RU2168274C1 - Способ приема многолучевого сигнала - Google Patents
Способ приема многолучевого сигнала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2168274C1 RU2168274C1 RU2000112492A RU2000112492A RU2168274C1 RU 2168274 C1 RU2168274 C1 RU 2168274C1 RU 2000112492 A RU2000112492 A RU 2000112492A RU 2000112492 A RU2000112492 A RU 2000112492A RU 2168274 C1 RU2168274 C1 RU 2168274C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- multipath
- components
- signals
- search
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Noise Elimination (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике, в частности к области приема многолучевого сигнала, и может быть использовано в системах сотовой радиосвязи с кодовым разделением сигналов. Способ приема многолучевого сигнала характеризуется тем, что проводят поиск сигнала на интервале многолучевости, выделяют из общего числа L обнаруженных многолучевых компонент сигнала К компонент многолучевого сигнала с максимальным уровнем, где К ≅ L, осуществляют прием К выделенных компонент многолучевого сигнала, проводят начальный поиск сигнала относительно задержки τ0 обнаруженного при начальном поиске сигнала с максимальным уровнем, определяют область многолучевости, каждый раз при изменении временного положения обнаруженного максимального сигнала изменяют границы многолучевости, при обнаружении компонент многолучевого сигнала осуществляют оценку их временных задержек. Достигаемый технический результат - повышение помехоустойчивости приема в условиях быстрого фединга и сокращение времени вхождения в синхронизм. 3 з.п.ф-лы, 6 ил.
Description
Изобретение относится к радиотехнике, в частности к способу приема многолучевого сигнала, и может быть использовано в системах сотовой радиосвязи с кодовым разделением каналов (системах CDMA).
В сотовых системах радиосвязи с кодовым разделением каналов CDMA прием сигналов ведется в условиях многолучевого распространения сигналов.
В городских районах многолучевость возникает при отражении передаваемого сигнала от окружающих зданий, машин и других объектов.
В системах связи с широкополосными сигналами многолучевое распространение используется, как правило, для повышения достоверности передачи информации за счет корреляционного разделения сигналов, пришедших по разным путям, и суммирования их после демодуляции.
Анализ многолучевого распространения широкополосных сигналов и способов их обработки приведен в статье Дж. Л. Турина [1, Дж. Л. Турин. Введение в широкополосные методы борьбы с многолучевостью распространения радиосигналов и их применение в городских системах цифровой связи. ТИИЭР, т. 68, 3, март 1980, с. 30 - 58] и в книге Andrew J. Viterbi [2, Andrew J. Viterbi. CDMA Principles of Spread Spectrum Communication. Addison-Wesly Publishing Company, 1995].
Согласно рекомендациям ITU-R для IMT-2000 [3, Recommendation ITU-R M. 1225 Guidelines for evaluation of radio transmission technologies for IMT-2000] компоненты многолучевого сигнала могут находиться на нескольких смежных временных позициях области неопределенности. Поэтому корреляционная функция принимаемого и опорного сигнала является суммой корреляционных функций компонент многолучевого сигнала и опорного сигнала. Форма модуля этой суммарной корреляционной функции может иметь несколько локальных максимумов (экстремумов), а длительность ее корреляционного выброса может в несколько раз превышать длительность элементарного чипа псевдослучайной последовательности (ПСП). Понятие чип ПСП широко используется в радиотехнике, в частности в описании систем цифровой радиосвязи [4, патент США 5,228,053 Int. Cl.5 H 04 K 1/00, H 04 L 27/10] и [5, патент РФ N 2120180, МПК6 H 04 B 7/08] . Под чипом ПСП понимают элемент ПСП.
Приближенно корреляционную функцию принятого сигнала (сигнал ограничен по полосе) можно описать следующей формулой [2, Andrew J. Viterbi. CDMA Principles of Spread Spectrum Communication. Addison-Wesly Publishing Company, 1995, стр. 43]:
где K (τ) - корреляционная функция принятого сигнала, Tс - длительность чипа ПСП.
где K (τ) - корреляционная функция принятого сигнала, Tс - длительность чипа ПСП.
На фиг. 1 показаны модули корреляционных функций двух компонент многолучевого сигнала (K1, K2) и их суммарная корреляционная функция (Kс). За нулевую точку отсчета принят максимум первого луча. Временной сдвиг нормирован к периоду дискретизации сигнала. Максимальные значения корреляционных функций компонент многолучевого сигнала равны 1. На фиг. 1 показано: а) разность фаз между компонентами многолучевого сигнала равна 0, на б) -π.
Как видно из фиг. 1 (позиции "а" и "б"), при фиксированном сдвиге, форма суммарной корреляционной функции двух компонент многолучевого сигнала зависит от их амплитуд и фаз. При фединге амплитуды и фазы компонент меняются и, следовательно, меняется форма суммарной корреляционной функции.
Как видно из фиг. 1 (позиции "а" и "б"), при фиксированном сдвиге, форма суммарной корреляционной функции двух компонент многолучевого сигнала зависит от их амплитуд и фаз. При фединге амплитуды и фазы компонент меняются и, следовательно, меняется форма суммарной корреляционной функции.
Известны различные способы приема многолучевых сигналов, например, способ когерентного приема сигнала в широкополосных системах связи [6, патент США N 5.619.524, "Method and apparatus for coherent communication reception in a spread-spectrum communication system" Int. Cl.6 H 04 K 01/00, H 04 B 01/66].
