с переменной скоростью отсчеты входных данных организуются в кадры с заранее определенным числом отсчетов. В предпочтительном выполнении вокодера 106 с переменной скоростью каждый кадр содержит порядка 160 отсчетов или около 20 мс речи на частоте дискретизации 8 кГц. Специалистам понятно, что можно использовать и другие частоты дискретизации и размеры кадра, как это желательно для конкретных конструкций систем связи. Каждый кадр дискретизированной речи закодирован с переменной скоростью вокодером 106 с переменной скоростью. Вокодерные пакеты данных выводятся затем на микропроцессор 108 и связанные с ним схемы для дополнительного форматирования.

Микропроцессор 108 принимает пакеты данных каждые 20 мс с указанием скорости, на которой эта речь была закодирована. Микропроцессор 108 принимает также входной сигнал вторичного трафика. Микропроцессор 108 генерирует также данные сигнализации (т.е. команды) для передачи. Микропроцессор 108 обычно включает в себя программные команды, содержащиеся в памяти программных команд, память данных, а также подходящий интерфейс и связанные схемы, как известно из уровня техники. Данные выводятся из микропроцессора 108 в каждом кадре на генератор 112 И ЦК (избыточного циклического кода) и последнего разряда. Генератор 112 И ЦК и последнего разряда вычисляет набор последних разрядов для каждого кадра.

На фиг. 1 кадры данных с проверочными разрядами и последними разрядами выводятся на сверточный кодер 114. В возможном варианте выполнения сверточный кодер 114 предпочтительно кодирует входные данные, используя сверточный код со скоростью 1/3 и длиной кодового ограничения k = 9. К примеру, сверточный кодер 114 образован порождающими функциями g₀ = 557 (восьмиричн.), g₁= 663 (восьмиричн.) и g₂ = 711 (восьмиричн.). Как хорошо известно из уровня техники, сверточное кодирование включает в себя сложение по модулю 2 данных с выбранных отводов последовательно сдвигаемой по времени задержанной последовательности данных. Длина задержки последовательности данных равна k-1, где k есть длина кодового ограничения. Поскольку в предпочтительном выполнении используется код со скоростью 1/3, для каждого входа разряда данных в кодер генерируются три кодовых символа - кодовые символы (c₀), (сД и (с₂). Кодовые символы (с₀), (сД и (с₂) генерируются соответственно порождающими функциями до g₀, g₁ и g₂. Кодовые символы выводятся из сверточного кодера 114 на перемежитель 116 . Выходные кодовые символы подаются на перемежитель 116 в порядке, когда кодовый символ (c₀) является первым, кодовый символ (ci) - вторым, а кодовый символ (с₂) - последним. Последние разряды на конце каждого кадра можно использовать для сброса сверточного кодера 114 в нулевое со9 стояние всех разрядов при подготовке к следующему кадру.

Символы, выводимые из сверточного кодера 114, подаются на блоковый перемежитель 116, который под управлением микропроцессора 108 повторяет и перемежает кодовые символы. Кодовые символы, запоминаемые, как правило, в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ), размещаются таким образом, что повторение кодовых символов изменяется со скоростью передачи данных. Когда скорость передачи данных представляет собой полную скорость, перемежитель работает с коэффициентом заполнения 100%, и кодовые символы из блокового перемежителя 116 не повторяются. При половинной скорости перемежитель работает с коэффициентом заполнения 50%, и каждый кодовый символ повторяется один раз (т.е. каждый символ появляется дважды). При скорости в одну четверть перемежитель работает с коэффициентом заполнения 25%, и каждый кодовый символ повторяется трижды (т.е. каждый символ появляется четыре раза). При скорости данных в одну восьмую перемежитель работает с коэффициентом заполнения 12,5%, и каждый кодовый символ повторяется семь раз (т.е. каждый символ появляется восьмикратно). Для всех скоростей данных повторение кода обеспечивает получение постоянной скорости кодовых символов, равной 28000 кодовых символов в секунду для данных, выводимых из блокового перемежителя 116. В конечном счете, как описано ниже, только одно появление каждого кодового символа действительно передается на обратную линию. В этом примере перемежитель 116 является блоковым перемежителем, выполненным известными в уровне технике способами, и обеспечивает выдачу кодовых символов с периодом повторения по времени 20 мс.

Как показано на фиг. 1, перемеженные кодовые символы выводятся из блокового перемежителя 116 на 64-ичный ортогональный модулятор 118 в кадрах, соответствующих скорости символов 28,8 килосимволов в секунду (ксимв/с). Как правило, модуляция по каналу связи обратной линии с расширенным спектром использует М-ичные ортогональные сигналы. К примеру, при использовании 64-ичных ортогональных сигналов каждые шесть кодовых символов, выдаваемых блоковым перемежителем 116, дают о дин из 64 возможных модуляционных символов, выбираемых и выводимых модулятором 118. Каждый 64-ичный модуляционный символ обычно соответствует функциям Уолша, состоящим из 64 сигнальных элементов. Более подробная информация об использовании функций Уолша и М-ичных ортогональных сигналов содержится в патенте США № 5103549 на Систему и способ генерирования сигнальных колебаний в сотовой телефонной системе МДКР от 7 апреля 1992 года, права на который принадлежат заявителю настоящего изобретения. Хотя для целей иллюстрации используется 64-ичная модулирующая схема, можно применять и М-ичные модулирующие схемы с более высоким или низким М.

Каждый символ выдается из модулятора 118 на один вход сумматора по модулю 2 - вентиля ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ - в пссвдошумовом (ПШ) модуляторе 124. Символы выдаются из модулятора 118 со скоростью 4,8 ксимв/с, которая соответствует скорости элементов функции Уолша 307,2 кэлем/с. На другой вход вентиля ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ поступают данный от генератора 120 длинного кода, который генерирует маскированный псевдослучайный шумовой (ПШ) код. Длинная кодовая последовательность, выдаваемая с генератора 120 длинного кода, имеет скорость следования элементов сигнала, равную учетверенной скорости элементов функции Уолша из модулятора 118, т.е. скорость ПШ элементов равна 1,2288 Мэлем/с. Вентиль ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ в ПШ модуляторе 124 объединяет два входных сигнала для получения промежуточных выходных данных со скоростью элементов сигнала 1,2288 Мэлем/с.

