Приемная аппаратура базовой станции системы связи с кодовым разделением каналов

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах связи с кодовым разделением каналов. Технический результат - повышение помехоустойчивости к структурным помехам. В предлагаемом устройстве на входе каждого приемника базовой станции сотовой системы связи осуществляется формирование оценки мешающих сигналов от других абонентов системы, с использованием которой производится подавление структурных помех на 20 - 40 дБ. 3 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах связи с кодовым разделением каналов.

Известны устройства для приема широкополосных сигналов, в которых осуществляется подавление структурных помех, описанные в пат. NN 2000666, 2000665, 2042271, 2038697, H 04 B 1/10.

Недостатком этих устройств является низкая помехоустойчивость к структурным помехам.

Наиболее близким к предлагаемому является аппаратура, описанная в монографии И. М.Теплякова и др. "Радиосистемы передачи информации", М., "Радио и связь", 1982, стр.49, рис.37, принятое за прототип.

Структурная схема прототипа приведена на фиг.1, где использованы следующие обозначения: 1₁ - 1_N - приемник, 2₁ - 2_N - демодулятор, 3₁ - 3_N - усилитель, 4₁ - 4_N - модулятор, 5 - коммутатор, 6 - блок управления.

Прототип содержит N линеек, содержащих последовательно соединенные приемник 1, демодулятор 2, коммутатор 5, модулятор 4, усилитель 3, при этом выход усилителя 3 соединен со входом приемника 1, а выход блока управления 6 - с соответствующим входом коммутатора 5.

Работает прототип следующим образом.

Сигналы абонентов принимаются приемниками 1₁ - 1_N, демодулируются в N демодуляторах 2 и подаются на входы коммутатора 5, который коммутирует их по командам, поступающим от блока управления 6, на информационные входы модуляторов 4₁ - 4_N. Затем сигналы усиливаются в блоках 3₁ - 3_N. Объединение входов приемников 1₁ - 1_N с соответствующими выходами усилителей 3₁ - 3_N обеспечивает симплексный режим работы.

Недостатком прототипа является низкая помехоустойчивость к структурным помехам.

Для устранения указанного недостатка в устройство, содержащее последовательно соединенные блок управления и первый коммутатор, а также N идентичных линеек, каждая из которых содержит последовательно соединенные приемник и демодулятор, модулятор и усилитель, введены сумматор и согласующее устройство, а в каждую из N линеек введены последовательно соединенные первый элемент задержки, вычитатель и второй коммутатор, а также второй элемент задержки и синхронно-фазовый фильтр. Причем выход второго коммутатора соединен со входом приемника, выход демодулятора соединен со входом модулятора и является одним из N выходов устройства, выход усилителя соединен с одним из N входов первого коммутатора, N выходов которого через соответствующие вторые элементы задержки соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого соединен со входом синхронно-фазового фильтра каждой из N линеек. Выход синхронно-фазового фильтра соединен с другим входом вычитателя. Другой вход синхронно-фазового фильтра соединен с выходом первого элемента задержки, вход которого объединен с одним из входов второго коммутатора и подсоединен к соответствующему выходу согласующего устройства. Кроме того, один из входов приемника соединен с соответствующим входом блока управления, а другой выход приемника - одновременно с соответствующими входами блока управления и модулятора. Один из выходов блока управления соединен с одним из входов второго коммутатора.

Структурная схема предлагаемого устройства приведена на фиг.2, где обозначено: 1₁ ... 1_N - первый элемент задержки, 2₁ ... 2_N - вычитатель, 3 - первый коммутатор,
4₁ ... 4_N - приемник,
5₁ ... 5_N - демодулятор,
6₁ ... 6_N - модулятор,
7₁ ... 7_N - усилитель,
8₁ ... 8_N - второй коммутатор,
9 - сумматор,
10₁ ... 10_N - синхронно-фазовый фильтр,
11 - блок управления,
12 - согласующее устройство,
13₁ ... 13_N - второй элемент задержки.

Предлагаемое устройство содержит N идентичных линеек, каждая из которых содержит последовательно соединенные первый элемент задержки 1, вычитатель 2, второй коммутатор 8, приемник 4, демодулятор 5, модулятор 6, усилитель 7, выход которого соединен с одним из N входов первого коммутатора 3, соответствующий выход которого через второй элемент задержки 13 соединен с соответствующим входом сумматора 9, выход которого через синхронно-фазовый фильтр 10 соединен с одним из входов вычитателя 2, другой вход которого соединен с соответствующим входом синхронно-фазового фильтра 10. При этом один из входов второго коммутатора 8 одновременно соединен со входом первого элемента задержки 1 и с одним из N выходов согласующего устройства 12. Соответствующие выходы блока управления 11 подсоединены к соответствующим входам первого 3 и второго 8 коммутаторов. Один из выходов приемника 4 соединен с соответствующим входом блока управления 11, а другой выход приемника 4 соединен одновременно с одним из входов блока управления 11 и другим входом модулятора 6. Кроме того, выходы демодуляторов 5₁ ... 5_N являются выходами каждой линейки.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Заявляемое устройство представляет собой приемную аппаратуру базовой станции системы связи с кодовым разделением каналов, содержащую N приемников, каждый из которых принимает сигнал от своей абонентской связи. Абонентские станции используют широкополосные фазоманипулированные сигналы, отличающиеся между собой структурами псевдослучайных последовательностей, используемых при формировании широкополосных сигналов.