Передаваемый сигнал состоит из потока данных и потока опорных символов.
Прием многолучевых сигналов выполняется Rake приемником. Rake приемник содержит K демодуляторов. В каждом демодуляторе осуществляется оценка канала.
Оценка канала выполняется по опорным символам и используется при когерентном приеме.
Оценка сдвига частоты выполняется по опорным и информационным символам с применением замкнутой петли слежения.
Для оценки временного сдвига сигнала используются как опорные, так и информационные символы. Применяется петля слежения за задержкой.
Недостатком известного решения [6] является низкая помехоустойчивость в условиях быстрого фединга и длительное время вхождения в синхронизм.
Наиболее близким техническим решением для заявляемого изобретения является способ, описанный в патенте [7, патент США 5,490,165 "Demodulation Element Assignment In A System Capable Of Receiving Multiple Signals", МПК6 H 04 B 1/69].
На фиг. 1 описания к патенту [7] приведена схема Rake приемника. В описании заявляемого изобретения блок-схема устройства, на котором реализуют заявляемый способ-прототип, показана на фиг. 2.
Устройство (фиг. 2) содержит приемник поиска 1, K демодуляторов 21 - 2K, контроллер 3 и блок объединения символов 4, при этом первые входы приемника поиска 1 и K демодуляторов 21 - 2K объединены и образуют сигнальный вход устройства, вторые их входы соединены с соответствующими им первыми и вторыми выходами контроллера 3, который на этих выходах формирует сигналы, управляющие задержкой опорных сигналов соответственно для приемника поиска 1 и K демодуляторов 21 - 2K, выходы приемника поиска 1 соединены с соответствующими им первыми входами контроллера 3, K демодуляторов 21 - 2K, формирующих на первых и вторых выходах сигналы состояния захвата и индикации интенсивности принимаемого сигнала, соединены соответственно с вторыми и третьими входами контроллера 3, K демодуляторов 21 - 2K, формирующих на третьих выходах сигналы оценки ошибки частоты, соединены с четвертыми входами контроллера 3, K демодуляторов 21 - 2K, формирующих на пятых выходах сигналы временных положений демодулируемых лучей, соединены с пятыми входами контроллера 3, K демодуляторов 21 - 2K, формирующих на четвертых выходах информационные сигналы, соединены с соответствующими им входами блока объединения символов 4, первый и второй выходы которого являются выходами устройства.
Блок-схема приемника поиска не раскрыта в прототипе, кратко описан только алгоритм его работы. Поэтому можно предположить, что приемник поиска выполнен по какому-либо известному варианту, например как описано в патенте [8, патент США N 5,764,687 "Mobile demodulator architecture for a spread spectrum multiple access communication system", Int. C1. H 04 1/707, H 04 J 13/04].
На фиг. 2 описания к патенту [7] приведена блок-схема демодулятора. В описании заявляемого изобретения блок-схема демодулятора показана на фиг. 3.
Демодулятор (фиг. 3) содержит первый 5 и второй 6 перемножители, первый и второй входы которого являются соответственно синфазным и квадратурным входами, образуя сигнальный вход демодулятора, второй и третий входы первого 5 и второго 6 перемножителей соединены с соответствующими им выходами генератора псевдослучайной последовательности 7, причем второй и третий входы первого перемножителя 5 соединены с выходами генератора псевдослучайной последовательности непосредственно, а второго перемножителя 6 - через блок задержки 8, первый выход первого перемножителя 5 соединен с первым входом третьего перемножителя 14 и входом первого фильтра 10, второй выход первого перемножителя 5 соединен с первым входом четвертого перемножителя 15 и входом второго фильтра 12, вторые входы третьего 14 и четвертого 15 перемножителей объединены и соединены с выходом генератора последовательностей Уолша 9, выходы третьего 14 и четвертого 15 перемножителей соединены соответственно со входами первого 11 и второго 13 накопителей, выходы которых соответственно подключены к первому и второму входам блока масштабирования и поворота фазы сигнала 20, выход первого фильтра 10 соединен с первым входом блока индикации захвата 18, первым входом блока вычисления векторного произведения 19 и с третьим входом блока масштабирования и поворота фазы сигнала 20, выход второго фильтра 12 соединен со вторым входом блока индикации захвата 18, вторым входом блока вычисления векторного произведения 19 и с четвертым входом блока масштабирования и поворота фазы сигнала 20, выход блока масштабирования и поворота фазы сигнала 20 соединен со входом выравнивающего буфера 21, выход которого является четвертым выходом демодулятора, выход блока вычисления векторного произведения 19 является третьим выходом демодулятора, первый и второй выходы блока индикации захвата 18 образуют соответственно первый и второй выходы демодулятора, первый и второй выходы второго перемножителя 6 соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора-накопителя 16, первый и второй выходы сумматора-накопителя 16 соединены с соответствующими им входами блока временного слежения 17, первый выход которого соединен со входом генератора псевдослучайной последовательности 7, а второй выход является пятым выходом демодулятора.
Способ-прототип реализуют, используя устройство, блок-схема которого показана на фиг. 2.
Входной сигнал поступает на входы демодуляторов 21 - 2K и приемник поиска 1. Входной сигнал представляет собой комплексный сигнал [содержащий синфазную и квадратурную составляющие входного сигнала (I и Q последовательности)].