Длинная кодовая последовательность представляет собой временной сдвиг последовательности длиной 2⁴² - 1 элементов сигнала и вырабатывается линейным генератором, хорошо известным из уровня техники, с использованием следующего полинома:

P(x)=x⁴²+x³⁵+x³³+x³¹ +x²⁷+x²⁶+x²⁵+x²²+x²¹ +x¹⁹+x¹⁸ +x¹⁷+x¹⁶+x¹⁰+x⁷+x⁶+x⁵+x³+x²+x¹+1. (4)

Промежуточный выходной сигнал в ПШ модуляторе 124 соответственно подается в качестве одного из входных сигналов на пару сумматоров по модулю 2 (например, вентилей Исключающее ИЛИ). Другими входными сигналами для каждого из этих вентилей являются вторая и третья ПШ последовательности, используемые для кодирования модулированного сигнала. Вторая и третья ПШ последовательности, или короткие коды, подаются отдельными ПШ генераторами I и Q (синфазного и квадратурного) каналов, содержащимися в генераторе 121 коротких кодов. Перед фактической передачей данные расширяются по спектру с помощью квадратурной фазовой манипуляции (КФМн) с использованием второй и третьей ПШ последовательностей. Расширение спектра с помощью КФМн в канале трафика обратной линии связи использует те же самые I и Q ПШ коды, что и I и Q ПШ коды пилот-сигнала прямого канала связи. I и Q ПШ коды, вырабатываемые генератором 121 коротких кодов, имеют длину 2¹⁵ и являются предпочтительно кодами нулевого временного сдвига по отношению к каналу прямой линии, как воспринимается абонентским пунктом. В канале прямой линии связи для каждой базовой станции вырабатывается пилотсигнал. Каждый канальный пилот-сигнал базовой станции расширяется I и Q ПШ кодами. I и

Q ПШ коды всех базовых станций одни и те же, однако смещены за счет сдвига кодовой последовательности, чтобы обеспечить различие передач базовых станций. Порождающие функции для I и Q ПШ кодов:

Щх) = х¹⁵+х¹³+х⁹+х⁸+х⁷+х⁵+1 (5)

Pq(x) = x¹⁵+x¹²+xⁿ+x¹⁰+x⁶+x⁵+x⁴+x³+1. (6)

Генератор 121 коротких кодов может быть выполнен таким, как хорошо известно из уровня техники, чтобы обеспечить выходную последовательность в соответствии с уравнениями (5) и (6). Пример выполнения такого генератора представлен в патенте США № 5228054 на Генератор псевдошумовой последовательности с длиной, кратной степени двойки, с быстрой регулировкой смещения от 13 июля 1993 года, права на который принадлежат заявителю настоящего изобретения.

I и Q колебания являются соответственно выходными сигналами пары сумматоров по модулю 2 (например, вентилей ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ) и соответственно подаются в качестве входных сигналов на пару фильтров 122 с конечной импульсной характеристикой (КИХ). КИХ фильтры 122 являются цифровыми фильтрами, которые ограничивают по полосе результирующие I и Q колебания. Цифровые КИХ фильтры 122 придают I и Q колебаниям такую форму, что результирующий спектр содержится в заданной спектральной маске. КИХ фильтры 122 могут выполняться согласно хорошо известным методам цифровой фильтрации и предпочтительно выдают желательный частотный отклик.

Входные двоичные 0 и 1 КИХ фильтров 122, вырабатываемые ПШ расширяющими функциями, отображаются соответственно в +1 и -1. Частота дискретизации цифрового фильтра составляет 4,9152 МГц = 4 х 1,2288 МГц. На КИХ фильтры 122 подается дополнительная входная последовательность 0 и I, синхронная с In Q цифровыми колебаниями. Эта конкретная последовательность, представляет собой выходной сигнал, вырабатываемый рандомизатором пакетов данных. Маскирующая последовательность перемножается с I и Q двоичными колебаниями, чтобы получить троичный (-1,0 и +1) входной сигнал для КИХ фильтров 122.

Как обсуждалось ранее, скорость данных для передачи в канале трафика обратной линии связи является переменной (9,6, 4,8, 2,4 или 1,2 кбайт/с) и изменяется от кадра к кадру. Вследствие того, что для канала трафика обратной линии связи все кадры имеют фиксированную длину 20 мс, число информационных разрядов на кадр равно 192, 96, 48 или 24 для передачи на скоростях данных соответственно 9,6, 4,8, 2,4 или 1,2 кбайт/с. Как описано ранее, информация кодируется с использованием сверточного кодера со скоростью 1/3, а затем кодовые символы повторяются с коэффициентом 1, 2, 4 или 8 для скорости данных соответственно 9,6, 4,8, 2,4 или 1,2 кбайт/с. Результирующая скорость повторения кодовых символов фиксируется, таким образом, на значении 28800 симв/с. Этот поток со скоростью 28,2 ксимв/с перемежается, как описано ранее.

До передачи канальный сигнал обратной линии связи стробируется, так что выбранные символы исключаются, а оставшиеся символы передаются. Так как скорость данных изменяется, то коэффициент заполнения строба передачи также изменяется. Когда скорость передачи данных представляет собой полную скорость (9,6 кбайт/с), строб передачи позволяет передавать все символы. Однако, когда скорость передачи данных является половинной скоростью (4,8 кбайт/с), строб передачи позволяет передавать только половину символов. При скорости в одну четвертую строб передачи позволяет передавать четверть символов. Аналогично, при скорости в одну восьмую (1,2 Кбайт/ с) этот строб позволяет передавать восьмую часть символов с помощью той же самой процедуры стробирования.

Процедура стробирования осуществляется путем деления каждого кадра на заранее определенное число периодов одинаковой длины, называемых группами управления мощностью. Каждая группа управления мощностью содержит 12 разрядов или 36 символов данных в виде 6 символов Уолша, причем каждый символ Уолша содержит 64 сигнальных элемента Уолша. Некоторые группы управления мощностью пропускаются через строб (т.е. передаются), тогда как другие группы отсекаются (т.е. не передаются). Определение пропускаемых и отсекаемых групп управляется логикой 110 рандомизатора пакетов данных. Пропускаемые группы управления мощностью являются псевдослучайными по их положениям в кадре, так что реальная нагрузка трафика на канал обратной линии связи усредняется за счет того, что разные абонентские устройства рандомизируют разность групп управления мощностью, тем самым распределяя энергию системы псевдослучайным образом во временной области. Кроме того, пропускаемые группы управления мощностью таковы, что вход каждого кодового символа в процедуру повторения передается только один раз. На периодах стробирования абонентское устройство не передает энергии и снижает взаимные помехи другим абонентским устройствам, работающим на той же самой канальной частоте обратной линии связи, и сберегают энергию абонентского устройства.

