RU2120180C1 - Method of reception of multiray signals and device for its realization - Google Patents
Method of reception of multiray signals and device for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2120180C1 RU2120180C1 RU97114701A RU97114701A RU2120180C1 RU 2120180 C1 RU2120180 C1 RU 2120180C1 RU 97114701 A RU97114701 A RU 97114701A RU 97114701 A RU97114701 A RU 97114701A RU 2120180 C1 RU2120180 C1 RU 2120180C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rays
- cluster
- output
- input
- receiver
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Noise Elimination (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике, в частности к способам и устройствам приема многолучевых сигналов, и может быть использовано в системах цифровой радиосвязи. The invention relates to radio engineering, in particular to methods and devices for receiving multipath signals, and can be used in digital radio communication systems.
Известны способы приема многолучевых сигналов и современные устройства связи, которые работают в условиях крайне выраженных эффектов многолучевости. Known methods for receiving multipath signals and modern communication devices that operate in conditions of highly pronounced multipath effects.
В городских районах многолучевость обусловлена отражением передаваемого сигнала от окружающих зданий, машин и других объектов. In urban areas, multipath is due to the reflection of the transmitted signal from the surrounding buildings, cars and other objects.
Многолучевое распространение радиосигналов приводит к проблемам фединга и межсимвольной интерференции. Но с другой стороны, при использовании широкополосных сигналов многолучевое распространение используется, как правило, для повышения достоверности передачи информации за счет возможности корреляционного разделения сложных сигналов, пришедших по разным путям и суммирования их после демодуляции. Multipath propagation of radio signals leads to problems of fading and intersymbol interference. But on the other hand, when using broadband signals, multipath propagation is used, as a rule, to increase the reliability of information transmission due to the possibility of correlation separation of complex signals arriving in different ways and summing them after demodulation.
Методический обзор различных аспектов многолучевости, в частности применительно к широкополосным системам, а также анализ характеристик двух перспективных бинарных широкополосных систем, в которых предусмотрен ряд мер борьбы с многолучевостью рассмотрены Дж. Л. Туриным в статье [1, Дж. Л. Турин. Введение в широкополосные методы борьбы с многолучевостью распространения радиосигналов и их применение в городских системах цифровой связи ТИИЭР, т. 68, N 3, март 1980, с. 30 - 58.]. A methodical review of various aspects of multipath, in particular with respect to broadband systems, as well as an analysis of the characteristics of two promising binary broadband systems, which provide a number of measures to combat multipath, were considered by J. L. Turin in the article [1, J. L. Turin. Introduction to broadband methods to combat multipath propagation of radio signals and their application in urban digital communication systems TIIER, t. 68, No. 3, March 1980, p. 30 - 58.].
При поиске сигнала лучи могут быть обнаружены на нескольких смежных временных позициях области неопределенности (фиг. 1, где показаны: а) распределение плотности мощности лучей принимаемого сигнала; б) чип псевдослучайной последовательности). Совокупность таких лучей называется кластером лучей. Об актуальности этой проблемы можно прочитать [2, Саид С. Гассемзальде, Дональд Л. Шиллинг, Сион Хадад, К. Парса. "Статистика многолучевого фединга для CDMA-сигнала прямой последовательности на частоте 2 Ггц в микросотах и внутри помещений". IEEE, 1994, 0-7803-1828-5/94, стр. 604 - 607]. When searching for a signal, rays can be detected at several adjacent temporary positions of the uncertainty region (Fig. 1, which shows: a) the distribution of the power density of the rays of the received signal; b) a pseudo-random sequence chip). The collection of such rays is called a cluster of rays. The relevance of this problem can be read [2, Said S. Gassemsalde, Donald L. Schilling, Zion Hadad, K. Parsa. "Multipath statistics for a direct sequence CDMA signal at a frequency of 2 GHz in microcells and indoors." IEEE, 1994, 0-7803-1828-5 / 94, pp. 604-607].
Известны различные способы приема многолучевых сигналов, например, способ [3, И. С. Андронов, Л.М. Финк. Передача дискретных сообщений по параллельным каналам. М. -1971. "Советское радио", с. 53 - 58], заключающийся в том, что формируют один опорный сигнал для каждого обнаруженного луча сигналов, определяют сигнал корреляции между лучом и соответствующим ему опорным сигналом на длительности каждого принимаемого символа, затем взвешивают сигналы взаимной корреляции путем умножения на весовые коэффициенты, которые формируют таким образом, что большему уровню сигнала корреляции соответствовал больший коэффициент и суммируют все взвешенные сигналы взаимной корреляции, соответствующие каждому принимаемому символу, формируя таким образом последовательность суммарных сигналов взаимной корреляции принимаемых символов, а затем используют ее для принятия решения о последовательности принимаемых символов. There are various methods for receiving multipath signals, for example, the method [3, I. S. Andronov, L. M. Fink. Discrete messaging over parallel channels. M. -1971. Soviet Radio, p. 53 - 58], which consists in the fact that they form one reference signal for each detected beam of signals, determine the correlation signal between the beam and its corresponding reference signal for the duration of each received symbol, then we weight the cross-correlation signals by multiplying by weighting factors, which form such so that a larger coefficient corresponds to a higher correlation signal level and all weighted cross-correlation signals corresponding to each received symbol are summed, forming m the sequence summary mutual correlation of signals received symbols, and then use it for decision of the received symbol sequence.
Недостатками известного способа [3] является то, что, во-первых, упомянутый способ не предусматривает поиск лучей и поиск кластеров лучей на интервале многолучевости; во-вторых, прием как отдельного луча, так и кластеров лучей ведут одинаковым способом, поэтому из кластера лучей выделяют только часть энергии; в-третьих, не осуществляют временную подстройку опорных сигналов как отдельных лучей, так максимальных и дополнительных лучей, входящих в кластер сигналов, что также приводит к энергетическим потерям. The disadvantages of the known method [3] is that, firstly, the aforementioned method does not provide for the search for rays and the search for clusters of rays in the multipath interval; secondly, the reception of both an individual ray and clusters of rays is carried out in the same way, therefore only part of the energy is released from the cluster of rays; thirdly, they do not temporarily fine-tune the reference signals of both individual beams and the maximum and additional beams included in the signal cluster, which also leads to energy losses.
Эти существенные недостатки способа-аналога наглядно иллюстрирует фиг. 2, где показаны: а) распределение плотности мощности лучей при кластерной многолучевости; б) распределение плотности мощности отдельных лучей при обычной многолучевости; в) показан чип псевдослучайной последовательности. Видно, что при обычной многолучевости выделяется вся энергия луча, а при кластерной многолучевости выделяется только часть энергии кластера. These significant disadvantages of the analogue method are clearly illustrated in FIG. 2, which shows: a) the distribution of the power density of the rays in cluster multipath; b) the distribution of the power density of individual beams with conventional multipath; c) a pseudo-random sequence chip is shown. It can be seen that with ordinary multipath all the beam energy is released, and with cluster multipath only a part of the cluster energy is released.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является способ приема многолучевых сигналов [4, Окунев Ю.Б., Яковлев Л.А. Широкополосные системы связи с составными сигналами. Связь. - М. - 1968, с. 86 - 91], заключающийся в том, что формируют один опорный сигнал для каждого обнаруженного луча сигналов, определяют сигналы корреляции между лучом и соответствующим ему опорным сигналом на длительности каждого принимаемого символа, затем взвешивают сигналы взаимной корреляции путем умножения на весовые коэффициенты, которые формируют таким образом, что большему уровню сигнала корреляции соответствовал больший коэффициент, и суммируют все взвешенные сигналы взаимной корреляции, соответствующие каждому принимаемому символу, формируя таким образом последовательность суммарных сигналов взаимной корреляции принимаемых символов, а затем используют ее для принятия решения о последовательности принимаемых символов. The closest technical solution to the claimed method is a method of receiving multipath signals [4, Okunev Yu.B., Yakovlev L.A. Broadband communication systems with composite signals. Communication - M. - 1968, p. 86 - 91], which consists in the fact that they form one reference signal for each detected signal beam, determine the correlation signals between the beam and its corresponding reference signal for the duration of each received symbol, then cross-correlation signals are weighted by multiplying by weighting factors that form such so that a larger coefficient corresponds to a higher correlation signal level, and all the weighted cross-correlation signals corresponding to each received symbol are summed, forming Thus, the sequence of summed signals of mutual correlation of the received symbols, and then use it to decide on the sequence of received symbols.