Приемник поиска 1 под управлением контроллера 3 выполняет поиск сигнала на интервале многолучевости и передает контроллеру 3 значения амплитуд сигналов в каждой точке области неопределенности.
Контроллер выделяет из общего числа L обнаруженных многолучевых компонент сигнала K компонент многолучевого сигнала с максимальным уровнем, где K ≅ L.
Контроллер 3 устанавливает сдвиги опорных сигналов демодуляторов 21 - 2K в соответствии со сдвигами компонент многолучевого сигнала с наибольшей мощностью.
Осуществляют прием K выделенных компонент многолучевого сигнала.
Затем в блоке объединения символов 4 выполняется суммирование демодулированных символов.
Демодулятор (фиг. 3) работает следующим образом.
Входные отсчеты сигнала поступают на первый перемножитель 5, который снимает модуляцию расширяющей псевдослучайной последовательности (ПСП). Выходные сигналы первого перемножителя 5 поступают на входы первого 10 и второго 12 фильтров. С выходов первого 10 и второго 12 фильтров сигналы поступают на блок масштабирования и поворота фазы сигнала 20, блок индикации захвата 18 и блок вычисления векторного произведения 19.
Демодуляция сигнала выполняется путем смешивания (перемножения) в блоках 14 и 15 выходных сигналов первого перемножителя 5 с последовательностями Уолша, поступающих с блока 9 и с генератора ПСП 7, и накопления сигналов в первом 11 и втором 13 накопителях. Затем выполняется масштабирование и поворот фазы накопленного сигнала в блоке 20.
Поворот фазы сигнала в блоке 20 выполняется путем векторного произведения комплексно-сопряженного вектора сигнала, поступающего с первого 10 и второго 12 фильтров с вектором сигнала, поступающего с первого 11 и второго 13 накопителей.
Полученный вектор записывается в выравнивающий буфер 21, предназначенный для выравнивания во времени выходных сигналов демодуляторов. Он работает по принципу "первым вошел - первым вышел" (FIFO). Вектор данных с выхода выравнивающего буфера поступает на четвертый выход демодулятора.
Петля слежения за задержкой сигнала включает в себя второй перемножитель 6, сумматор-накопитель 16, блок временного слежения 17, генератор ПСП 7. В петле слежения выполняется подстройка генератора ПСП 7.
На выходы демодулятора поступают сигналы:
- с блока индикации захвата 18 - сигналы состояния захвата и индикации интенсивности принимаемого сигнала (соответственно первый и второй выходы демодулятора),
с блока вычисления векторного произведения - оценка ошибки частоты (третий выход демодулятора),
с выравнивающего буфера - информационный сигнал (четвертый выход демодулятора),
с блока временного слежения - временное положение демодулируемого луча (пятый выход демодулятора).
- с блока индикации захвата 18 - сигналы состояния захвата и индикации интенсивности принимаемого сигнала (соответственно первый и второй выходы демодулятора),
с блока вычисления векторного произведения - оценка ошибки частоты (третий выход демодулятора),
с выравнивающего буфера - информационный сигнал (четвертый выход демодулятора),
с блока временного слежения - временное положение демодулируемого луча (пятый выход демодулятора).
Недостатком способа-прототипа является [7] низкая помехоустойчивость в условиях быстрого фединга (в нестационарном канале приема) и длительное время вхождения в синхронизм.
Одной из причин ухудшения помехоустойчивости является неэффективная оценка сигнала. Суть проблемы в следующем.
При ограниченном числе демодуляторов обрабатываются компоненты многолучевого сигнала с наибольшей мощностью. С изменением формы профиля многолучевости, состав демодулируемых компонент многолучевого сигнала меняется. При смене компоненты многолучевого сигнала, требуется время для установления синхронизации с заданной точностью (вхождения в синхронизм).
Форма профиля многолучевости меняется с частотой, приближенно равной частоте фединга. При увеличении частоты фединга, увеличивается частота замены демодулируемых сигналов. В этом случае, значительная часть времени обработки компоненты многолучевого сигнала затрачивается на вхождение в синхронизм, что приводит к энергетическим потерям.
Таким образом, применение известных способов приема многолучевых сигналов в условиях быстрого фединга малоэффективно.
В основу изобретения поставлена задача - повышение помехоустойчивости приема многолучевого сигнала в условиях быстрого фединга и сокращение времени вхождения в синхронизм.
Заявляемый способ приема многолучевого сигнала заключается в том, что проводят поиск сигнала на интервале многолучевости, выделяют из общего числа L обнаруженных многолучевых компонент сигнала K компонент многолучевого сигнала с максимальным уровнем, где K ≅ L, осуществляют прием К выделенных компонент многолучевого сигнала, согласно изобретению,
проводят начальный поиск сигнала,
относительно задержки τ0 обнаруженного при начальном поиске сигнала с максимальным уровнем, определяют область многолучевости, как интервал задержек от τo-τ1 до τo+τ2, где τ1 и τ2 определяются условиями распространения сигналов,
при циклическом поиске сигнала на интервале многолучевости, каждый раз при изменении временного положения обнаруженного максимального сигнала изменяют границы области многолучевости,
при обнаружении компонент многолучевого сигнала осуществляют оценку их временных задержек,
прием K выделенных компонент многолучевого сигнала осуществляют с учетом полученных оценок их временных задержек.