Процедура стробирования передачи может быть отменена для некоторых передач, например, когда абонентское устройство пытается получить доступ к системе или передает иные сообщения, не относящиеся к трафику. В таком примере абонентское устройство может переда13 вать сообщения со скоростью данных 4,8 ксимв/с при повторении кодовых символов один раз (каждый символ появляется дважды) за передачу.

В возможном осуществлении функции рандомизатора пакетов данных логика 110 рандомизатора пакетов данных вырабатывает маскирующий поток нулей и единиц, который псевдослучайным образом маскирует избыточные данные, вырабатываемые при повторении кода. Комбинация маскирующего потока определяется скоростью данных и блоком из 14 разрядов, взятых из длинной кодовой последовательности, вырабатываемой генератором 120 длинного кода. Маскирующие разряды синхронизированы с потоком данных, и данные выборочно маскируются этими разрядами в процессе работы КИХ фильтров 122. В блоке логики 110 рандомизатора пакетов данных последовательность длинного кода с частотой 1,2288 МГц с выхода генератора 120 длинного кода подается на вход 14-разрядного сдвигового регистра, который осуществляет сдвиг с частотой 1,2288 МГц. Содержимое этого сдвигового регистра загружается в 14-разрядную ключевую схему с фиксацией состояния точно на одну управляемую группу (1,25 мс) перед каждой границей кадра канала трафика обратной линии связи. Блок логики 110 использует эти данные вместе со входом скорости от микропроцессора 108 для определения, согласно заранее заданному алгоритму, конкретных(-ой) групп(ы) управления мощностью, в которых(-ой) данным разрешается проходить через КИХ фильтры 122 для передачи. Блок логики 110, благодаря этому, выдает для каждой группы управления мощностью единицу или нуль, в зависимости от того, отфильтровываются данные (0) или проходят (1). Дополнительная информация для функции рандомизатора пакетов данных содержится в ранее упомянутом стандарте TIA/EIA/IS-95 и совместно поданной патентной заявке США № 08/194823 на Рандомизатор пакетов данных, права на которую принадлежат заявителю настоящего изобретения.

Согласно фиг. 1, выходные данные канала I го КИХ фильтров 122 подаются непосредственно на схему 126 цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) и фильтра защиты от наложения спектров. Данные канала Q, однако, выводятся из КИХ фильтров 122 на элемент задержки (не показан), который добавляет время задержки в половину элемента ПШ сигнала (406,9 нс) в данные канала Q. Данные канала Q выводятся затем из элемента задержки на схему 126 ЦАП и фильтра защиты от наложения спектров. Схема 126 преобразует цифровые данные в аналоговый вид и фильтрует аналоговый сигнал. Сигналы, выводимые из схемы 126, подаются на модулятор 128 квадратурной фазовой манипуляции (КФМн), где они модулируются и выдаются на высокочастотный (ВЧ) передатчик 132. ВЧ передатчик 132 усиливает, фильтрует и преобразует с повышением по частоте сигналы для передачи. ВЧ передатчик 132 может также принимать сигнал 130 от блока логики 110 для включения передатчика на время части кадра, подлежащей передаче, и выключения на другие периоды времени. ВЧ сигнал выводится из передатчика 132 на антенну 134 для осуществления связи с базовой станцией.

Данные, которые передаются в канале обратной линии, кодируются, перемежаются, модулируются с помощью М-ичной ортогональной модуляции и подвергаются прямому расширению по спектру с помощью ПШ последовательности перед передачей. Таблица далее определяет соотношения между значениями данных, символами и скоростями передачи в канале трафика обратной линии. Вследствие того, что кадры имеют фиксированную длину 20 мс как для канала доступа, так и для канала трафика обратной линии связи, число информационных разрядов на кадр равно 192, 96, 48 или 24 для передачи со скоростями соответственно 9,6, 4,8, 2,4 или 1,2 кбайт/с.

Далее, для пояснения сущности изобретения, будут рассмотрены прием и обработка сигнала, предшествующие настоящему изобретению. Фиг. 2 иллюстрирует, как принимается и обрабатывается базовой станцией сигнал, переданный от абонентского устройства. Фиг. 3 детализирует, как принятый сигнал обрабатывается демодуляционным блоком 204 и в конечном счете поступает на накопитель энергии и детектор захвата 344.

Таблица

Разрядная скорость (кбайт/с)	9,6	4,8	2,4	1,2
Скорость ПШ сигн. элем. (Мэлем/с)	1,2288	1,2288	1,2288	1,2288
Кодовая скорость (разряды/код. симв.)	1/3	1/3	1/3	1/3
Коэффициент заполн. передатчика (%)	100,0	50,0	25,0	12,5
Скорость кодовых символов (симв/с)	28800	28800	28800	28800
Модуляция (код. симв./симв.Улша)	6	6	6	6
Скорость символов Уолша (симв/с)	4800	4800	4800	4800
Скорость сигн.элем. Уолша (кэлем/с)	307,20	307,20	307,20	307,20
Длительность символа Уолша (мкс)	208,33	208,33	208,33	208,33
ПШ сигн.элементы/ кодовый символ	42,67	42,67	42,67	42,67
ПШ сигн.элементы/ символы Уолша	256	256	256	256
ПШ сигн.элементы/ сигн.элемент Уолша	4	4	4	4

Обычный приемник базовой станции имеет один демодуляционный элемент, который использует, по меньшей мере, одно устройство детектора захвата в демодуляционном блоке для помощи в обнаружении сигнала. Аналогично, базовая станция, содержащая множество неза15 висимых демодуляционных элементов, может использовать множество таких детекторов. Фиг. 2 иллюстрирует выполнение базовой станции со множеством демодуляционных элементов. Фиг. 2 представляет трсхсскторную базовую станцию, где каждая из антенн 222А-222С является антенной для одного сектора. Каждая из антенн 222А'-222С' соответствует одной из антенн 222А-222С и является антенной разнесения для сектора, соответствующего аналогично пронумерованной антенне. Каждая из антенн 222А222С перекрывает ту же самую зону охвата, что и соответствующая антенна 222А'-222С'. В обычной базовой станции антенны 222А-222С имеют перекрывающиеся зоны охвата, которые подразделяют базовую станцию на три сектора, где каждая антенна перекрывает более одной трети от общей зоны охвата базовой станции. Поэтому сигнал от единичного абонентского устройства может присутствовать более чем в одной антенне в одно и то же время. Число секторов и число антенн, выделенных для каждого сектора, может меняться. Изменения этого типа не влияют на общие принципы настоящего изобретения.