Недостатками этого способа [4] также является то, что способ не предусматривает поиск лучей и поиск кластеров лучей на интервале многолучевости; прием как отдельного луча, так и кластеров лучей ведут одинаковым способом, т.е. из кластера лучей выделяют только часть энергии; не осуществляют временную подстройку опорных сигналов под отдельные лучи и максимальные и дополнительные лучи, входящие в кластер сигналов, что также приводит к энергетическим потерям. The disadvantages of this method [4] is that the method does not provide for the search for rays and the search for clusters of rays in the multipath interval; the reception of both an individual beam and cluster of rays is carried out in the same way, i.e. only part of the energy is released from a cluster of rays; do not temporarily adjust the reference signals for individual beams and the maximum and additional beams included in the signal cluster, which also leads to energy losses.
Известны также устройства, осуществляющие прием многолучевых сигналов, так называемые Rake-приемники. Also known devices for receiving multipath signals, the so-called Rake-receivers.
Одним из таких устройств является устройство приема многолучевых сигналов [5, патент США N 5, 309, 474 МКИ - 5 ред. H 04 L 27/30] в системе CDMA, содержащее приемники данных и приемники поиска, первые входы которых являются входами устройства, вторые входы соединены с блоком управления, выход которого соединен с соответствующим ему входом приемника данных, при этом второй выход каждого приемника данных соединен с блоком сложения лучей, выход которого является выходом устройства. One such device is a device for receiving multipath signals [5, US
По структуре и использованию в системах CDMA это устройство является аналогом заявляемому устройству. By structure and use in CDMA systems, this device is an analog of the claimed device.
Недостатком известного устройства [5] является то, что это устройство осуществляет прием как отдельного луча, так и кластеров лучей одинаковым способом на интервале многолучевости, используя L-приемников данных, каждый из которых настроен на обработку одного луча, следовательно он принимает один отдельный луч или максимальный луч кластера, в результате чего выделяется только часть энергии лучей, что приводит к энергетическим потерям. A disadvantage of the known device [5] is that this device receives both a single beam and cluster of rays in the same way on the multipath interval using L-data receivers, each of which is configured to process one beam, therefore it receives one separate beam or the maximum beam of the cluster, as a result of which only part of the energy of the rays is released, which leads to energy loss.
Для понимания работы устройства в целом и выявления его недостатков, в качестве примера в структуре Rake-устройства необходимо рассмотреть работу приемника данных, который может быть выполнен по одному из известных вариантов построения функциональных схем цифровых радиоприемных систем, например описанных [6, Цифровые радиоприемные системы. Под ред. М.И. Жодзишского. М. - "Радио и связь". 1990, с. 25 - 27], В состав каждого из этих приемников данных входит схема слежения за задержкой. Эта схема обеспечивает, как правило, временную синхронизацию принятого и опорного сигнала с точностью до 1/4 - 1/16 чипа расширяющейся псевдослучайной последовательности. To understand the operation of the device as a whole and identify its shortcomings, as an example in the structure of a Rake device, it is necessary to consider the work of a data receiver, which can be performed according to one of the well-known options for constructing functional diagrams of digital radio receiving systems, for example, those described [6, Digital radio receiving systems. Ed. M.I. Zhodzishsky. M. - "Radio and Communications". 1990, p. 25 - 27], Each of these data receivers includes a delay tracking circuit. This scheme provides, as a rule, time synchronization of the received and reference signal with an accuracy of 1/4 - 1/16 of the chip of the expanding pseudo-random sequence.
Временная синхронизация осуществляется посредством временных сдвигов опорного сигнала относительно принимаемого. Решение о направлении сдвига опорного сигнала (задержке или опережении) принимается после сравнения выходных значений двух корреляторов схемы слежения за задержкой, псевдослучайные последовательности которых сдвинуты относительно опорного сигнала коррелятора демодулятора на половину чипа расширяющей псевдослучайной последовательности с опережением и запаздыванием соответственно. Time synchronization is carried out by means of time shifts of the reference signal relative to the received one. The decision about the direction of the shift of the reference signal (delay or leading) is made after comparing the output values of the two correlators of the delay tracking circuit whose pseudo-random sequences are shifted relative to the reference signal of the demodulator correlator by half the chip of the expanding pseudo-random sequence with leading and delaying, respectively.
Если выходное значение опережающего коррелятора больше выходного значения коррелятора с запаздыванием, то опорный сигнал демодулятора сдвигается в направлении опережения. Если большее значение имеет другой коррелятор, то сдвиг производится в противоположном направлении. If the output value of the leading correlator is greater than the output value of the delay correlator, then the demodulator reference signal is shifted in the leading direction. If another correlator is of greater importance, then the shift is performed in the opposite direction.
Наличие такой схемы синхронизации не позволяет эффективно выделять энергию кластера на приемной стороне, даже в том случае, когда для этого используется большое число приемников данных. The presence of such a synchronization scheme does not allow efficiently allocating cluster energy at the receiving side, even when a large number of data receivers are used for this.
Для иллюстрации этого существенного недостатка рассмотрим фиг. 3, на которой:
а) показано распределение плотности мощности лучей в кластере и расстановка задержек приемников данных, при которой выделяется вся энергия кластера (в качестве примера взяты 6 приемников данных, обозначенных номерами с 1 по 6). Стрелками показаны направления смещения задержек приемников данных под воздействием схем слежения за задержкой;
б) показана расстановка задержек приемников данных под действием схем слежения за задержкой. Штриховкой показана доля энергии кластера, выделяемая приемниками данных;
в) показан чип псевдослучайной последовательности.To illustrate this significant drawback, consider FIG. 3, on which:
a) shows the distribution of the power density of the rays in the cluster and the arrangement of the delays of the data receivers, at which the entire energy of the cluster is released (as an example, 6 data receivers indicated by
b) shows the arrangement of the delays of the data receivers under the action of delay tracking schemes. The shading indicates the fraction of cluster energy released by the data receivers;
c) a pseudo-random sequence chip is shown.
Таким образом существенным недостатком описанного выше устройства [5] является то, что это устройство на интервале многолучевости осуществляет прием отдельных лучей и лучей кластера, используя для этого приемники данных, которые не способны выделять всю энергию кластера, что приводит к энергетическим потерям и неэффективной работе приемников данных. Thus, a significant drawback of the device described above [5] is that this device receives individual beams and beams of a cluster on the multipath interval using data receivers that are not capable of emitting all the cluster energy, which leads to energy losses and inefficient receivers data.
Известно также устройство для когерентного приема многолучевых сигналов [7, авторское свидетельство СССР N 1305892, МКИ - 4 редакция H 04 L 27/22], содержащее компенсатор помехи, блок опорного напряжения, демодулятор, блок формирования помехи, блок выделения лучей, блок вычитания, блок формирования составляющих помехи и блок восстановления параметров сигнала. Also known is a device for coherent reception of multipath signals [7, USSR author's certificate N 1305892, MKI - 4 revision H 04 L 27/22], comprising an interference compensator, a voltage reference unit, a demodulator, an interference generating unit, a beam extraction unit, a subtraction unit, a block for generating interference components and a block for recovering signal parameters.
Недостатком этого устройства [7] также является то, что оно при приеме многолучевого сигнала не способно выделять всю энергию кластера, что приводит к энергетическим потерям. The disadvantage of this device [7] is also that when it receives a multipath signal, it is not able to release all the cluster energy, which leads to energy losses.
Известно также устройство для когерентного приема многолучевых сигналов [8, авторское свидетельство СССР N 1570020, МКИ - 5 редакция H 04 L 27/22], содержащее основной и дополнительные компенсаторы помехи, основной и дополнительные блоки опорного напряжения, демодулятор, блок формирования помехи, блок выделения лучей, блок вычитающих устройств, блок формирования составляющих помехи, блок восстановления параметров сигнала, блок анализа и отключения и блок сложения лучей (сумматор). Also known is a device for coherent reception of multipath signals [8, USSR author's certificate N 1570020, MKI - 5 revision H 04 L 27/22], containing the main and additional noise cancellers, the main and additional reference voltage blocks, a demodulator, an interference generating block, a block beam extraction, a unit of subtracting devices, a block for generating interference components, a unit for recovering signal parameters, an analysis and shutdown unit and a beam addition unit (adder).
Это схемное решение, по сравнению с предыдущим, является более совершенным решением. Однако оно, также не устраняет описанный выше существенный недостаток аналогичных устройств. This circuit solution, in comparison with the previous one, is a more perfect solution. However, it also does not eliminate the significant disadvantage of similar devices described above.