проводят начальный поиск сигнала,
относительно задержки τ0 обнаруженного при начальном поиске сигнала с максимальным уровнем, определяют область многолучевости, как интервал задержек от τo-τ1 до τo+τ2, где τ1 и τ2 определяются условиями распространения сигналов,
при циклическом поиске сигнала на интервале многолучевости, каждый раз при изменении временного положения обнаруженного максимального сигнала изменяют границы области многолучевости,
при обнаружении компонент многолучевого сигнала осуществляют оценку их временных задержек,
прием K выделенных компонент многолучевого сигнала осуществляют с учетом полученных оценок их временных задержек.
Причем, поиск сигнала на интервале многолучевости выполняют с шагом, равным или менее длительности одного чипа расширяющей псевдослучайной последовательности, прием многолучевого сигнала осуществляют путем демодуляции каждой из К выделенных компонент многолучевого сигнала и весового суммирования полученных демодулированных сигналов, а весовое суммирование выполняют посредством умножения демодулированных сигналов на весовые коэффициенты, которые формируют таким образом, чтобы большему уровню сигнала соответствовал больший коэффициент, и последующего суммирования всех взвешенных сигналов.
Сопоставительный анализ с прототипом заявляемого способа приема многолучевых сигналов показывает:
общие признаки способа-прототипа и заявляемого способа: проводят поиск сигнала на интервале многолучевости, выделяют из общего числа L обнаруженных многолучевых компонент сигнала K компонент многолучевого сигнала с максимальным уровнем, где K ≅ L, осуществляют прием K выделенных компонент многолучевого сигнала, согласно изобретению;
новые существенные отличительные признаки заявляемого способа: проводят начальный поиск сигнала, относительно задержки τo обнаруженного при начальном поиске сигнала с максимальным уровнем, определяют область многолучевости, как интервал задержек от τo-τ1 до τo+τ2, где τ1 и τ2 определяются условиями распространения сигналов, при поиске сигнала на интервале многолучевости, каждый раз при изменении временного положения обнаруженного максимального сигнала изменяют границы области многолучевости, при обнаружении компонент многолучевого сигнала осуществляют оценку их временных задержек, прием K выделенных компонент многолучевого сигнала осуществляют с учетом полученных оценок их временных задержек.
общие признаки способа-прототипа и заявляемого способа: проводят поиск сигнала на интервале многолучевости, выделяют из общего числа L обнаруженных многолучевых компонент сигнала K компонент многолучевого сигнала с максимальным уровнем, где K ≅ L, осуществляют прием K выделенных компонент многолучевого сигнала, согласно изобретению;
новые существенные отличительные признаки заявляемого способа: проводят начальный поиск сигнала, относительно задержки τo обнаруженного при начальном поиске сигнала с максимальным уровнем, определяют область многолучевости, как интервал задержек от τo-τ1 до τo+τ2, где τ1 и τ2 определяются условиями распространения сигналов, при поиске сигнала на интервале многолучевости, каждый раз при изменении временного положения обнаруженного максимального сигнала изменяют границы области многолучевости, при обнаружении компонент многолучевого сигнала осуществляют оценку их временных задержек, прием K выделенных компонент многолучевого сигнала осуществляют с учетом полученных оценок их временных задержек.
Следовательно, заявляемый способ приема многолучевого сигнала отвечает критерию изобретения "новизна".
Сравнение заявляемого способа с другими известными техническими решениями в данной области техники не позволило выявить признаки, отличающиеся новизной.
Введение новых существенных дополнительных признаков к известным операциям прототипа позволило обеспечить повышение помехоустойчивости приема многолучевого сигнала в условиях быстрого фединга и сократить время вхождения в синхронизм.
Следовательно, отличительные признаки заявляемого способа, по мнению заявителя, обеспечивают заявляемому способу критерии изобретения "техническое решение задачи", "существенные отличия" и "изобретательский уровень".
Описание изобретения поясняется графическими материалами.
Фиг. 1 иллюстрирует корреляционные функции двух компонент многолучевого сигнала.
На фиг. 2 приведена блок-схема устройства, на котором реализуют способ-прототип.
На фиг. 3 показана блок-схема демодулятора для устройства, на котором реализуют способ-прототип.
На фиг. 4 - блок-схема устройства, на котором реализуют заявляемый способ приема многолучевого сигнала.
На фиг. 5 - блок-схема демодулятора для устройства, которое выполнено на фиг. 4.
На фиг. 6 - блок-схема приемника поиска сигнала 1 для устройства, которое выполнено на фиг. 4.
Блок-схема устройства, показанного на фиг. 4, отличается от устройства, блок-схема которого показана на фиг. 2, тем, что в устройстве (фиг. 4) отсутствует одна из связей каждого из K демодуляторов 21 - 2K с контроллером 3 (т. е. отсутствуют соединения - пятые выходы K демодуляторов с соответствующими им пятыми входами контроллера 3). При реализации заявляемого способа оценка задержки каждой многолучевой компоненты выполняется при сканировании интервала многолучевости, следовательно, не требуется петля слежения за задержкой сигнала. В заявляемом способе при поиске сигнала на интервале многолучевости, каждый раз при изменении временного положения обнаруженного максимального сигнала изменяют границы области многолучевости, при обнаружении компонент многолучевого сигнала осуществляют оценку их временных задержек и соответствующую коррекцию временных задержек опорных сигналов демодуляторов.