Антенны 222А, 222В, 222С, 222А', 222В' и 222C подают принятый сигнал на схемы ВЧ обработки и цифрового преобразования соответственно 224А, 224В, 224С, 224А', 224В' и 224С'. Схемы 224А, 224В, 224С, 224A, 224В' и 224С’ ВЧ обработки и цифрового преобразования обрабатывают ВЧ сигнал и преобразуют этот сигнал в цифровые данные. Схемы 224А, 224В, 224С, 224A, 224В' и 224С' ВЧ обработки и цифрового преобразования фильтруют цифровые данные и выдают результирующие цифровые данные на интерфейсный порт 226. Интерфейсный порт 226 может подключать любой из шести трактов поступающего сигнала к любому из поисковых элементов или демодуляционных элементов под управлением контроллера 200 через межсоединения 212.

Поисковые и демодуляционные элементы также управляются контроллером 200 через межсоединения 212. Поисковые элементы 202A202N непрерывно просматривают окно во временной области при поиске информационного сигнала конкретного абонентского устройства при управлении от системного контроллера 200. Поисковые элементы 202A-202N просматривают множество временных сдвигов в области номинального момента поступления сигнала при поиске многолучевых сигналов, которые выявлены.

Поисковые элементы 202A-202N пропускают принятые данные на контроллер 200 для запоминания в памяти 218. Поисковые элементы 202A-202N могут пропускать данные через стандартную шину, либо поисковые элементы 202A-202N могут пропускать данные в память 218 посредством прямого доступа к памяти (не показано). Контроллер 200 использует данные, запомненные в памяти 218, для присвоения демодуляционных элементов 204A-204N одному из множества информационных сигналов от одного абонентского устройства.

Для того, чтобы обеспечить процесс быстрого поиска, при проведении полного поиска используется более одного поискового элемента. Каждый из поисковых элементов 202A-202N назначается контроллером 200 для просмотра множества временных сдвигов. Каждый из поисковых элементов 202A-202N подает обратно в контроллер 200 результаты выполняемого им поиска.

Контроллер 200 табулирует эти результаты для использования в способе присвоения.

Демодуляционные элементы 204A-204N демодулируют принятый сигнал так, чтобы получить символы данных, которые объединяются в объединителе символов 208. Выход объединителя символов 208 (не показан) собирает данные мягкого решения, пригодные для декодирования по алгоритму Витерби. Объединитель символов 208 может объединять сигналы только из одного сектора для получения выходного сигнала, либо он может объединять символы из многих секторов, которые выбраны интерфейсным портом 226. Когда объединитель символов 208 объединяет сигналы от абонентского устройства, которое осуществляет связь более чем через один сектор, это состояние обозначается как более мягкое переключение связи. Базовая станция может посылать выход объединителя символов 208 на контроллер сотовой системы, где символы из общего абонентского устройства также объединяются с сигналами от других базовых станций для получения единственного выходного сигнала. Эта процедура обозначается как мягкое переключение связи. Демодуляционные элементы 204A-204N выдают также на контроллер 200 через межсоединения 212 несколько выходных управляющих сигналов, которые используются в процедуре распределения принимаемых сигналов в качестве индикаторов захвата или незахвата.

Каждый из демодуляционных элементов 204A-204N подобен по своей конструкции другим. На фиг. 3 представлена более подробная схема демодуляционного элемента 204 по фиг. 2. На фиг. 3 предполагается, что цифровой входной сигнал представляет собой сигнал квадратурной фазовой манипуляции (КФМн), имеющий синфазные (I) и квадратурные (Q) сигнальные отсчеты.

I и Q сигнальные отсчеты, каждый из которых является многоразрядной величиной, вводятся в блок 330 прореживания и свертки. Обычно I и Q сигнальные отсчеты имеют избыточную дискретизацию, поскольку входной сигнал принимается с более высокой скоростью данных, чем скорость элементов ПШ сигнала. В блоке 330 прореживания и свертки данные прореживаются со скоростью избыточно дискрети17 зированных данных до скорости элементов ПШ сигнала. Затем эти данные сворачиваются блоком 330 прореживания и свертки с использованием тех же самых трех ПШ последовательностей, которые использовались для модуляции этого сигнала в абонентском устройстве.

Блок 330 прореживания и свертки выдает свернутые I и Q сигнальные компоненты на накопитель 338. Накопитель 338 накапливает свернутые I и Q сигнальные компоненты на периоде элемента Уолша для получения I и Q данных элемента. Накопленные I и Q данные элемента сигнала обрабатываются затем блоком 340 быстрого преобразования Адамара (БПА) и селектора. Часть БПА блока 340 БПА и селектора осуществляет корреляцию накопленных I и Q данных элемента сигнала со всеми возможными последовательностями Уолша. Каждый I и Q результат корреляции используется затем для оценки величины соответствующего символа Уолша. Оценки величины от каждого из I и Q результатов корреляции сравниваются друг с другом. Символ Уолша, соответствующий тому I и Q результату корреляции, который имеет наибольшую энергию, выбирается селекторной частью блока 340 БПА и селектора в качестве демодулированного символа Уолша. Демодулированный символ Уолша выводится вместе с соответствующей оцененной величиной этого символа Уолша.

Вследствие различных времен поступления сигналов из разных сигнальных трактов, выделенным различным демодуляционным элементам, демодуляционный элемент 204 выполняет устранение временного сдвига символов. Блок 342 устранения временного сдвига задерживает выходной сигнал так, что каждый демодуляционный элемент обеспечивает синхронизированные символьные данные относительно других демодуляционных элементов.

Блок 344 накопителя энергии и детектора захвата суммирует энергию ряда следующих друг за другом символов Уолша. Результирующая сумма выводится в качестве сигнального уровня 364 на контроллер 200 (фиг. 2) для использования при присвоении демодуляционных элементов 204. Результирующая сумма сравнивается также с порогами для индикации состояния захвата или незахвата и для индикации состояния объединения сигналов.

Время поступления сигнала для конкретного сигнального тракта, выделенного демодуляционному элементу 204, может изменяться по времени из-за движения абонентского устройства или изменения обстановки, окружающей абонентское устройство. Поэтому демодуляционный элемент 204 базовой станции включает в себя схему временного слежения. Блок 330 прореживания и свертки выводит опережающую и отстающую версии свернутых I и Q сигнальных компонент для использования в процессе временного слежения. Накопитель 332 накапливает опережающие и отстающие свернутые I и Q сигнальные компоненты по периоду сигнального элемента Уолша для получения накопленных данных опережающих и отстающих I и Q сигнальных элементов. Генератор 334 опережающей и отстающей метрик перемножает накопленные данные опережающих и отстающих I и Q сигнальных элементов на последовательность Уолша, соответствующую демодулированному символу Уолша, и накапливает результат для получения опережающих и отстающих I и Q символов Уолша. Величина опережающего символа Уолша находится на основе опережающего In Q символа Уолша, а величина отстающего символа Уолша находится на основе отстающего I и Q символа Уолша. Величина опережающего символа вычитается из величины отстающего символа для получения метрики ошибок. Метрика ошибок выдается в схему 336 временного слежения. Схема 336 временного слежения использует метрику ошибок для определения того, происходит ли операция свертки в блоке 330 прореживания и свертки с опережением, с отставанием или своевременно. Схема 336 временного слежения поддерживает прослеживание абсолютного времени тракта демодуляции демодуляционного элемента для вывода на контроллер 200 (фиг. 2).