Наиболее близким техническим решением для приема многолучевых сигналов по структуре схемы и обработке сигнала является приемник, осуществляющий прием в многолучевом канале [4, Ю.Б. Окунев, Л.А. Яковлев. Широкополосные системы связи с составными сигналами. Связь. - М. - 1968, с. 90] в соответствии с фиг. 4 содержит L приемников данных 1-1 - 1-L и соответственно им схем умножения 2-1 - 2-L блок определения весовых коэффициентов 3, сумматоры 4-5 и схему сравнения 6. The closest technical solution for receiving multipath signals according to the structure of the circuit and signal processing is the receiver that receives in the multipath channel [4, Yu. B. Okunev, L.A. Yakovlev. Broadband communication systems with composite signals. Communication - M. - 1968, p. 90] in accordance with FIG. 4 contains L data receivers 1-1 - 1-L and, accordingly, 2-1 - 2-L multiplication schemes for them;
В этом устройстве входной сигнал поступает на умножители 2-1 - 2-L и блок определения весовых коэффициентов 3. Затем выходные сигналы умножителей 2-1 - 2-L поступают на приемники данных 1-1 - 1-L, выходные сигналы которых поступают на сумматоры 4 и 5, а затем на схему сравнения 6, выход которой является выходом устройства. Одновременно блок определения весовых коэффициентов 3 формирует Мi - весовые коэффициенты таким образом, что большему сигналу соответствует больший коэффициент, и направляет на умножители 2-1 - 2-L.In this device, the input signal is supplied to the multipliers 2-1 - 2-L and the unit for determining the
Недостатком описанного выше устройства [4] также является то, что приемники данных не способны выделять всю энергию кластера, что приводит к энергетическим потерям и неэффективной работе приемников данных. The disadvantage of the above device [4] is also that the data receivers are not able to allocate all the cluster energy, which leads to energy losses and inefficient operation of the data receivers.
Поэтому в основу заявляемой группы изобретений, учитывая существенные недостатки аналогов и прототипов (для способа и устройства), была положена задача создания такого способа приема многолучевых сигналов и такого устройства для его реализации, которые в совокупности при использовании позволят существенно улучшить технические характеристики приемных устройств радиосвязи, используемых в условиях современного города, и, по сравнению с известными техническими решениями, обладают существенным энергетическим выигрышем. Therefore, the basis of the claimed group of inventions, given the significant disadvantages of analogues and prototypes (for the method and device), the task was to create such a method of receiving multipath signals and such a device for its implementation, which together when used will significantly improve the technical characteristics of radio receivers, used in the conditions of a modern city, and, in comparison with the well-known technical solutions, have a significant energy gain.
Эта задача достигается тем, что в способ приема многолучевых сигналов, заключающемся в том, что формируют опорный сигнал для каждого обнаруженного луча, определяют сигналы взаимной корреляции между лучом и соответствующим ему опорным сигналом на длительности каждого принимаемого символа, затем взвешивают сигналы взаимной корреляции путем умножения на весовые коэффициенты, которые формируют таким образом, чтобы большему уровню сигнала корреляции соответствовал больший коэффициент и суммируют, все взвешенные сигналы взаимной корреляции, соответствующие каждому принимаемому символу, формируя таким образом последовательность суммарных сигналов взаимной корреляции принимаемых символов, а затем используют ее для принятия решения о последовательности принимаемых символов, дополнительно вводят следующую последовательность операций: проводят поиск лучей на интервале многолучевости, проводят поиск кластеров лучей, представляющих объединенные группы из обнаруженных лучей, для которых интервал задержки между любыми двумя смежными по задержке лучами менее шага или равен шагу поиска сигнала по задержке; обнаруживают в каждом кластере луч максимальной мощности определяют его как основной луч кластера, а остальные лучи определяют как дополнительные лучи кластера; осуществляют временную подстройку опорных сигналов лучей, не входящих в кластеры, а также основных лучей кластеров таким образом, чтобы получить наибольший уровень взаимной корреляции между опорными сигналами лучей и принимаемым сигналом; осуществляют временные подстройки опорных сигналов дополнительных лучей таким образом, чтобы сохранилась разность задержек между опорными сигналами дополнительных лучей и опорными сигналами соответствующих им основных лучей. This task is achieved by the fact that in the method of receiving multipath signals, which consists in generating a reference signal for each detected beam, determine the signals of mutual correlation between the beam and its corresponding reference signal for the duration of each received symbol, then we weight the mutual correlation signals by multiplying by weighting factors, which are formed in such a way that a larger coefficient corresponds to a higher level of the correlation signal and summarize, all weighted cross-correlation signals AI corresponding to each received symbol, thus forming a sequence of total signals of mutual correlation of received symbols, and then using it to decide on the sequence of received symbols, additionally introduce the following sequence of operations: search for rays in the multipath interval, search for clusters of rays representing the combined groups of detected rays for which the delay interval between any two adjacent rays with respect to the delay is less than a step or equal on the step of searching for a signal by delay; detect in each cluster a beam of maximum power define it as the main beam of the cluster, and the remaining rays are defined as additional rays of the cluster; carry out a temporary adjustment of the reference signals of rays that are not included in the clusters, as well as the main rays of the clusters in such a way as to obtain the highest level of mutual correlation between the reference signals of the rays and the received signal; carry out temporary adjustments of the reference signals of the additional rays in such a way that the difference in the delays between the reference signals of the additional rays and the reference signals of the corresponding main rays is preserved.
Эта задача достигается также и тем, что в устройство для приема многолучевых сигналов, содержащее L приемников данных и соответственно им схем умножения, схему определения весовых коэффициентов, каждый выход которой соединен с соответствующей ему схемой умножения, сумматор и решающую схему, вход которой соединен с выходом сумматора, а выход является выходом устройства, дополнительно введены: M приемников кластера лучей и соответственно им схем умножения; схема обнаружения и анализа кластера лучей; приемник поиска; коммутатор; схема управления и соответственно введены новые связи в схему: первые два входа каждого приемника данных, каждого приемника кластера лучей и приемника поиска одновременно являются входами устройства, а второй их вход соединен с соответствующими им первыми выходами блока управления; третий вход каждого приемника кластера лучей подключен к соответствующему ему выходу коммутатора; первые входы коммутатора соединены с соответствующими им первыми выходами каждого приемника данных, второй вход - с первым выходом схемы обнаружения и анализа кластера лучей, а третий вход - со вторым выходом блока управления; третий выход блока управления соединен с третьим входом приемника поиска, а четвертый и пятый выходы - соответственно с первым и вторым входами схемы обнаружения и анализа кластера лучей, при этом первый и второй входы блока управления соответственно подключены к первому выходу приемника поиска и второму выходу схемы обнаружения и анализа кластера лучей; оба выходы приемника поиска соединены с третьим и четвертым входами схемы обнаружения и анализа кластера лучей; выход каждого приемника данных одновременно соединен с соответствующими ему третьим входом блока управления, входом схемы определения весовых коэффициентов и умножителем; выход каждого приемника кластера лучей одновременно соединен с соответствующими ему входом схемы определения весовых коэффициентов и умножителем; выход каждого умножителя соединен с соответствующим ему входом сумматора. This task is also achieved by the fact that in the device for receiving multipath signals, containing L data receivers and, accordingly, multiplication schemes, a weighting coefficient determination circuit, each output of which is connected to its corresponding multiplication circuit, an adder and a decision circuit, the input of which is connected to the output the adder, and the output is the output of the device, additionally introduced: M receivers of the cluster of rays and, accordingly, the multiplication schemes; ray cluster detection and analysis scheme; Search receiver switch; the control circuit and, accordingly, new connections are introduced into the circuit: the first two inputs of each data receiver, each cluster of rays and the search receiver are both inputs of the device, and their second input is connected to the corresponding first outputs of the control unit; the third input of each receiver of the cluster of rays is connected to the corresponding output of the switch; the first inputs of the switch are connected to the corresponding first outputs of each data receiver, the second input to the first output of the ray cluster detection and analysis circuit, and the third input to the second output of the control unit; the third output of the control unit is connected to the third input of the search receiver, and the fourth and fifth outputs, respectively, with the first and second inputs of the detection and analysis cluster of rays, while the first and second inputs of the control unit are respectively connected to the first output of the search receiver and the second output of the detection circuit and ray cluster analysis; both outputs of the search receiver are connected to the third and fourth inputs of the beam cluster detection and analysis circuit; the output of each data receiver is simultaneously connected to the corresponding third input of the control unit, the input of the circuit for determining weight coefficients and a multiplier; the output of each receiver of the cluster of rays is simultaneously connected to the corresponding input of the circuit for determining the weighting coefficients and a multiplier; the output of each multiplier is connected to the corresponding adder input.