Устройство, на котором реализуют заявляемый способ приема многолучевого сигнала (фиг. 4), содержит приемник поиска 1, K демодуляторов 21 - 2K, контроллер 3 и блок объединения символов 4, при этом первые входы приемника поиска 1 и K демодуляторов 21 - 2K объединены и образуют сигнальный вход устройства, вторые их входы соединены с соответствующими им первыми и вторыми выходами контроллера 3, который на этих выходах формирует сигналы, управляющие сдвигами псевдослучайной последовательности, соответственно для приемника поиска 1 и K демодуляторов 21 - 2K, M первых выходов приемника поиска 1, формирующего на этих выходах оценки значений модулей амплитуды входного сигнала, соединены с соответствующими им первыми входами контроллера 3, вторые M выходов приемника поиска 1, формирующего на этих выходах сигналы обнаружения многолучевой компоненты, соединены с соответствующими им вторыми входами контроллера 3, K демодуляторов 21 - 2K, формирующих на первых и вторых выходах сигналы состояния захвата и индикации интенсивности принимаемого сигнала, соединены соответственно с третьими и четвертыми входами контроллера 3, K демодуляторов 21 - 2K, формирующих на третьих выходах сигналы оценки ошибки частоты, соединены с пятыми входами контроллера 3, K демодуляторов 21 - 2K, формирующих на четвертых выходах информационные сигналы, соединены с соответствующими им входами блока объединения символов 4, первый и второй выходы которого являются выходами устройства.
Демодулятор 2 (фиг. 5) для устройства, на котором реализуют заявляемый способ (фиг. 4), содержит первый 5 и второй 6 перемножители, первый и второй входы которого являются соответственно синфазным и квадратурным входами, образуя сигнальный вход демодулятора, второй и третий входы первого 5 и второго 6 перемножителей соединены с соответствующими им выходами генератора псевдослучайной последовательности 7, причем второй и третий входы первого перемножителя 5 соединены с выходами генератора псевдослучайной последовательности непосредственно, а второго перемножителя 6 - через блок задержки 8, первый выход первого перемножителя 5 соединен с первым входом третьего перемножителя 14 и входом первого фильтра 10, второй выход первого перемножителя 5 соединен с первым входом четвертого перемножителя 15 и входом второго фильтра 12, вторые входы третьего 14 и четвертого 15 перемножителей объединены и соединены с выходом генератора информационных последовательностей 9, выходы третьего 14 и четвертого 15 перемножителей соединены соответственно со входами первого 11 и второго 13 накопителей, выходы которых соответственно подключены к первому и второму входам блока масштабирования и поворота фазы сигнала 20, выход первого фильтра 10 соединен с первым входом блока индикации захвата 18, первым входом блока вычисления векторного произведения 19 и с третьим входом блока масштабирования и поворота фазы сигнала 20, выход второго фильтра 12 соединен со вторым входом блока индикации захвата 18, вторым входом блока вычисления векторного произведения 19 и с четвертым входом блока масштабирования и поворота фазы сигнала 20, выход блока масштабирования и поворота фазы сигнала 20 соединен со входом выравнивающего буфера 21, выход которого является четвертым выходом демодулятора, выход блока вычисления векторного произведения 19 является третьим выходом демодулятора, первый и второй выходы блока индикации захвата 18 образуют соответственно первый и второй выходы демодулятора.
Приемник поиска сигнала 1 (фиг. 6) для устройства, на котором реализуют заявляемый способ (фиг. 4), содержит M параллельных каналов поиска сигнала 221 - 22M, каждый из которых содержит перемножитель 23, первый и второй входы которого соответственно являются синфазным и квадратурным входами, образуя сигнальный вход канала поиска сигнала, третий и четвертый входы перемножителя 23 соединены соответственно с первым и вторым выходами генератора псевдослучайной последовательности 24, вход которого является опорным входом канала поиска и оценки параметров сигнала, первый и второй выходы перемножителя 23 соединены соответственно со входами первого 25 и второго 26 накопителей, выход первого 25 накопителя соединен с первыми входами узла оценки модуля сигнала 27, выход второго 26 накопителя соединен со вторыми входами узла оценки модуля сигнала 27, выход узла оценки модуля сигнала 27 соединен со входом узла сравнения с порогом 28 и является первым выходом в каждом канале поиска сигнала (модуль амплитуды), выход узла сравнения с порогом 28 является вторым выходом в каждом канале поиска (сигнал обнаружения многолучевой компоненты), первые и вторые выходы всех каналов поиска сигнала образуют соответственно первые и вторые выходы приемника поиска.
Заявляемый способ приема многолучевого сигнала реализуют на устройстве, блок-схема которого показана на фиг. 4.
Входной сигнал поступает на первые и вторые входы приемника поиска сигнала 1 и K демодуляторов 21 - 2K. Входной сигнал представляет собой комплексный сигнал [содержащий синфазную и квадратурную составляющие входного сигнала (I и Q последовательности)].
Приемник поиска 1 проводит по M параллельным каналам начальный поиск сигнала на интервале неопределенности.