Поисковые элементы 202A-202N на фиг. 2 подобны демодуляционным элементам за исключением того, что поисковые элементы не имеют временного слежения и обнаружения захвата. Временное слежение не требуется в поисковых элементах 202A-202N потому, что процесс поиска осуществляется быстро по отношению к когерентности канала, и временные дрейфы пренебрежимы в течение времени, используемого для выполнения единичного поиска. По тем же причинам устройство детектора захвата по настоящему изобретению также не требуется для поисковых элементов 202A-202N.

Задача данного изобретения состоит в создании способа определения уровня сигнала, содержащего данные с переменной скоростью, переданные абонентским устройством и принятые базовой станцией для обнаружения захвата. В зависимости от скорости данных, выбранной абонентским устройством, символы, содержащиеся в группах управления мощностью, передаются в детерминированной псевдослучайной позиции в кадре передачи обратной линии. Детектор захвата по настоящему изобретению, содержащийся в демодуляционном элементе 204 на фиг. 2 и фиг. 3, индицирует уровень принятого сигнала.

Измерение уровня сигнала, выполняемое блоком 344 накопителя энергии и детектора захвата, важно по нескольким причинам. Основным преимуществом этого способа измерения уровня сигнала является быстрая и надежная оценка уровня сигнала при его демодуляции. Настоящее изобретение вырабатывает не19 медленный отклик на быстро изменяющийся уровень сигнала, обусловленный быстрыми замираниями наземного канала. Отметим, что более точное изменение уровня сигнала могло бы быть выполнено после того, как задана скорость данных в поступающем сигнале. Однако процесс определения этой скорости включает в себя шаг декодирования по алгоритму Витерби, который вводит задержку. В настоящем изобретении индикация уровня сигнала может использоваться для определения того, имеет ли поступающий сигнал достаточный уровень, чтобы его можно было объединить с выходным сигналом от других демодуляционных элементов, а затем декодировать по алгоритму Витерби. Уровень сигнала мог бы использоваться для временного запрещения временного слежения в течение периодов низкого уровня сигнала. Его можно использовать в качестве индикации того, что демодуляционному элементу следует выделить для обработки новый временной сдвиг.

Пример выполнения изобретения иллюстрируется на фиг. 4. Энергия 432 демодулятора используется для определения независимо от скорости передачи, достаточен ли уровень сигнала для использования приемником. Если уровень сигнала равен или превышает заранее определенные пороговые уровни захвата, принятый сигнал считается достаточным для осуществления связи, и соответственно устанавливается сигнал 422 индикатора захвата. Демодуляционный элемент считается синхронизированным с поступающим сигналом.

Используя способ, подобный вышеприведенному, можно получить объединенный индикаторный сигнал, если уровень сигнала достаточен для использования методов объединения сигналов, принятых с разнесением. Когда уровень энергии обнаруженного сигнала достигает заранее определенного порогового уровня объединения, уровень принимаемого сигнала считается достаточным для объединения, и сигнал 424 индикатора объединения устанавливается соответствующим образом.

Сначала тактовый генератор 428 групп управления мощностью выдает сигнал, который индицирует, в какие моменты времени в кадре фиксированной длины может присутствовать группа управления мощностью. Как отмечено выше, примерный кадр занимает временной интервал 20 мс и подразделяется далее на множество из 16 групп управления мощностью по 1,25 мс. Тактовый сигнал групп мощности указывает начало каждой из 16 групп управления мощностью в каждом кадре.

Благодаря процессу стробирования сигнала, который происходит в абонентском устройстве, когда передача данных осуществляется со скоростью меньше, чем полная скорость, некоторые группы управления мощностью не содержат данных. Активные группы управления мощностью являются минимальным подмножеством групп управления мощностью, которое содержит данные при всех скоростях передачи данных. Тактовый сигнал активных групп управления мощностью обеспечивает индикацию местоположения и частоту пропущенной групп управления мощностью вне зависимости от скорости данных.

Приемник базовой станции использует тот же самый длинный ПШ код для свертки, который использовался в абонентском устройстве для расширения спектра сигнала. Длинный ПШ код используется также в абонентском устройстве для размещения групп управления мощностью при разных скоростях. Аналогично, длинный ПШ код используется для опознавания активных групп управления мощностью на базовой станции. До тех пор, пока не определена полная синхронизация, активные группы управления мощностью могут использоваться в качестве индикации того, что сигнальная синхронизация достигнута.

В возможном варианте выполнения используется наинизшая скорость в системе связи для определения того, какие временные подынтервалы содержат активную группу управления мощностью. Активные группы управления мощностью при наинизшей скорости данных являются подмножеством групп управления мощностью, содержащих данные и при всех более высоких скоростях. Поэтому использование при индикации захвата только активных групп управления мощностью обеспечивает точные измерения уровня сигнала. Примерный кадр 506 со скоростью в одну восьмую на фиг. 5 показывает, что две группы управления мощностью, которые содержат данные, рассматриваются как активные группы 2 и 9 управления мощностью. Эти две группы управления мощностью считаются активными группами управления мощностью, потому что, будь они переданы в кадре 504 со скоростью в одну четверть, в кадре 502 с половинной скоростью или в кадре 500 с полной скоростью, эти самые группы управления мощностью все равно содержали бы данные. В этом примере дискретизация уровня сигнала для всех кадров как для кадра 506 со скоростью в одну восьмую обеспечивает точное измерение уровня независимо от действительной скорости данных. Изобретение предполагает также выбор других активных групп управления мощностью на основе иных критериев, нежели наинизшая скорость данных в системе.

На фиг. 4 значения уровней энергии символов Уолша из демодуляционного элемента 204 (фиг. 2 и 3) подаются в качестве сигнала 432 энергии демодулятора на один вход накопителя 401. Другой вход накопителя 401 представляет собой символьный тактовый сигнал 430. В ответ на символьный тактовый сигнал 430 накопитель 401 суммирует шесть входных значений уровней энергии сигнальных элементов Уолша, соответствующих одной группе управления мощ21 ностью. Просуммированная величина выводится на фильтр, содержащий сдвиговый регистр 446 и цифровой сумматор или сумматор 438. Накопитель 401 сбрасывается или очищается для суммирования следующего множества значений уровней энергии сигнальных элементов Уолша, соответствующих следующей группе управления мощностью.