Входной сигнал через согласующее устройство 12 поступает на входы N идентичных линеек (N - число абонентских станций). В каждой линейке входной сигнал поступает на вход коммутатора 8 непосредственно или через последовательно соединенные элемент задержки 1 и вычитатель 2. Управление коммутатором 8 осуществляется блоком управления 11. С выхода коммутатора 8 сигнал поступает в приемник 4, а затем в демодулятор 5, информационный выход которого является выходом устройства.

В вычитателе 2 из входной смеси вычитается оценка суммарной структурной помехи, представляющей собой смесь сигналов ближних абонентов данной системы, уровень которых превышает допустимое значение.

Формирование оценки структурной помехи осуществляется в каждом из N каналов следующим образом. С выхода приемника 4 сигнал синхронизации (команда, определяющая начальную фазу генератора псевдослучайной последовательности приемника 4) подается на первый вход модулятора 6, на второй вход которого подается информационный сигнал с выхода демодулятора 5. В модуляторе 6 с использованием этих сигналов формируется копия принятого сигнала, которая усиливается в усилителе 7 и поступает на первый коммутатор 3. С помощью блока управления 11 коммутатор 3 подключает выход данной линейки (выход блока 7) к соответствующему ей элементу задержки 13 в том случае, если уровень сигнала, принятого приемником данной линейки превышает допустимое значение. Таким образом на выходе сумматора 9 сформируется смесь сигналов ближних абонентов, уровни которых превышают допустимое значение и поэтому являются структурными помехами для удаленных от базовой станции абонентов.

Эта смесь подается на опорный вход синхронно-фазового фильтра 10, на сигнальный вход которого подается напряжение со входа вычитателя 2. Блок 10 обеспечивает автоматическую подстройку фазы и амплитуды оценки помехи. С выхода фильтра 10 оценка структурных помех подается на второй вход вычитателя 2, где компенсирует структурные помехи во входной смеси.

Блоки 1 и 2 подключаются ко входу приемника 4 только в том случае, если появилась хотя бы одна или более структурных помех, а приемник 4 данной линейки либо не вошел в синхронизм, либо вошел в синхронизм, но уровень принятого им сигнала не превышает допустимого значения. В противном случае сигнал с выхода согласующего устройства 12 подается непосредственно на вход второго коммутатора 8. Управление по указанному алгоритму осуществляется блоком управления 11.

Остановимся на аппаратурной реализации введенных блоков.

Структурная схема блока управления 11 приведена на фиг.3, где обозначено:
31₁ - 31_N - блок сравнения с порогом,
32₁ - 32_N, 34₁ - 34_N - элемент "И",
33₁ - 33_N - инвертор,
35 - элемент "ИЛИ".

Блок 11 содержит N каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные блок сравнения с порогом 31, элемент "И" 32, инвертор 33, элемент "И" 34, выход которого соединен с соответствующим входом коммутатора 3. Кроме того, выход элемента "И" 34 соединен с соответствующим входом элемента "ИЛИ" 35, выход которого соединен с одним из входов элемента "И" 34. Точка соединения блоков 32, 33, 35 является вторым выходом блока управления 11 и подключена к соответствующему входу первого коммутатора 3.

Рассмотрим работу блока управления 11 при разных значениях входных сигналов.

В том случае, когда сигнал синхронизации принимает значение "1" и уровень принятого сигнала превышает порог в блоке сравнения с порогом 31, на выходе элемента "И" 32 формируется команда "1", которая поступает на управляющий вход первого коммутатора 3 и осуществляет подключение выхода данного канала по входу соответствующего второго элемента задержки 13. Это означает, что данный канал участвует в формировании оценки помехи. Эта же команда "1" инвертируется в инверторе 33 и поступает в блок 34, на второй вход которого подается команда с выхода блока 36. Блок 35 формирует на своем выходе "1" при наличии "1" на выходе блока 32 хотя бы одного из каналов. В рассматриваемом случае на входе блока 34 данного канала формируется "0". Коммутатор 8 при наличии "0" на его управляющем входе подключает ко входу приемника 4 выход блока 12, то есть в данном канале в рассматриваемом случае компенсация помех не осуществляется.

Если в данном канале на входах блока 32 присутствует хотя бы одна команда "0", а на выходе блока 35 формируется "1", то на выходе блока 34 формируется "1" и коммутатор 8 подключает ко входу приемника 4 вычитатель 2, при этом на входе данного приемника 4 осуществляется компенсация структурных помех. В то же время в данном случае на выходе блока 32 присутствует "0", который подается на управляющий вход блока 3. При этом данный канал отключается от соответствующего входа блока 13. То есть он не участвует в формировании оценки структурной помехи.