После завершения начального поиска сигнала, контроллер 3 определяет относительно задержки τo, обнаруженного при начальном поиске сигнала с максимальным уровнем, область многолучевости, как интервал задержек от τo-τ1 до τo+τ2, где τ1 и τ2 определяются условиями распространения сигналов.
Приемник поиска сигнала 1 под управлением контроллера 3 циклически выполняет поиск сигнала на интервале многолучевости. Поиск сигнала на интервале многолучевости выполняют, например с шагом, равным или менее длительности одного чипа расширяющей псевдослучайной последовательности. При этом каждый раз при изменении временного положения обнаруженного максимального сигнала контроллер 3 изменяет границы области многолучевости. При обнаружении компонент многолучевого сигнала контроллер осуществляет оценку их временных задержек.
Контроллер 3 выделяет из общего числа L обнаруженных многолучевых компонент сигнала K компонент с максимальным уровнем, где K ≅ L (K равно числу демодуляторов). Контроллер 3 формирует сигналы, управляющие сдвигами ПСП, которые поступают на K демодуляторов 22 - 2K.
Прием многолучевого сигнала осуществляется путем демодуляции в блоках 22 - 2K каждой из K выделенных компонент многолучевого сигнала с учетом полученных оценок их временных задержек и весового суммирования полученных демодулированных сигналов в блоке 4. Весовое суммирование выполняют, например, посредством умножения демодулированных сигналов на весовые коэффициенты, которые формируют таким образом, чтобы большему уровню сигнала соответствовал больший коэффициент, и последующего суммирования всех взвешенных сигналов.
Затем в блоке объединения символов 4 выполняется суммирование демодулированных сигналов.
Приемник поиска сигнала 1 (фиг. 6) работает следующим образом.
Входной сигнал поступает на первый (синфазный) и второй (квадратурный) входы (сигнальные входы приемника поиска сигнала 1) в каждый из M каналов поиска сигнала 221 - 22M. В каждом канале поиска сигнала входной сигнал поступает на первый и второй входы перемножителя 23, на третий и четвертый входы которого поступают опорные сигналы генератора псевдослучайной последовательности 24. Сдвиг псевдослучайной последовательности ГПСП 24 определяется управляющим сигналом с контроллера 3. Перемножитель 23 снимает модуляцию расширяющей псевдослучайной последовательности (ПСП). Выходные сигналы перемножителя 23 поступают на входы первого 25 и второго 26 накопителей, в которых соответственно накапливаются синфазные и квадратурные составляющие входного сигнала (I и Q последовательности).
С выходов первого 25 и второго 26 накопителей сигналы поступают на узел оценки модуля сигнала 27 и узел оценки модуля сигнала 28.
Оценку модуля сигнала можно представить в виде модуля амплитуды сигнала, координаты которого равны выходным значениям первого 25 и второго 26 накопителей соответственно синфазной и квадратурной составляющих сигнала. Выходной сигнал узла 27 представляет оценку модуля амплитуды и является соответственно первым выходным сигналом каждого канала поиска сигнала.
Полученную в узле 27 оценку модуля сигнала (значение модуля амплитуды) сравнивают с порогом в узле сравнения с порогом 28. Если порог превышен, то узел 28 формирует сигнал обнаружения многолучевой компоненты. Выходной сигнал узла сравнения с порогом 28 образует второй выход каждого канала поиска сигнала. Первые выходы всех каналов поиска сигнала 221 - 22M образуют M первых выходных сигналов приемника поиска сигнала 1, а вторые выходы всех каналов поиска сигнала 221 - 22M образуют M вторых выходных сигналов приемника поиска сигнала 1.
Реализация заявляемого способа так же, как и в прототипе, предполагает наличие K параллельных демодуляторов 21 - 2K (фиг. 4). Однако блок-схема каждого демодулятора по сравнению с прототипом существенно упрощена (фиг. 5). Отличительной особенностью работы этого демодулятора является то, что он осуществляет прием K выделенных компонент многолучевого сигнала с максимальным уровнем с учетом оценок их временных задержек, полученных при поиске сигнала на интервале многолучевости.
Сигналы управления сдвигами ПСП с контроллера 3 поступают на каждый демодулятор 21 - 2K, в частности на генератор псевдослучайной последовательности 7 (ГПСП) и генератор формирования информационных последовательностей 9.
Прием многолучевого сигнала осуществляется путем демодуляции в блоках 22 - 2K каждой из K выделенных компонент многолучевого сигнала с учетом оценок задержек компонент многолучевого сигнала.
Демодуляция сигнала выполняется путем смешивания (перемножения) в блоках 14 и 15 выходных сигналов первого перемножителя 5 с информационными последовательностями (например, с последовательностями Уолша), поступающими с блока 9 и с генератора ПСП 7, и накопления многолучевых компонент сигнала в первом 11 и втором 13 накопителях. Затем выполняется масштабирование и поворот фазы накопленных многолучевых компонент сигнала в блоке 20.
Масштабирование и поворот фазы сигнала в блоке 20 выполняют, например, путем векторного произведения комплексно-сопряженного вектора сигнала, поступающего с первого 10 и второго 12 фильтров, с вектором сигнала, поступающим с первого 11 и второго 13 накопителей. В этом случае поворот фазы сигнала включает в себя весовую обработку. Большему уровню сигнала соответствует больший вектор оценки фазы и амплитуды сигнала.