Тактовый генератор 426 активных групп управления мощностью и тактовый генератор 428 групп управления мощностью соединены со входами вентиля 400 И. Когда принимается активная группа управления мощностью, индикацию сигнала будут выдавать как тактовый генератор 426 активных групп управления мощностью, так и тактовый генератор 428 групп управления мощностью. Тактовый генератор 426 групп управления мощностью может быть выполнен как двухфазный тактовый генератор, чтобы выдавать первый тактовый сигнал на вентиль 400 И и задержанный тактовый сигнал на вход сброса накопителя 401.

Когда сигналы поступают на оба входа вентиля 400 И, значение энергии в накопителе

401 выводится на сдвиговый регистр 446. Сдвиговый регистр 446, который соединен с вентилем 400 И и реагирует на его сигнал, состоит из множества последовательно соединенных регистровых каскадов 401-416, которые хранят уровни просуммированной энергии от нескольких активных групп управления мощностью. Сдвиговый регистр 446 получает новый результат измерения энергии в регистровый каскад

402 и сдвигает предыдущую информацию об энергии из регистрового каскада 402 в следующий регистровый каскад 404 в ответ на сигнал вентиля 400 И. Следующие регистровые каскады 404-414 также сдвигают их текущие результаты измерения энергии в их соответствующие последующие регистровые каскады 406-416 в ответ на сигнал с вентиля 400 И. Этот способ представляет собой способ обработки в порядке поступления (первым вошел - первым вышел (FIFO)) получения отсчетов энергии, загруженных в сдвиговый регистр 446, который, к примеру, содержит восемь регистровых каскадов. Можно использовать много вариантов видов сдвиговых регистров и сдвиговые регистры с большим или меньшим числом каскадов. Кроме того, в зависимости от конкретного применения, можно использовать многочисленные способы для сдвига значений между такими регистровыми каскадами, которые также входят в объем данного изобретения.

Сигнал 448 предварительной установки регистра соединен с регистровыми элементами 402-416, находящимися в сдвиговом регистре 446, для загрузки регистра набором заранее определенных значений. Как будет видно, эти значения, загружаемые в регистр, могут быть использованы для начального разрешения или запрещения объединения или индикации захвата.

Уровень энергии каждого регистрового каскада 402-416 в сдвиговом регистре 446 подается на вход сумматора 438. Сумматор 438 принимает отдельные значения уровней энергии, выдаваемые каждым регистровым каскадом 402-416, и выдает просуммированное значение уровней энергии, представляющее сумму уровней энергии в сдвиговом регистре 446 уровня энергии. Очевидно, что сдвиговый регистр 446 и сумматор 438 выполняют функцию фильтра типа КИХ (с конечной импульсной характеристикой). Кроме того, дополнительно может использоваться набор взвешивающих энергию элементов 402'-416' для видоизменения распределения уровней энергии, вносимого каждым регистровым элементом в суммарное значение 440 уровня энергии. Уровень сигнала, принимаемого демодуляторным элементом, зависит от полной энергии, индицируемой выходным сигналом сумматорного блока 401. Чем выше уровень суммарной энергии, присутствующей в регистровых каскадах 402-416, тем вероятнее, что демодулированный сигнал может использоваться для связи.

Суммарный уровень 440 энергии выдается соответственно в качестве одного входного сигнала на каждый из пары компараторов 418 и 420. Другими входными сигналами компаратора 418 являются пороговый сигнал 434 захвата и пороговый сигнал 436 незахвата. В зависимости от значений суммарного уровня 440 энергии, порогового сигнала 434 захвата и порогового сигнала 436 незахвата может выдаваться сигнал 422 индикации захвата. Второй компаратор работает аналогично. Дополнительными входными сигналами компаратора 420 являются пороговый сигнал 442 объединения и пороговый сигнал 444 необъединения. В зависимости от значений суммарного уровня 440 энергии, порогового сигнала 442 объединения и порогового сигнала 444 необъединения может выдаваться сигнал 424 индикации объединения.

Операции способа обнаружения захвата начинаются с системного сброса, обычно либо по системному запуску, либо когда соответствующий демодуляторный элемент присваивается новому сигналу. В любом случае каждый новый сигнал получает уникальный временной сдвиг. Когда новый сигнал присвоен, из регистровых каскадов 402-416 удаляются существующие данные, и сдвиговый регистр 446 предварительно загружается заранее определенными начальными данными. Каскады сдвигового регистра затем сразу начинают оценку энергии принимаемого демодуляторного сигнала. В рассматриваемом примере осуществления набор начальных данных загружается так, что детектор захвата выдает индикацию только после того, как действительные уровни энергии сдвигаются в сдвиговый регистр 446. Значения, ко23 торые используются для инициализации фильтра, выбираются проектировщиком системы на основании известных системных требований. Системный оператор может решить, что детектор должен сначала захватить сигнал, и тем самым предварительно загрузит сдвиговый регистр 446 значениями, которые изначально указывают на то, что сигнал захвачен.

Как упомянуто выше, сдвиговый регистр 446 хранит восемь значений энергии и сдвигает новые значения энергии за каждый интервал активной группы управления мощностью, используя стратегию FIFO запоминания данных. Сумматор 438 энергии суммирует значения энергии, хранящиеся в восьми самых последних активных группах управления мощностью и выдает результат измерения полной энергии. В одном из вариантов выполнения сумматор 438 энергии равномерно взвешивает вклад от каждого регистрового каскада сдвигового регистра детектора захвата и выдает результирующий сигнал 440 накопленной энергии как на компаратор 418 захвата, так и на компаратор 420 объединения.

Другое выполнение сумматора 438 может менять вклад энергии от каждой группы мощности в зависимости от относительной продолжительности времени, в течение которого сдвиговый регистр 446 удерживает энергию группы мощности. Изменение вклада энергии в функции времени называется старением. Обычно фильтровый элемент, который принимает новую группу мощности, представляет статус текущего сигнального уровня более точно, чем любой другой фильтровый элемент. Например, взвешивающий энергию элемент 402', связанный с регистровым каскадом 402, может устанавливаться так, что регистровый каскад 402 вкладывает большую долю в суммирование энергии, чем последующие регистровые каскады 404-416. Взвешивающие энергию элементы 404'-416' могут устанавливаться так, что регистровые каскады 404-416 вкладывают в сумматор 438 меньшую долю энергии по отношению к регистровому каскаду 402. Для точной настройки фильтра могут использоваться разные комбинации взвешивающих энергию элементов 4О2'-416', если в общем случае возрастает число фильтровых элементов или требуется более точное управление обнаружением сигнала. Кроме того, функция фильтра может выполняться путем использования фильтра КИХ (с конечной импульсной характеристикой), как общеизвестно из уровня техники.