Первый коммутатор 3 содержит N ключей. К информационному входу каждого ключа подсоединен выход соответствующего канала, а на управляющий вход подается команда от соответствующего выхода блока управления 11.

Приемник 4 является типовым корреляционным приемником широкополосных сигналов (например, "Шумоподобные сигналы в системах передачи информации" под редакцией В.Б. Пестрякова, М., "Сов.радио", 1976 г., стр.193, рис.6.21). Сигналом синхронизации в приемнике 4, подаваемом на блоки 11 и 6 является команда "1" или "0", формируемая устройством поиска и синхронизации приемника 4 на установку начальной фазы его генератора псевдослучайных последовательностей. Эта команда подается на блоки 11 и 6.

Для формирования сигнала, характеризующего уровень принимаемого сигнала, подаваемого на блок 11 в приемнике может быть использован, например, дополнительный корреляционный канал, содержащий перемножитель, фильтр, логарифмический усилитель, детектор, включенный в тракт, не охваченный системой АРУ.

Модулятор 6 является формирователем широкополосного сигнала и может быть построен любым известным способом. При этом начальная фаза используемого при формировании широкополосного сигнала генератора псевдослучайной последовательности устанавливается сигналом синхронизации блока 4, а информационным сигналом, подаваемым на блок 6, является информационный сигнал, выделенный приемником 4.

Блок 10 может быть выполнен так, как это показано в монографии В.М. Свистова "Радиолокационные сигналы и их обработка", М., "Сов.радио", 1977 г., стр.127, рис.3.5.

На выход блока 10 проходят только те помехи, копии которых содержатся в опорном сигнале, при этом амплитуды и фазы их совпадают с амплитудами и фазами помех, подаваемых на сигнальный вход блока 10, то есть с амплитудами и фазами соответствующих помех во входной смеси. За счет этого обеспечивается эффективная компенсация помех.

Блок 13 является регулируемым и служит для компенсации разбросов по задержкам сигналов в N каналах, обеспечивая их выравнивание.

Блок 12 обеспечивает согласование выхода антенны с входами приемников и может быть выполнен в виде развязывающих N резисторов, соединенных с выходом антенны.

Устройство-прототип имеет низкую помехоустойчивость к структурным помехам в системе связи с подвижными абонентами при использовании в системе широкополосных сигналов с кодовым разделением каналов. Действительно, допустимый уровень одной структурной помехи при использовании шумоподобных сигналов определяется соотношением:

(см. "Шумоподобные сигналы в системах передачи информации", В.Б. Пестряков и др., М., "Сов.радио", 1973, стр.118).

При Б = 10⁴
В то время, как динамический диапазон сигналов в системе связи с подвижными абонентами может составлять 60-80 дБ.

В заявляемом устройстве на входе приемника, не вошедшего в синхронизм со своей абонентской станции или вошедшего в синхронизм, но имеющего уровень принимаемого сигнала ниже допустимого значения (то есть приемника, принимающего сигнал от удаленного абонента) осуществляется компенсация мощных структурных помех, создаваемых ближними абонентами.

Применение компенсации обеспечивает дополнительное подавление помех на (20-40) дБ. То есть для рассматриваемого примера степень подавления одной структурной помехи составляет для заявляемого устройства (50-70) дБ, что значительно больше, чем для прототипа (30 дБ).

Формула изобретения

Приемная аппаратура базовой станции системы связи с кодовым разделением каналов, содержащая последовательно соединенные блок управления и первый коммутатор, а также N идентичных линеек, каждая из которых содержит последовательно соединенные приемник и демодулятор, последовательно соединенные модулятор и усилитель, отличающаяся тем, что введены сумматор, согласующее устройство и N вторых элементов задержки, а в каждую из линеек введены последовательно соединенные первый элемент задержки, вычитатель и второй коммутатор, а также синхронно-фазовый фильтр, при этом выход второго коммутатора каждой линейки соединен со входом приемника соответствующей линейки, выход демодулятора каждой линейки соединен со входом модулятора соответствующей линейки и является одним из N выходов устройства, выход усилителя каждой линейки соединен с одним из N входов первого коммутатора, N выходов которого через соответствующие N вторые элементы задержки соединены с соответствующими N входами сумматора, N выходы которого подключены к опорным входам синхронно-фазовых фильтров соответствующей линейки, при этом выход синхронно-фазового фильтра каждой из N линеек соединен с другим входом вычитателя соответствующей линейки, а к сигнальному входу синхронно-фазового фильтра каждой линейки подсоединен выход первого элемента задержки соответствующей линейки, вход которого соединен с вторым входом второго коммутатора соответствующей линейки и с одним из N выходов согласующего устройства, причем один из выходов приемника каждой из N линеек подсоединен к соответствующему входу блока управления, а другой выход приемника каждой линейки подсоединен к соответствующему входу блока управления и модулятору соответствующей линейки, а выход блока управления подсоединены к соответствующему входу второго коммутатора соответствующей линейки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3