Сопоставительный анализ заявляемого способа с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается наличием новой существенной последовательности операций, которые позволяют получить новый технический эффект от использования способа - осуществлять прием многолучевого сигнала с максимальной эффективностью. A comparative analysis of the proposed method with the prototype shows that the inventive method is characterized by the presence of a new substantial sequence of operations that allow you to get a new technical effect from using the method - to receive a multipath signal with maximum efficiency.
Кроме того, сопоставительный анализ заявляемого способа с другими известными в данной области аналогичными решениями [1-3] не позволил выявить признаки, заявленные в отличительной части формулы изобретения. Это позволяет сделать вывод о том, что техническое решение отвечает критериям "существенные отличия", "неочевидность" и соответствует изобретательскому уровню. In addition, a comparative analysis of the proposed method with other similar solutions known in the art [1-3] did not reveal the features claimed in the characterizing part of the claims. This allows us to conclude that the technical solution meets the criteria of "significant differences", "non-obviousness" and corresponds to the inventive step.
Сопоставительный анализ с прототипом заявляемого устройства показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых существенных признаков, а именно, введены M приемников кластера, которые обеспечивают прием M лучей кластера; введен приемник поиска, который последовательно просматривает интервал многолучевости, при этом на каждом шаге проводится операция обнаружения сигнала; введен блок управления, который выдает на приемник поиска последовательность команд, задающих временные сдвиги его генератору псевдослучайной последовательности, по этим командам псевдослучайная последовательность приемника поиска последовательно на величину, длительностью менее одного чипа или равную одному чипу, сдвигается влево, а затем вправо (т. е. запаздывает и опережает) относительно псевдослучайной последовательности приемника данных; введена схема обнаружения и анализа кластера лучей; а также соответственно введены новые связи, которые в совокупности с другими устройствами схемы позволили получить принципиально новый технический эффект, а именно вести поиск лучей и поиск кластеров лучей на интервале многолучевости, а также вести прием обнаруженных отдельных лучей и кластеров лучей с максимальной эффективностью. A comparative analysis with the prototype of the claimed device shows that the claimed device is distinguished by the presence of new significant features, namely, M cluster receivers are introduced that provide reception of the M rays of the cluster; a search receiver has been introduced that sequentially looks through the multipath interval, and at each step, a signal detection operation is performed; a control unit has been introduced that gives to the search receiver a sequence of commands specifying time offsets to its pseudo-random sequence generator; according to these commands, the pseudo-random sequence of the search receiver sequentially shifts to the left and then to the right by an amount less than one chip or one chip (i.e. . late and ahead) relative to the pseudo-random sequence of the data receiver; a ray cluster detection and analysis scheme has been introduced; and, accordingly, new connections were introduced, which, together with other devices of the circuit, made it possible to obtain a fundamentally new technical effect, namely, to search for rays and search for cluster of rays in the multipath interval, as well as to receive detected individual rays and cluster of rays with maximum efficiency.
Таким образом, сопоставительный анализ заявляемого устройства с прототипом показывает, что заявляемое устройство обладает новизной. Thus, a comparative analysis of the inventive device with the prototype shows that the inventive device has novelty.
Сопоставительный анализ заявляемого устройства с другими известными техническими решениями [5-8] , доступными авторам, показывает, что признаки, заявленные в отличительной части формулы, не обнаружены. Следовательно, заявляемое устройство приема многолучевых сигналов отвечает критериям: "новизна", "существенные отличия", "неочевидность" и соответствует изобретательскому уровню. A comparative analysis of the claimed device with other known technical solutions [5-8], available to the authors, shows that the features stated in the distinctive part of the formula are not found. Therefore, the inventive device for receiving multipath signals meets the criteria: "novelty", "significant differences", "non-obviousness" and corresponds to the inventive step.
Изобретение поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 показаны для способа-аналога: а) распределение плотности мощности лучей принимаемого сигнала; б) чип псевдослучайной последовательности. In FIG. 1 are shown for the analogous method: a) the distribution of the power density of the rays of the received signal; b) a pseudo-random sequence chip.
На фиг. 2 показаны: а) распределение плотности мощности лучей при кластерной многолучевости; б) распределение плотности мощности отдельных лучей при обычной многолучевости; в) показан чип псевдослучайной последовательности. In FIG. 2 shows: a) the distribution of the power density of rays in cluster multipath; b) the distribution of the power density of individual beams with conventional multipath; c) a pseudo-random sequence chip is shown.
На фиг. 3 показаны для устройства-аналога: а) распределение плотности мощности лучей в кластере и расстановка задержек приемников данных (обозначенные номерами с 1 по 6), при которой выделяется вся энергия кластера. Стрелками показаны направления смещения задержек приемников данных под воздействием схем слежения за задержкой; б) расстановка задержек приемников данных под действием схем слежения за задержкой. Штриховкой показана доля энергии кластера, выделяемая приемниками данных; в) показан чип псевдослучайной последовательности. In FIG. Figure 3 shows for an analog device: a) the distribution of the power density of the rays in the cluster and the arrangement of the delays of the data receivers (indicated by
На фиг. 4 представлена блок-схема приемника, осуществляющего прием в многолучевом канале (прототип). In FIG. 4 shows a block diagram of a receiver receiving in a multipath channel (prototype).
На фиг. 5 изображена схема устройства приема многолучевых сигналов (заявляемое устройство). In FIG. 5 shows a diagram of a device for receiving multipath signals (the claimed device).
На фиг. 6 - схема приемника данных (приведена в качестве примера для понимания принципа работы устройства). In FIG. 6 is a diagram of a data receiver (shown as an example for understanding the principle of operation of the device).
На фиг. 7 - схема приемника кластера лучей (приведена в качестве одного из вариантов исполнения для практической реализации). In FIG. 7 is a diagram of a receiver of a cluster of rays (shown as one embodiment for practical implementation).
На фиг. 8 - схема обнаружения и анализа кластера лучей (приведена в качестве одного из вариантов исполнения для практической реализации). In FIG. 8 is a diagram for detecting and analyzing a cluster of rays (shown as one embodiment for practical implementation).
На фиг. 9 - схема приемника поиска (приведена в качестве примера для понимания работы заявляемого устройства). In FIG. 9 is a diagram of a search receiver (shown as an example for understanding the operation of the claimed device).
На фиг. 10 - схема блока управления (приведена в качестве примера одного из вариантов исполнения для практической реализации заявляемого устройства приема многолучевых сигналов). In FIG. 10 is a diagram of a control unit (shown as an example of one embodiment for practical implementation of the inventive device for receiving multipath signals).