Полученный вектор записывается в выравнивающий буфер 21, предназначенный для выравнивания во времени выходных сигналов демодуляторов. Он работает по принципу "первым вошел - первым вышел" (FIFO).
На выходы каждого демодулятора поступают сигналы:
- с блока индикации захвата 18 - сигналы состояния захвата и индикации интенсивности принимаемого сигнала (соответственно первый и второй выходы демодулятора),
с блока вычисления векторного произведения 19 - оценка ошибки частоты (третий выход демодулятора),
с выравнивающего буфера - информационный сигнал (четвертый выход демодулятора).
- с блока индикации захвата 18 - сигналы состояния захвата и индикации интенсивности принимаемого сигнала (соответственно первый и второй выходы демодулятора),
с блока вычисления векторного произведения 19 - оценка ошибки частоты (третий выход демодулятора),
с выравнивающего буфера - информационный сигнал (четвертый выход демодулятора).
Таким образом, прием многолучевого сигнала осуществляется путем демодуляции в блоках 22 - 2K каждой из K выделенных компонент многолучевого сигнала с учетом полученных оценок их временных задержек и весового суммирования полученных демодулированных сигналов. Весовое суммирование выполняют, например, посредством умножения демодулированных сигналов на весовые коэффициенты, которые формируют таким образом, чтобы большему уровню сигнала соответствовал больший коэффициент, и последующего суммирования всех взвешенных сигналов.
Контроллер 3 работает следующим образом.
В начале работы контроллер 3 управляет начальным поиском сигнала, который состоит из сканирования области неопределенности и принятия решения о временном положении полезного сигнала.
Приемник поиска сигнала 1 состоит, например, из M каналов. В этом случае при сканировании области неопределенности контроллер 3 для M точек области неопределенности устанавливает соответствующие временные сдвиги M опорных сигналов приемника поиска сигнала 1, с первого и второго выходов приемника поиска сигнала 1 получает соответственно M оценок модуля амплитуды сигнала и сигналы обнаружения многолучевой компоненты (по результатам сравнения модулей сигналов с порогом).
Сканирование области неопределенности выполняется с шагом, равным или менее длительности одного чипа расширяющей псевдослучайной последовательности.
Известно несколько процедур принятия решения о временном положении полезного сигнала. Например, при первом превышении порога поиск прекращается или сканируется вся область неопределенности и определяется сигнал с максимальным уровнем, который считается полезным (Журавлев В.И. Поиск и синхронизация в системах связи с широкополосными сигналами. Москва, Радио и связь, 1986). Для предлагаемого изобретения может быть использована любая из известных процедур принятия решения о временной координате полезного сигнала.
Относительно задержки τo обнаруженного при начальном поиске сигнала с максимальным уровнем контроллер 3 определяет область многолучевости, как интервал задержек от τo-τ1 до τo+τ2, где τ1 и τ2 определяются условиями распространения сигналов.
Затем контроллер 3, периодически сканируя область многолучевости, осуществляет управление приемником поиска сигнала 1.
При сканировании области многолучевости приемником поиска сигнала 1 контроллер 3 для M точек области многолучевости устанавливает соответствующие M временных сдвигов опорных сигналов, и с выходов этого блока получает M оценок модулей амплитуд сигнал обнаружения многолучевой компоненты (по результатам сравнения модулей сигналов с порогом).
Контроллер 3 определяет сигнал с максимальным модулем. При этом, каждый раз при изменении временного положения обнаруженного максимального сигнала, контроллер 3 изменяет границы области многолучевости.
При сканировании области многолучевости контроллер 3 выделяет из общего числа L обнаруженных многолучевых компонент сигнала K компонент многолучевого сигнала с максимальным уровнем, где K ≅ L. Таким образом, каждый раз после получения контроллером M новых значений оценок модулей амплитуд и M результатов сравнения модулей этих сигналов с порогом, контроллер 3 выделяет из общего числа L обнаруженных многолучевых компонент сигнала K компонент многолучевого сигнала с максимальным уровнем, где K ≅ L.
Контроллер 3 устанавливает сдвиги опорных сигналов демодуляторов 21 - 2K в соответствии со сдвигами компонент многолучевого сигнала с наибольшей мощностью.
Заявляемый способ приема многолучевого сигнала по сравнению с известными техническими решениями в данной области техники позволяет получить более высокую помехоустойчивость в условиях быстрого фединга и сократить время вхождения в синхронизм. Технический эффект при реализации заявляемого способа достигается за счет
- начального поиска многолучевого сигнала на интервале неопределенности,
- определения области многолучевости относительно задержки τo обнаруженного при начальном поиске сигнала с максимальным уровнем,
- изменения границы области многолучевости при изменении временного положения обнаруженного максимального сигнала при поиске сигнала на интервале многолучевости,
- оценки временных задержек при обнаружении компонент многолучевого сигнала при поиске сигнала на интервале многолучевости,
- приема K выделенных компонент многолучевого сигнала с учетом полученных оценок их временных задержек.
- начального поиска многолучевого сигнала на интервале неопределенности,
- определения области многолучевости относительно задержки τo обнаруженного при начальном поиске сигнала с максимальным уровнем,
- изменения границы области многолучевости при изменении временного положения обнаруженного максимального сигнала при поиске сигнала на интервале многолучевости,
- оценки временных задержек при обнаружении компонент многолучевого сигнала при поиске сигнала на интервале многолучевости,
- приема K выделенных компонент многолучевого сигнала с учетом полученных оценок их временных задержек.