В любом вышеуказанном выполнении гистерезис пороговых уровней сравнивается с суммарной энергией, выдаваемой сумматором 438, для определения того, должен ли выдаваться сигнал индикации захвата или индикация объединения. Гистерезис уровней энергии снижает флюктуации в индикации захвата из-за случайных флюктуации в энергии, принятой демодуляционным элементом. Например, когда сигнал 440 накопленной энергии достигает или превышает значение порогового сигнала 434 захвата, выдается индикация 422 захвата. Когда сигнал 422 индикации захвата выдан, последующее снижение значения сигнала 440 накопленной энергии должно дойти до значения ниже порогового уровня 436 незахвата для запрещения сигнала 422 индикации захвата. Когда сигнал 440 накопленной энергии падает ниже порогового сигнала 436 незахвата, уровень сигнала более не считается достаточным для осуществления связи, и сигнал 422 индикации захвата больше не будет выдаваться. Реальные уровни индикации захвата могут быть откалиброваны согласно эмпирическим данным, собранным за период времени.

Аналогичный гистерезис пороговых уровней может сравниваться с сигналом 440 накопленной энергии для определения того, когда следует выдать сигнал 424 индикации объединения сигналов, принятых с разнесением. К примеру, когда сигнал 440 накопленной энергии достигает или превышает пороговый сигнал 442, выдастся индикация 424 объединения. Сигнал 424 индикации объединения является свидетельством того, что текущий сигнал, принимаемый конкретным демодуляционным элементом, может объединяться с другими многолучевыми версиями того же самого сигнала, выдаваемыми другими демодуляционными элементами, для улучшения общих отношений сигнал/шум (С/Ш).

Сигнал 440 накопленной энергии должен вслед за этим снизиться до величины ниже порогового уровня 444, чтобы сигнал 424 индикации объединения перестал выдаваться. В рассматриваемом примере пороговый сигнал 442 объединения больше, чем порог необъединения. Сигнал 444 означает, что, когда сигнал 440 накопленной энергии падает ниже второго порога объединения, сигнальный уровень более не считается достаточным для использования методов объединения многолучевого разнесения, и сигнал 424 индикации объединения больше не выдается. Реальные уровни индикации объединения могут быть откалиброваны согласно эмпирическим данным, собранным за период времени.

Предыдущее описание предпочтительных вариантов осуществления выполнений представлено для того, чтобы позволить любому специалисту осуществить или использовать настоящее изобретение. Различные изменения этих вариантов осуществления очевидны для специалистов, и определенные здесь основные принципы могут быть использованы и в других вариантах без использования изобретательства. Таким образом, настоящее изобретение не ограничено представленными вариантами, а соответствует широкому объему, определяемому представленными принципами и новыми признаками.