Блок-схема приемника, осуществляющего прием в многолучевом канале (прототип) в соответствии с фиг. 4 содержит L приемников данных 1-1 - 1-L и соответственно им схем умножения 2-1 - 2-L схему определения весовых коэффициентов 3, каждый выход которой соединен с соответствующей ему схемой умножения 2-1 - 2-L, сумматоры 4 и 5 и решающую схему 6. Block diagram of a receiver receiving in a multipath channel (prototype) in accordance with FIG. 4 contains L data receivers 1-1 - 1-L and, correspondingly, 2-1 - 2-
Устройство приема многолучевых сигналов в соответствии с фиг. 5 (заявляемое техническое решение) содержит L приемников данных 1-1 - 1-L и соответственно им схем умножения 2-1 - 2-L, схему определения весовых коэффициентов 3, каждый выход которой соединен с соответствующей ему схемой умножения 2-1 - 2-L, сумматор 4 и решающую схему 5, вход которой соединен с выходом сумматора 4, а выход является выходом устройства. Кроме того, устройство содержит M приемников кластера лучей 6-1 - 6-M и соответственно им схем умножения 7-1 - 7-M, схему обнаружения и анализа кластера лучей 8, приемник поиска 9, коммутатор 10 и блок управления 11, при этом первые два входа каждого приемника, данных 1-1 - 1-L, каждого приемника кластера лучей 6-1 - 6-M и приемника поиска 9 одновременно являются входами устройства, второй их вход соединен с соответствующими им первыми выходами блока управления 11, третий вход каждого приемника кластера лучей 6-1 - 6-M подключен к соответствующему ему выходу коммутатора 10, первые входы которого соединены с соответствующими им первыми выходами каждого приемника данных 1-1 - 1-L, второй вход - с первым выходом схемы обнаружения и анализа кластера лучей 8, а третий вход - со вторым выходом блока управления 11, третий, четвертый и пятый выходы которого соответственно соединены с третьим входом приемника поиска 9 и первым и вторым входами схемы обнаружения и анализа кластера лучей 8, при этом первый и второй входы блока управления 11 соответственно подключены к первому выходу приемника поиска 9 и второму выходу схемы обнаружения и анализа кластера лучей 8, причем оба выхода приемника поиска 9 соединены с третьим и четвертым входами схемы обнаружения и анализа кластера лучей 8, а второй выход каждого приемника данных 1-1 - 1-L одновременно соединен с соответствующими ему третьим входом блока управления 11, входом схемы определения весовых коэффициентов 3 и умножителем 2-1 - 2-L, выход каждого приемника кластера лучей 6-1 - 6-M, одновременно соединен с соответствующими ему входом схемы определения весовых коэффициентов 3 и умножителем 7-1 - 7-M, при этом выход каждого умножителя 2-1 - 2-L и 7-1 - 7-M соединен с соответствующим ему входом сумматора 4. A multipath signal receiving device according to FIG. 5 (the claimed technical solution) contains L data receivers 1-1 - 1-L and, accordingly, 2-1 - 2-L multiplication schemes, a weighting
Приемник данных (1-1 - 1-L выполнен по одному из известных вариантов построения функциональных схем цифровых радиоприемных систем, описанных [6, Цифровые радиоприемные системы. Под pед. М.И. Жодзишского. М. - "Радио и связь". 1990, с. 25 - 27]. Схема приемника доработана авторами для практической реализации в структуре заявляемого устройства для приема многолучевых сигналов [дополнительно введены в приемник данных схема управления и регистр] и приведена как один из вариантов исполнения в качестве примера. The data receiver (1-1 - 1-L is made according to one of the well-known options for constructing functional diagrams of digital radio receiving systems described [6, Digital radio receiving systems. Edited by MI Zhodzishsky. M. - "Radio and communications". 1990 , pp. 25 - 27]. The receiver circuit is finalized by the authors for practical implementation in the structure of the inventive device for receiving multipath signals [an additional control circuit and register are introduced into the data receiver] and is given as an example of one embodiment.
Приемник данных 1-1 - 1-L в соответствии с фиг. 6 содержит: фильтр 12, аналого-цифровой преобразователь 13, синтезатор несущей частоты 14, первый 15 и второй 16 умножители, первый 17 и второй 18 накопители, микроЭВМ 19, схему управления 20, синтезатор тактовой частоты 21, генератор псевдослучайной последовательности 22, регистр 23 и схему слежения за задержкой 24, при этом вход фильтра 12 является входом этого устройства, а выход соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя 13, вторые два входа которого соединены с синтезатором несущей частоты 14, а первый и второй выходы его одновременно соединены соответственно с первым входом первого умножителя 15, первым входом второго умножителя 16 и первыми входами схемы слежения за задержкой 24, при этом вторые входы первого 15 и второго 16 умножителей соединены с первым выходом генератора псевдослучайной последовательности 22, а выходы умножителей 15 и 16 соответственно подключены к первым входам первого 17 и второго 18 накопителей, выходы которых соединены с первым и вторым входами микроЭВМ 19, а вторые входы накопителей 17 и 18 соединены с первым выходом схемы управления 20, вход которой является входом управляющего сигнала, а второй выход ее подключен к первому входу генератора псевдослучайной последовательности 22, второй вход которого соединен с выходом синтезатора тактовой частоты 21, а выходы его соединены с входом регистра 23 и вторым входом схемы слежения за задержкой 24, выходы которой подключены к третьим входам микроЭВМ 19, один выход которой является выходом устройства, второй выход соединен с синтезатором несущей частоты 14, а третий выход - с синтезатором тактовой частоты 21. Data receiver 1-1 to 1-L in accordance with FIG. 6 contains: filter 12, analog-to-digital converter 13, carrier frequency synthesizer 14, first 15 and second 16 multipliers, first 17 and second 18 drives, microcomputers 19, control circuit 20, clock synthesizer 21, pseudo-random sequence generator 22, register 23 and a delay tracking circuit 24, wherein the input of the filter 12 is the input of this device, and the output is connected to the first input of the analog-to-digital converter 13, the second two inputs of which are connected to the synthesizer of the carrier frequency 14, and the first and second outputs simultaneously with are connected respectively with the first input of the first multiplier 15, the first input of the second multiplier 16 and the first inputs of the delay tracking circuit 24, while the second inputs of the first 15 and second 16 multipliers are connected to the first output of the pseudo-random sequence generator 22, and the outputs of the multipliers 15 and 16 are respectively connected to the first inputs of the first 17 and second 18 drives, the outputs of which are connected to the first and second inputs of the microcomputer 19, and the second inputs of the drives 17 and 18 are connected to the first output of the control circuit 20, the input of which is I input the control signal, and its second output is connected to the first input of the pseudo-random sequence generator 22, the second input of which is connected to the output of the clock synthesizer 21, and its outputs are connected to the input of the register 23 and the second input of the delay monitoring circuit 24, the outputs of which are connected to the third inputs of the microcomputer 19, one output of which is the output of the device, the second output is connected to the synthesizer of the carrier frequency 14, and the third output to the synthesizer of the clock frequency 21.
Введение в приемник данных схемы управления 20 и регистра 23 вызвано следующей необходимостью. The introduction of the control circuit 20 and the register 23 into the data receiver is caused by the following necessity.
Схема управления 20 по сигналу с блока управления 11 осуществляет временной сдвиг генератора псевдослучайной последовательности 22 так, чтобы опорная псевдослучайная последовательность по времени совпадала с принимаемым сигналом. После сдвига генератора псевдослучайной последовательности 22, схема управления 20 формирует периодический сигнал, по которому микроЭВМ 19 считывает выходные данные с накопителей 17 и 18, а затем эти накопители устанавливаются в начальное состояние (обнуляются). The control circuit 20, upon a signal from the
С помощью регистра 23 формируются сдвинутые относительно друг друга на величину, равную длительности менее одного чипа (например, 1/2 чипа) или длительности одного чипа, копии опорного сигнала. With the help of register 23, shifted relative to each other by an amount equal to the duration of less than one chip (for example, 1/2 chip) or the duration of one chip, a copy of the reference signal are formed.