Claims (4)
1. Способ приема многолучевого сигнала, заключающийся в том, что проводят поиск сигнала на интервале многолучевости, выделяют из общего числа L обнаруженных многолучевых компонент сигнала К компонент многолучевого сигнала с максимальным уровнем, где К ≥L, осуществляют прием К выделенных компонент многолучевого сигнала, отличающийся тем, что проводят начальный поиск сигнала относительно задержки τ0 обнаруженного при начальном поиске сигнала с максимальным уровнем, определяют область многолучевости как интервал задержек от τ0-τ1 до τ0+τ2, где τ1 и τ2 определяются условиями распространения сигналов при циклическом поиске сигнала на интервале многолучевости, каждый раз при изменении временного положения обнаруженного максимального сигнала изменяют границы области многолучевости, при обнаружении компонент многолучевого сигнала осуществляют оценку их временных задержек, прием К выделенных компонент многолучевого сигнала осуществляют с учетом полученных оценок их временных задержек.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поиск сигнала на интервале многолучевости выполняют с шагом, равным или менее длительности одного типа расширяющейся псевдослучайной последовательности.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что прием многолучевого сигнала осуществляют путем демодуляции каждой из К выделенных компонент многолучевого сигнала и весового суммирования полученных демодулированных сигналов.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что весовое суммирование выполняют посредством умножения демодулированных сигналов на весовые коэффициенты, которые формируют так, чтобы большему уровню сигнала соответствовал больший коэффициент, и последующего суммирования всех взвешенных сигналов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000112492A RU2168274C1 (ru) | 2000-05-18 | 2000-05-18 | Способ приема многолучевого сигнала |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000112492A RU2168274C1 (ru) | 2000-05-18 | 2000-05-18 | Способ приема многолучевого сигнала |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2168274C1 true RU2168274C1 (ru) | 2001-05-27 |
Family
ID=20234827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000112492A RU2168274C1 (ru) | 2000-05-18 | 2000-05-18 | Способ приема многолучевого сигнала |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2168274C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2472172C2 (ru) * | 2008-02-20 | 2013-01-10 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Обнаружение многолучевого распространения для принимаемого sps-сигнала |
-
2000
- 2000-05-18 RU RU2000112492A patent/RU2168274C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2472172C2 (ru) * | 2008-02-20 | 2013-01-10 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Обнаружение многолучевого распространения для принимаемого sps-сигнала |
| US9285478B2 (en) | 2008-02-20 | 2016-03-15 | Qualcomm Incorporated | Multipath detection for received SPS signal |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6269075B1 (en) | Finger assignment in a CDMA rake receiver | |
| RU2179371C1 (ru) | Устройство и способ для определения местоположения мобильной станции в системе мобильной связи | |
| KR100220140B1 (ko) | 씨디엠에이 전송 시스템의 확산 스펙트럼 코드를 초기 동기시키 기 위한 장치 및 방법 | |
| EP1096711B1 (en) | CDMA receiving method and circuit | |
| EP1082819B1 (en) | Combining sub-chip resolution samples in fingers of a spread-spectrum rake receiver | |
| JP4164539B2 (ja) | 超音波測定装置および超音波測定方法 | |
| US7061967B2 (en) | Multipath channel tap delay estimation in a CDMA spread spectrum receiver | |
| US8503509B2 (en) | Method and system for managing, controlling, and combining signals in a frequency selective multipath fading channel | |
| KR20010052444A (ko) | 주기적으로 삽입되는 파일럿 기호를 사용하는 다중 경로전파 지연 결정 장치 | |
| EP1135911B1 (en) | Method for determining optimum number of complex samples for coherent averaging in a communication system | |
| JP2001036433A (ja) | 向上した経路サーチャを有するｃｄｍａ伝送のための受信機と方法 | |
| RU2195784C2 (ru) | Устройство и способ измерения мощности неортогонального шума для системы связи мдкр | |
| KR100361408B1 (ko) | Cdma 통신을 위한 동기포착회로 | |
| EP0808031B1 (en) | Spread spectrum multi-path demodulator | |
| US7106783B2 (en) | Method and apparatus for searching multipaths of mobile communication system | |
| KR20000047620A (ko) | 통신 단말 장치 및 무선 통신 방법 | |
| EP0711473B1 (en) | Ambiguity resolution in direct sequence spread spectrum modulation systems | |
| US7072428B2 (en) | Method and apparatus for synchronization | |
| JP2003188769A (ja) | 同期捕捉方法および装置 | |
| RU2168274C1 (ru) | Способ приема многолучевого сигнала | |
| RU2208912C1 (ru) | Способ приема многолучевого сигнала, способ слежения за задержкой и размером кластера сигналов лучей и устройство, их реализующее | |
| EP1170885A1 (en) | Fading pitch measuring apparatus, fading pitch measuring method and portable information terminal using them | |
| KR100823129B1 (ko) | 이동통신 시스템의 트랙킹 장치 및 방법 | |
| JP4153616B2 (ja) | スペクトラム拡散通信装置 | |
| JP2006519567A (ja) | 受信インパルス無線信号を捕捉する方法およびシステム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180519 |