Claims (21)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ определения уровня поступающего сигнала в системе, принимающей данные с переменной скоростью, причем поступающий сигнал содержит последовательность кадров, каждый кадр, имеющий соответствующую неизвестную скорость данных, состоит из множества сегментов данных, при этом число сегментов данных, содержащих данные в каждом кадре, зависит от соответствующей неизвестной скорости данных, а соответствующая неизвестная скорость данных может соответствовать, по меньшей мере, наивысшей скорости данных и наинизшей скорости данных, включающий этапы приема сигнала, содержащего информацию о первом значении энергии, соответствующего первому из упомянутых сегментов данных, и суммирования первого значения энергии с ранее накопленным полным значением, если первый из сегментов данных соответствует сегменту данных, содержащему данные с наинизшей скоростью данных для получения оценки уровня сигнала.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждый из множества сегментов данных содержит множество элементов сигнала, причем способ дополнительно включает этапы приема сигнала, содержащего информацию о множестве значений энергии соответственно множеству элементов сигнала в первом из сегментов данных, и сложения упомянутого множества значений энергии, соответствующих множеству элементов сигнала, для получения первого значения энергии.
3. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап суммирования дополнительно включает этапы запоминания первого значения энергии в первом запоминающем регистре, причем первый запоминающий регистр является одним из множества запоминающих регистров, каждый из которых хранит значение, соответствующее ранее запомненному значению энергии, удаления наиболее старого запомненного значения, запомненного во множестве запоминающих регистров, и сложения вместе каждого из ранее запомненных значений энергии и первого значения энергии для получения оценки уровня сигнала.
4. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап суммирования дополнительно включает этапы запоминания первого значения энергии в первом запоминающем регистре, причем первый запоминающий регистр является одним из множества запоминающих регистров, каждый из которых хранит значение, соответствующее ранее запомненному значению энергии, масштабирование каждого ранее запомненного значения энергии согласно постоянной масштабирования, связанной с каждым из множества запоминающих регистров, и сложение вместе каждого из масштабированных ранее запомненных значений энергии и первого значения энергии для получения оценки уровня сигнала.
5. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигнал с первым значением энергии принимается от демодуляционного элемента, которому поставлено в соответствие одиночное распространение поступающего сигнала, причем оценку уровня сигнала сравнивают с порогом для определения того, синхронизирован ли этот демодуляционный элемент с сигналом упомянутого одиночного распространения.
6. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигнал, соответствующий первому значению энергии, принимается от одного из множества демодуляционных элементов, каждому из которых поставлено в соответствие одно распространение поступающего сигнала, причем способ дополнительно включает этапы сравнения оценки уровня сигнала с пороговым сигналом объединения, и на основании результата сравнения, разрешения объединения выходного сигнала данных от упомянутого одного из множества демодуляционных элементов с выходным сигналом данных, соответствующим второму из множества демодуляционных элементов, и выработки при этом объединении результирующего составного сигнала.
7. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что сегменты данных, содержащие данные, размещены псевдослучайным образом в каждом из кадров, причем способ дополнительно включает этап определения активного множества сегментов данных, соответствующих первому кадру, на основании идентификации блока, передающего упомянутый поступающий сигнал, причем активное множество сегментов данных соответствует сегментам данных, содержащим данные, если поступающий сигнал имеет наинизшую скорость.
8. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что сегменты данных, содержащие данные, размещены псевдослучайным образом в каждом из кадров, причем способ дополнительно включает этап определения активного множества сегментов данных, соответствующих первому кадру, на основании времени суток, причем упомянутое активное множество сегментов данных соответствует сегментам данных, содержащим данные, если поступающий сигнал имеет наинизшую скорость.
9. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что неизвестная скорость данных может соответствовать промежуточной скорости данных, причем сегменты данных, содержащие данные, размещены псевдослучайным образом, в каждом из кадров, при этом в каждом заданном кадре сегменты данных, содержащие данные с наинизшей скоростью, размещены как подгруппа сегментов данных, содержащих данные с промежуточной скоростью, а сегменты данных, содержащие данные с промежуточной скоростью, размещены как подгруппа сегментов данных, содержащих данные с наивысшей скоростью.
10. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап суммирования включает этапы запоминания первого значения энергии в первом регистре запоминания энергии, причем первый регистр запоминания энергии является одним из последовательности запоминающих регистров FIFOтипа, в которой каждое ранее запомненное значение переносится на один запоминающий регистр, а наиболее старое запомненное значение удаляется из конечного запоминающего регистра, и сложения вместе значений, запомненных в каждом из последовательности запоминающих регистров FIFO-типа.
11. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что сигнал, соответствующий первому значению энергии, принимается от демодуляционного элемента, которому поставлено в соответствие одиночное распространение поступающего сигнала, причем оценку уровня сигнала сравнивают с порогом для определения того, синхронизирован ли этот демодуляционный элемент с сигналом упомянутого одиночного распространения, причем способ дополнительно включает этап инициализации последовательности запоминающих регистров FIFO-типа, когда демодуляционный элемент присваивают новой траектории распространения упомянутого поступающего сигнала.
12. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что этап инициализации последовательности запоминающих регистров FIFO-типа включает этап запоминания в последовательности запоминающих регистров FIFO-типа множества значений, которые соответствуют условию захвата.
13. 13. Способ по и. 11, отличающийся тем, что этап инициализации последовательности запоминающих регистров FIFO-типа включает этап запоминания в последовательности запоминающих регистров FIFO-типа множества значений, которые соответствуют условию незахвата.
14. 14. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает этапы сравнения оценки уровня сигнала с первым пороговым уровнем, индикацию условия достаточности, если оценка уровня сигнала превышает первый пороговый уровень, сравнения оценки уровня сигнала со вторым более низким пороговым уровнем после индикации условия достаточности, и удаления условия достаточности, если оценка уровня сигнала падает ниже второго более низкого порогового уровня.
15. 15. Способ по и. 14, отличающийся тем, что сигнал, соответствующий первому значению энергии, принимается от демодуляционного элемента, которому поставлено в соответствие одиночное распространение поступающего сигнала, демодуляционный элемент имеет функцию временного слежения, причем способ дополнительно включает этап запрещения функции временного слежения после удаления условия достаточности.
16. 16. Способ по и. 14, отличающийся тем, что сигнал, соответствующий первому значению энергии, принимается от демодуляционного элемента, которому поставлено в соответствие одиночное распространение поступающего сигнала, причем удаление условия достаточности индицирует, что демодуляционный элемент доступен для присвоения ему другой траектории распространения поступающего сигнала.
17. 17. Устройство для выработки оценки уровня сигнала, содержащее демодуляционный элемент, имеющий выход для выдачи последовательности значений энергий символов, соответствующих сигналу данных с неизвестной скоростью данных, суммирующий регистр, имеющий вход, соединенный с выходом демодуляционного элемента, разрешающий вход и выход для выдачи суммы множества значений энергии из последовательности значений энергии символов, устанавливаемых по сигналу, принимаемому разрешающим входом, тактовый генератор активных групп, имеющий выход, связанный с разрешающим входом суммирующего регистра, причем упомянутый выход выдает индикацию группы последовательности значений энергии символов, соответствующих символам, содержащим данные, независимо от неизвестной скорости данных сигнала данных, запоминающий регистр FIFO-типа, имеющий вход, связанный с выходом суммирующего регистра, и множество выходов, каждый из которых выдает индикацию предыдущего значения суммы на выходе суммирующего регистра, и сумматор, имеющий множество входов, связанных со множеством выходов запоминающего регистра FIFO-типа, и выход, выдающий индикацию сигнального уровня.
18. 18. Средство для определения уровня поступающего сигнала в системе, принимающей данные с переменной скоростью, в которой поступающий сигнал состоит из последовательности кадров, причем каждый кадр, имеющий соответствующую неизвестную скорость данных, состоит из множества сегментов данных, при этом число сегментов данных, содержащих данные в каждом кадре, зависит от соответствующей неизвестной скорости данных, а соответствующая неизвестная скорость данных может соответствовать, по меньшей мере, наивысшей скорости данных и наинизшей скорости данных, содержащее средство для приема сигнала, содержащего информацию о первом значении энергии, соответствующего первому из сегментов данных, и средство для суммирования первого значения энергии с ранее накопленным полным значением, если первый из сегментов данных соответствует сегменту данных, содер29 жащему данные с наинизшей скоростью данных, для получения оценки уровня сигнала.
19. 19. Средство для определения уровня сигнала по п.18, отличающееся тем, что каждый из множества сегментов данных состоит из множества элементов сигнала, причем упомянутое средство дополнительно содержит средство для приема сигнала, содержащего информацию о множестве значений энергии соответственно множеству элементов сигнала в первом из сегментов данных, и средство для сложения упомянутого множества значений энергии, соответствующих множеству элементов сигнала, для получения первого значения энергии.
20. 20. Средство для определения уровня сигнала по п.18, отличающееся тем, что средство суммирования содержит средство для запоминания первого значения энергии в первом запоминающем регистре, причем первый запоминающий регистр является одним из множества запоминающих регистров, каждый из которых хранит значение, соответствующее ранее запомненному значению энергии, средство для

    Фиг. 2 удаления наиболее старого запомненного значения, хранившегося во множестве запоминающих регистров, и средство для сложения вместе каждого из ранее запомненных значений энергии и первого значения энергии для получения оценки уровня сигнала.
21. 21. Средство для определения уровня сигнала по п.18, отличающееся тем, что средство суммирования содержит средство для запоминания первого значения энергии в первом запоминающем регистре, причем первый запоминающий регистр является одним из множества запоминающих регистров, каждый из которых хранит значение, соответствующее ранее запомненному значению энергии, средство для масштабирования каждого ранее запомненного значения энергии согласно постоянной масштабирования, связанной с каждым из множества запоминающих регистров, и средство для сложения вместе каждого из масштабированных ранее запомненных значений энергии и первого значения энергии для получения оценки уровня сигнала.