Схема приемника кластера лучей (6-1 - 6-M) предложена как один из вариантов исполнения и приведена в качестве примера использования. Приемник кластера лучей в соответствии с фиг. 7 содержит фильтр 25, аналого-цифровой преобразователь 26, синтезатор несущей частоты 27, первый 28 и второй 29 умножители, первый 30 и второй 31 накопители, микроЭВМ 32 и схему управления 33, при этом вход фильтра 25 является входом устройства, выход его соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя 26, вторые два входа которого соединены с синтезатором несущей частоты 27, а первый и второй выходы его соединены соответственно с первыми входами первого 28 и второго 29 умножителей, вторые входы которых подключены к коммутатору 10, а выходы соответственно к первым входам первого 30 и второго 31 накопителей, вторые входы которых соединены с выходом схемы управления 33, вход которой является входом управляющего сигнала, а выходы накопителей 30 и 31 - соответственно к первому и второму входам микроЭВМ 32, один выход которой является выходом устройства, а второй выход соединен с входом синтезатора несущей частоты 27. Схема обнаружения и анализа кластера лучей 8 предложена как один из вариантов исполнения и приведена в качестве примера использования. Схема обнаружения и анализа кластера лучей в соответствии с фиг. 8 содержит Q регистров 34-1 - 34-Q, мультиплексор 35, схему управления 36, первую 37, вторую 38 и третью 39 схемы сравнения, первый 40 и второй 41 счетчики и логический элемент ИЛИ 42, при этом входы регистров 34-1 - 34-Q и первый вход схемы управления 36 являются входами устройства, выходы регистров 34-1 - 34-Q соединены с соответствующими им первыми входами мультиплексора 35, второй вход которого подключен к первому выходу схемы управления 36, а выход мультиплексора 35 - с первым входом первой схемы сравнения 37, второй вход которой является входом порогового сигнала, а выход ее - одновременно соединен с первыми входами первого 40 и второго 41 счетчиков и вторым входом схемы управления 36, третий вход которой является входом управляющего сигнала, а два выхода которой соответственно соединены со вторыми входами первого 40 и второго 41 счетчиков, выходы которых одновременно являются первым выходом устройства на коммутатор 10 и соединены с входами второй 38 и третьей 39 схем сравнения, выходы которых соединены с логическим элементом ИЛИ 42, выход которого является вторым выходом устройства. The receiver cluster cluster scheme (6-1 - 6-M) is proposed as one of the embodiments and is given as an example of use. A beam cluster receiver in accordance with FIG. 7 contains a
Схема приемника поиска 9 приведена в качестве примера исполнения и в соответствии с фиг. 9 содержит: K-квадратурных корреляторов 43-1 - 43-K, генератор псевдослучайной последовательности 44, схему формирования порога 45, схему управления 46 и мультиплексор 47, при этом первые два входа каждого квадратурного коррелятора 43-1 - 43-K и схемы формирования порога 45 являются входами устройства, второй вход каждого квадратурного коррелятора 43-1 - 43-K соединен с соответствующим ему выходом генератора псевдослучайных последовательностей 44, третий вход каждого квадратурного коррелятора 43-1 - 43-K соединен с соответствующим ему одним выходом схемы управления 46, другой выход которой соединен с генератором псевдослучайных последовательностей 44, при этом вход схемы управления 46 является входом управляющего сигнала, выход схемы формирования порога 45 является выходным сигналом порога, а выход каждого квадратурного коррелятора 43-1 - 43-K соответственно соединен с первым и вторым входами мультиплексора 47, а выход является выходом устройства. The
Блок управления 11 приведен в качестве примера исполнения для практической реализации устройства. Блок управления 11 в соответствии с фиг. 10 содержит схемы выбора максимума 48 и выбора минимума 49, мультиплексор 50, схему сравнения 51, схему управления сдвигами приемников 52 и схему управления обнаружением кластера лучей 53, при этом вход схемы выбора максимума 48 и первые входы мультиплексора 50 являются входами устройства, выход мультиплексора 50 соединен с входом схемы выбора минимума 49, выход которой соединен с одним входом схемы сравнения 51, другой вход которой соединен с выходом схемы выбора максимума 48, а выход схемы сравнения 51 подключен к схеме управления сдвигами приемников 52, первые выходы которой являются первыми выходами устройства, второй выход которой соединен со вторым входом мультиплексора 50, а третий выход - с первым входом схемы управления обнаружением кластера лучей 53, второй вход которой является входом сигнала обнаружения кластера лучей, а выходы ее являются вторыми выходами устройства. The
Способ приема многолучевых сигналов осуществляют следующим образом (используя устройство, изображенное на фиг. 5). The method of receiving multipath signals is as follows (using the device shown in Fig. 5).
Входной сигнал поступает на входы L приемников данных 1-1 - 1-L, где формируют опорный сигнал для каждого обнаруженного луча. Определяют сигналы взаимной корреляции между лучом и соответствующим ему опорным сигналом на длительности каждого принимаемого символа. The input signal is fed to the inputs L of the data receivers 1-1 - 1-L, where a reference signal is generated for each detected beam. The cross-correlation signals between the beam and its corresponding reference signal are determined over the duration of each received symbol.
При этом определение сигнала корреляции входного сигнала с опорным сигналом может осуществляться когерентным и не когерентным способом. In this case, the determination of the correlation signal of the input signal with the reference signal can be carried out in a coherent and non-coherent way.
В случае когерентного определения корреляции, оценка фазы известна, и корреляция равна интегралу от произведения входного и опорного сигналов. Интегрирование производят на длительность принимаемого символа. In the case of a coherent determination of the correlation, the phase estimate is known, and the correlation is equal to the integral of the product of the input and reference signals. Integration is carried out for the duration of the received symbol.
В случае некогерентного определения корреляции, фаза принимаемого сигнала не известна. Поэтому в начале определяется синфазная и квадратурная составляющие входного сигнала, а уже затем определяются интегралы от произведений квадратурных составляющих на опорный сигнал. Коррекция равна корню квадратному из суммы квадратов полученных интегралов. In the case of incoherent correlation determination, the phase of the received signal is not known. Therefore, the in-phase and quadrature components of the input signal are determined at the beginning, and then the integrals of the products of the quadrature components and the reference signal are determined. The correction is equal to the square root of the sum of the squares of the resulting integrals.
Выходные сигналы приемников данных 1-1 - 1-L поступают на схемы умножения 2-1 - 2-L, где взвешивают сигналы взаимной корреляции путем умножения их на весовые коэффициенты, сформированные блоком определения весовых коэффициентов 3. Суммируют сумматором 4 все взвешенные сигналы корреляции, соответствующие каждому принимаемому символу, формируя таким образом последовательность суммарных сигналов корреляции принимаемых символов. При этом весовые коэффициенты формируют таким образом, что большему уровню сигнала корреляции соответствует больший коэффициент, и подают на вход решающей схемы 5, где используют последовательность суммарных сигналов корреляции для принятия решения о последовательности информационных символов. The output signals of the data receivers 1-1 - 1-L are fed to the multiplication schemes 2-1 - 2-L, where the cross-correlation signals are weighed by multiplying them by the weights generated by the unit for determining the
Алгоритм принятия решения о последовательности принимаемых символов определяется размером алфавита сообщения и способом обработки сигнала. The decision-making algorithm for the sequence of received symbols is determined by the size of the message alphabet and the signal processing method.
Так, например, если используется m-ичный алфавит, то истинным считается максимальный из принятых сигналов. So, for example, if the m-ary alphabet is used, then the maximum of the received signals is considered true.
В случае когерентного приема бинарного сигнала:
- принятым считается единичный символ, если суммарный сигнал корреляции больше нуля;
- принятым считается нулевой символ, если суммарный сигнал корреляции меньше нуля.In the case of coherent reception of a binary signal:
- a single symbol is considered accepted if the total correlation signal is greater than zero;
- the null symbol is considered accepted if the total correlation signal is less than zero.
Поиск отдельных лучей на интервале многолучевости осуществляют приемником поиска 9, который последовательно просматривает интервал многолучевости. Максимальный из обнаруженных сигналов поступает на блок управления 11, где сравнивается с минимальным выходным сигналом соответствующего приемника данных. Если максимальный сигнал приемника поиска 9 больше минимального выходного сигнала одного из приемников данных 1-1 - 1-L, то этот приемник данных переходит на обработку луча, выделенного приемником поиска. Для этого блок управления 11 выдает на соответствующий приемник данных 1-1 - 1L сигнал, по которому осуществляют перестройку генератора псевдослучайных последовательностей этого приемника, обеспечивающую прием выделенного луча. The search for individual rays in the multipath interval is carried out by the
Проводят на интервале многолучевости поиск кластеров лучей, представляющих объединенные группы из обнаруженных лучей, для которых интервал задержки между любыми двумя смежными по задержке лучами менее шага или равен шагу поиска сигнала по задержке. Обнаруживают в каждом кластере луч максимальной мощности и определяют его как основной луч кластера, а остальные лучи определяют как дополнительные лучи кластера. Эти операции реализуют следующим образом. In the multipath interval, a search is made for clusters of rays representing the combined groups of detected rays for which the delay interval between any two adjacent rays with a delay of less than a step or equal to the search step of the signal by delay. A maximum power beam is detected in each cluster and determined as the main beam of the cluster, and the remaining rays are determined as additional rays of the cluster. These operations are implemented as follows.
После захвата приемником данных 1-1 - 1-L сигнала отдельного луча, проводят проверку наличия у этого луча кластера лучей. Для этого блок управления 11 выдает на приемник поиска 9 последовательность команд, задающих временные сдвиги его генератору псевдослучайных последовательностей. По этим командам псевдослучайная последовательность приемника поиска 9 последовательно на величину, менее длительности одного чипа или равную одному чипу, сдвигается влево, а затем вправо (запаздывает и опережает) относительно псевдослучайной последовательности приемника данных. After the receiver captures the data 1-1 - 1-L of the signal of an individual beam, check for the presence of a cluster of rays in this beam. To this end, the
Влево псевдослучайная последовательность приемника поиска 9 сдвигается на Qn чипов, а вправо на Qm чипов.To the left, the pseudo-random sequence of the
Всего для просмотра временных сдвигов (Q = Qn + Qm) псевдослучайных последовательностей потребуется Q/K параллельных временных сдвигов K корреляторов приемника поиска 9.In total, to view the time shifts (Q = Q n + Q m ) of pseudo-random sequences, Q / K parallel time shifts of K correlators of the
При каждом сдвиге происходит накопление сигнала в корреляторах приемника поиска 9. At each shift, the signal accumulates in the correlators of the
В схеме обнаружения и анализа кластера лучей 8 выходные значения корреляторов приемника поиска 9 сравниваются с порогом, сформированным в приемнике поиска 9. Превышение порога означает обнаружение сигнала. In the detection and analysis scheme of the cluster of
Если при временном сдвиге на один чип вправо или влево происходит обнаружение сигнала, то это означает обнаружение кластера лучей. If a signal is detected during a temporary shift by one chip to the right or left, then this means the detection of a cluster of rays.
Если обнаружен кластер Q лучей, то схема обнаружения и анализа кластера лучей 8 выдает на блок управления 11 сигнал обнаружения кластера лучей, а на коммутатор 10 его размер. Размер кластера определяется двумя величинами: числом правых и числом левых сдвигов (Qn и Qm).If a cluster of Q rays is detected, then the detection and analysis of the cluster of
Затем осуществляют временную подстройку опорных сигналов лучей, не входящих в кластеры, а также основных лучей кластеров таким образом, чтобы получить наибольший уровень взаимной корреляции между опорными сигналами лучей и принимаемым сигналом, осуществляют временные подстройки опорных сигналов дополнительных лучей таким образом, чтобы сохранилась разность задержек между опорными сигналами дополнительных лучей и опорными сигналами соответствующих им основных лучей. Эти операции осуществляют следующим образом. Then, the reference signals of the rays that are not included in the clusters are temporarily tuned, as well as the main rays of the clusters in such a way as to obtain the highest level of mutual correlation between the reference signals of the rays and the received signal, and the reference signals of the additional rays are temporarily tuned so that the delay difference between reference signals of additional rays and reference signals of the corresponding main rays. These operations are as follows.
По сигналу обнаружения кластера лучей, блок управления 11 устанавливает коммутатор 10 таким образом, что опорные сигналы с приемника данных 1-1 - 1-L, относительно опорного сигнала которого обнаружен кластер лучей, поступают на M-приемников кластера лучей 6-1 - 6-M. Причем каждому обнаруженному кластеру лучей соответствует опорный сигнал приемника данных, по времени эти сигналы совпадают. According to the detection signal of the cluster of rays, the
Далее осуществляют формирование весовых коэффициентов таким образом, что большему уровню сигнала корреляции соответствует больший коэффициент. Эти операции способа осуществляют следующим образом. Next, weighting coefficients are formed in such a way that a larger coefficient corresponds to a higher correlation signal level. These operations of the method are as follows.
Выходные сигналы приемников кластера лучей 6-1 - 6-M поступают на схемы умножения 7-1 - 7-M, где умножаются на весовые коэффициенты, которые формирует блок определения весовых коэффициентов 3 таким образом, что большему уровню сигнала корреляции соответствует больший коэффициент. Затем суммируют в сумматоре 4 все взвешенные сигналы взаимной корреляции, соответствующие каждому принимаемому символу, формируя таким образом последовательность суммарных сигналов взаимной корреляции принимаемых символов, и подают на вход решающей схемы 5 для принятия решения о последовательности принимаемых символов. The output signals of the receivers of the cluster of beams 6-1 - 6-M are fed to the multiplication schemes 7-1 - 7-M, where they are multiplied by the weights, which forms the unit for determining the
Устройство приема многолучевых сигналов (устройство для реализации способа) в соответствии с фиг. 5 работает следующим образом. Входной сигнал поступает на входы L приемников данных 1-1 - 1-L и приемник поиска 9, при этом каждый приемник данных обрабатывает отдельный луч (один из L лучей). Выходные сигналы приемников данных 1-1 - 1-L поступают на схемы умножения 2-1 - 2-L где умножаются на весовые коэффициенты, которые формирует блок определения весовых коэффициентов 3 таким образом, что большему сигналу соответствует больший коэффициент. Затем выходные сигналы схем умножения суммируются сумматором 4 и подаются на вход решающей схемы 5, которая принимает решение о принятом информационном сигнале и выход которой является выходом устройства. Приемник поиска 9 последовательно просматривает интервал многолучевости, при этом на каждом шаге проводится операция обнаружения сигнала. Максимальный из обнаруженных сигналов поступает на блок управления 11, где сравнивается с минимальным выходным сигналом соответствующего приемника данных. Если максимальный сигнал приемника поиска 9 больше минимального выходного сигнала одного из приемников данных, то этот приемник данных переходит на обработку луча, выделенного приемником поиска. Для этого блок управления 11 выдает на соответствующий приемник данных 1-1 - 1-L сигнал, по которому осуществляется перестройка генератора псевдослучайных последовательностей этого приемника, обеспечивающая прием выделенного луча. A multipath signal receiving device (device for implementing the method) in accordance with FIG. 5 works as follows. The input signal is fed to the inputs of L data receivers 1-1 - 1-L and the
После захвата приемником данных 1-1 - 1-L сигнала отдельного луча производится проверка наличия у него кластера лучей. Для этого блок управления 11 выдает на приемник поиска 9 последовательность команд, задающих временные сдвиги его генератору псевдослучайных последовательностей. По этим командам псевдослучайная последовательность приемника поиска 9 последовательно на величину, длительностью менее одного чипа или равную одному чипу, сдвигается влево, а затем вправо (запаздывает и опережает) относительно псевдослучайной последовательности приемника данных 1-1 - 1-L. After the receiver captures the data 1-1 - 1-L of the signal of an individual beam, it checks to see if it has a cluster of rays. To this end, the
Влево псевдослучайная последовательность приемника поиска 9 сдвигается на Qn чипов, а вправо на Qm чипов.To the left, the pseudo-random sequence of the
Всего для просмотра временных сдвигов (Q = Qn + Qm) псевдослучайных последовательностей потребуется Q/K параллельных временных сдвигов K корреляторов приемника поиска 9.In total, to view the time shifts (Q = Q n + Q m ) of pseudo-random sequences, Q / K parallel time shifts of K correlators of the
При каждом сдвиге происходит накопление сигнала в корреляторах приемника поиска 9. At each shift, the signal accumulates in the correlators of the
В схеме обнаружения и анализа кластера лучей 8 выходные значения корреляторов приемника поиска 9 сравниваются с порогом, сформированным в приемнике поиска 9. Превышение порога означает обнаружение сигнала. In the detection and analysis scheme of the cluster of
Если при временном сдвиге на величину, длительностью менее одного чипа или равную одному чипу, происходит обнаружение сигнала, то это означает обнаружение кластера лучей. If a signal is detected during a time shift of less than one chip or equal to one chip, then this means that a cluster of beams is detected.
Если обнаружен кластер Q лучей, то схема обнаружения и анализа кластера лучей выдает на блок управления 11 сигнал обнаружения кластера лучей, а на коммутатор 10 его размер. Размер кластера лучей определяется двумя величинами: числом правых и числом левых сдвигов (Qn и Qm).If a cluster of Q rays is detected, the detection and analysis of the cluster of rays generates a ray cluster detection signal to the
По сигналу обнаружения кластера лучей блок управления 11 устанавливает коммутатор 10 таким образом, что опорные сигналы с приемника данных 1-1 - 1-L, относительно опорного сигнала которого обнаружен кластер лучей, поступают на M-приемников кластера лучей 6-1 - 6-M. Причем каждому обнаруженному кластеру лучей соответствует опорный сигнал приемника данных, по времени эти сигналы совпадают. Based on the detection signal of the cluster of beams, the
Выходные сигналы приемников кластера лучей 6-1 - 6-M умножаются на весовые коэффициенты, которые формируются таким образом, что большему сигналу соответствует больший коэффициент. Затем выходные сигналы суммируются сумматором 4 и подаются на вход решающей схемы 5. The output signals of the receivers of the cluster of beams 6-1 - 6-M are multiplied by weighting factors, which are formed in such a way that a larger coefficient corresponds to a larger signal. Then the output signals are summed by the
Схема обнаружения и анализа кластера лучей 8 в соответствии с фиг. 8 работает следующим образом. The detection and analysis circuit of the cluster of
Выходные сигналы приемника поиска 9 по сигналам с блока управления 11 последовательно записываются в регистры 34-1 - 34-Q. Затем по сигналу с блока управления 11 схема управления 36 формирует команды, по которым последовательно переключается мультиплексор 35, и его выходные значения сравниваются с порогом. Если порог превышен, то значение одного из двух счетчиков 40 или 41 увеличивается на единицу, причем в первый счетчик 40 записывается число превышений порога, соответствующих левым сдвигам генератора псевдослучайных последовательностей приемника поиска, а во второй 41 - правым сдвигам. The output signals of the
Если порог не превышен, то схема управления 36 переходит от анализа левых сдвигов к анализу правых. Если порог не превышен на каком-то правом сдвиге, то анализ данного кластера лучей заканчивается. If the threshold is not exceeded, then the
Затем числа, записанные в счетчиках 40 и 41, поступают на выход устройства и схемы сравнения с нулем 38 и 39. При этом, если хотя бы одно из двух чисел не равно нулю, на выход устройства поступает сигнал обнаружения кластера лучей. Then, the numbers recorded in the
Приемник поиска 9 в соответствии с фиг. 9 работает следующим образом.
Входной сигнал поступает одновременно на K параллельных квадратурных корреляторов 43-1 - 43-K, где перемножается с опорными сигналами, сформированными генератором псевдослучайной последовательности 44, а затем результаты перемножения накапливаются. The input signal is fed simultaneously to K parallel quadrature correlators 43-1 to 43-K, where it is multiplied with the reference signals generated by the pseudo-random sequence generator 44, and then the multiplication results are accumulated.
Выходные данные квадратурных корреляторов 43-1 - 43-K через схему мультиплексора 47 поступают на выход приемника поиска 9. The output of the quadrature correlators 43-1 - 43-K through the
Схема управления 46 по сигналу с блока управления 11 осуществляет временной сдвиг генератора псевдослучайной последовательности 44 и соответственно со сдвигом обнуляет квадратурные корреляторы 43-1 - 43-K. The control circuit 46, upon a signal from the
Схема формирования порога 45 формирует порог для обнаружения кластера лучей. The
Блок управления 11 в соответствии с фиг. 10 работает следующим образом. The
Выходные значения приемника поиска 9 поступают на схему выбора максимума 48, а выходные значения приемников данных 1-1 - 1-L через мультиплексор 50 - на схему выбора минимума 49. The output values of the
Если максимальное значение приемника поиска 9 больше минимального значения приемников данных 1-1 - 1-L, то схема сравнения 51 выдает команду на схему управления сдвигами приемников 52. По этой команде схема управления сдвигами приемников 52 выдает команду на приемник данных с минимальным значением на выходе и устанавливает сдвиг его генератора псевдослучайной последовательности 22, равный сдвигу генератора псевдослучайной последовательности 44 приемника поиска 9 с максимальным значением на выходе. If the maximum value of the
Со схемы управления сдвигами приемников 52 на выход схемы управления обнаружением кластера лучей 53 поступают сигналы, определяющие временные сдвиги приемника поиска 9 и моменты считывания его квадратурных корреляторов 43-1 - 43-K. From the shift control circuit of the receivers 52, signals are output to the output of the beam cluster detection control circuit 53, which determine the time shifts of the
Со схемы управления сдвигами приемников 52 выдается также сигнал на схему управления обнаружением кластера лучей 53, по которому проводится следующая процедура обнаружения кластеров. From the shift control circuit of the receivers 52, a signal is also output to the beam cluster detection control circuit 53, through which the following cluster detection procedure is carried out.
Вначале выдается Q команд на схему обнаружения и анализа кластера лучей 8, по которым осуществляется запись выходных значений приемника поиска 9 в ее регистры 34-1 - 34-Q. Затем выдается команда на проведение обнаружения кластера лучей. First, Q commands are issued to the detection and analysis circuit of the cluster of
Если кластер лучей обнаружен, то на вход схемы управления обнаружением кластера лучей 53 поступает команда со схемы обнаружения и анализа кластера лучей 8, по которой эта схема, в свою очередь, формирует команды, определяющие номер приемника данных 1-1 - 1-L, которому соответствует кластер лучей, и сдвиги приемников, обрабатывающих этот кластер лучей. If a ray cluster is detected, then the input from the ray cluster detection control circuit 53 receives a command from the
Таким образом, проанализировав заявляемые способ приема многолучевых сигналов и устройство для его реализации, очевидно, что заявляемая группа изобретений в отличие от известных технических решений обладает существенным преимуществом, так как позволяет вести прием многолучевых сигналов с максимальным выделением энергии кластеров лучей, исключая энергетические потери. Кроме того, в отличие от известных решений предлагается универсальное техническое решение, которое позволяет использовать как некогерентные, так и когерентные приемники данных, максимально расширяя при этом возможности пользователя. Thus, having analyzed the inventive method for receiving multipath signals and a device for its implementation, it is obvious that the claimed group of inventions, in contrast to the known technical solutions, has a significant advantage, since it allows receiving multipath signals with the maximum release of energy from the clusters of rays, excluding energy losses. In addition, in contrast to the known solutions, a universal technical solution is proposed that allows the use of both incoherent and coherent data receivers, while maximizing the possibilities of the user.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97114701A RU2120180C1 (en) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | Method of reception of multiray signals and device for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97114701A RU2120180C1 (en) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | Method of reception of multiray signals and device for its realization |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2120180C1 true RU2120180C1 (en) | 1998-10-10 |
| RU97114701A RU97114701A (en) | 1999-01-27 |
Family
ID=20196812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97114701A RU2120180C1 (en) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | Method of reception of multiray signals and device for its realization |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2120180C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2768848C2 (en) * | 2017-12-27 | 2022-03-25 | Хуавей Текнолоджиз Ко., Лтд. | Method for adjusting the beam and corresponding apparatus |
-
1997
- 1997-08-13 RU RU97114701A patent/RU2120180C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Окунев Ю.Б. и др. Широкополосные системы связи с составными сигналами. -М.: Связь 1968, с. 86-91. 2. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2768848C2 (en) * | 2017-12-27 | 2022-03-25 | Хуавей Текнолоджиз Ко., Лтд. | Method for adjusting the beam and corresponding apparatus |
| US11394449B2 (en) | 2017-12-27 | 2022-07-19 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Beam training based on sidelink control information and channel state information reference signal in device-to-device communications |
| US11611384B2 (en) | 2017-12-27 | 2023-03-21 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Beam training based on sidelink control information and channel state information reference signal in device-to-device communications |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1178411C (en) | Pilot strength measurement and multipath delay searcher for CDMA receiver | |
| CN1143449C (en) | Combining sub-chip resolution samples in fingers of a spread-spectrum rake receiver | |
| US6650692B2 (en) | CDMA receiver | |
| US7061967B2 (en) | Multipath channel tap delay estimation in a CDMA spread spectrum receiver | |
| RU2179371C1 (en) | Gear and procedure determining position of mobile station in mobile communication system | |
| EP0563020A2 (en) | RAKE receiver with selective ray combining | |
| KR0173904B1 (en) | Rake receiver for direct spread code division multiple access system | |
| EA000728B1 (en) | Rake receiver architecture for a mobile demodulator used in a cdma communication system | |
| KR20010052444A (en) | Multipath propagation delay determining means using periodically inserted pilot symbols | |
| US7586975B2 (en) | Code tracking apparatus and method under a multi-path environment in a DS-CDMA communication system | |
| KR100361408B1 (en) | Synchronous capture circuit for code division multiple access communication | |
| WO2004042948A1 (en) | Systems and methods for reducing interference in cdma systems | |
| US7039097B2 (en) | CDMA receiver, path search method and program | |
| EP0711473B1 (en) | Ambiguity resolution in direct sequence spread spectrum modulation systems | |
| KR100453811B1 (en) | Apparatus for searching multipath in spread spectrum cummunicatios and method thereof | |
| RU2120180C1 (en) | Method of reception of multiray signals and device for its realization | |
| KR100737792B1 (en) | Receiver for wireless telecommunication stations and method | |
| JP3412622B2 (en) | CDMA receiver and path protection processing method | |
| RU2208912C1 (en) | Method or reception of multibeam signal, process monitoring delay and size of cluster of beam signals and device for its realization | |
| RU2242088C2 (en) | Method for multibeam signal reception, method for qualifying time delays of multibeam signal components, and multibeam signal receiver | |
| RU2164057C1 (en) | Method and device for detecting multibeam signal cluster (alternatives) | |
| RU2208916C1 (en) | Method of search for multibeam wide-band signal and device for its realization, process of detection and evaluation of size of cluster of beam signals and unit for its realization | |
| KR100307006B1 (en) | Cdma receiver capable of detecting a close timing relation between reception timing assigned to finger circuits | |
| RU2119254C1 (en) | Device for coherent reception of multibeam signals and coherent data receiver | |
| RU2209526C2 (en) | Method and device for coherent reception in backward cdma channel complying with international standard |