Многоканальный коррелятор с подавлением структурных помех для базовой станции системы связи с кодовым разделением каналов

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах связи с широкополосными сигналами с кодовым разделением каналов. Технический результат - повышение помехоустойчивости к структурным помехам. Техническая сущность устройства заключается в том, что увеличение степени подавления помех на 40 - 60 Дб в приемнике базовой станции обеспечивается за счет режекции мощных сигналов ближних абонентов на входах корреляторов удаленных абонентов. 3 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах связи с широкополосными сигналами с кодовым разделением каналов.

Известны многоканальные корреляторы для широкополосных сигналов, описанные в пат. РФ N 202076, H 04 B 1/10, пат. РФ N 2001530 H 04 B 7/00, недостатком которых является низкая помехоустойчивость к структурным помехам.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является многоканальный коррелятор, представленный в монографии "Шумоподобные сигналы в системах передачи информации", под ред. В.Б. Пестрякова, М.: Сов. радио, 1973, стр. 160, рис. 5.3.1, принятый за прототип.

Структурная схема прототипа представлена на фиг. 1, где обозначено: 1 - перемножитель (фазовый ремодулятор); 2 - фильтр; 3 - амплитудный детектор; 4 - блок сравнения с порогом; 5 - решающий блок; 6 - генератор копии сигнала.

Устройство-прототип содержит N каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные перемножитель 1, фильтр 2, амплитудный детектор 3, блок сравнения с порогом 4, выход которого соединен с соответствующим входом решающего блока 5, выход которого является выходом устройства. N выходов генератора копии сигнала 6 соединены с другими входами N перемножителей 1, входы которых объединены и являются входом устройства.

Устройство-прототип работает следующим образом.

Входной широкополосный сигнал поступает одновременно на входы N перемножителей I_I-I_N, на другие входы которых подаются от блока 6 копии сигнала, отличающиеся между собой задержками Результат перемножения (свертка) фильтруется в фильтрах 2, детектируется в блоке 3, сравнивается в блоке 4. Блок 5 фиксирует канал, в котором превышен порог.

Недостатком устройства-прототипа является низкая помехоустойчивость к структурным помехам.

Для устранения указанного недостатка в устройство, содержащее N линеек, каждая из которых содержит последовательно соединенные первый перемножитель, фильтр, амплитудный детектор, первый блок сравнения с порогом и решающий блок, а также генератор копии сигнала, выход которого соединен с опорным входом первого перемножителя, введены последовательно соединенные первый элемент задержки, второй перемножитель, режекторный фильтр и четвертый перемножитель, а также последовательно соединенные сумматор и второй элемент задержки, кроме того, в каждую из N линеек введены коммутатор, второй блок сравнения с порогом, а также последовательно соединенные третий элемент задержки, третий перемножитель, ограничитель, полосовой фильтр и ключ. При этом вход третьего элемента задержки соединен с выходом генератора копии сигнала, сигнальный вход третьего перемножителя соединен с общей точкой выхода фильтра и входа амплитудного детектора и является выходом каждой из N линейки. Один из выходов решающего блока соединен с управляющим входом ключа, выход которого соединен с соответствующим входом сумматора, выход которого соединен с опорным входом второго перемножителя, выход второго элемента задержки соединен с опорным входом четвертого перемножителя, выход которого соединен с объединенными входами коммутатора N линеек, другие входы которых объединены и соединены со входом первого элемента задержки, который является входом устройства. Третий вход коммутатора соединен с соответствующим выходом решающего блока, соответствующий вход которого соединен с выходом второго блока сравнения с порогом, вход которого соединен со входом первого блока сравнения с порогом.

Структурная схема заявляемого устройства приведена на фиг. 2, где обозначено: 1, 13 - первый и второй перемножитель (фазовый ремодулятор); 2 - фильтр; 3 - амплитудный детектор;
4, 7 - первый и второй блок сравнения с порогом;
5 - решающий блок;
6 - генератор копии сигнала;
8, 15 - третий и четвертый перемножитель (фазовый модулятор);
9 - ограничитель;
10 - полосовой фильтр;
11 - ключ;
12, 18, 19 - первый, второй и третий элемент задержки;
14 - режекторный фильтр;
16 - коммутатор;
17 - сумматор.

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные первый элемент задержки 12, второй перемножитель 13, режекторный фильтр 14, четвертый перемножитель 15, выход которого соединен со входами N линеек, каждая из которых содержит последовательно соединенные коммутатор 16, первый перемножитель 1, фильтр 2, амплитудный детектор 3, выход которого одновременно соединен со входами первого 4 и второго 7 блоков сравнения с порогом, выходы которых соединены с соответствующими входами решающего блока 5. При этом выход генератора копии сигнала 6 одновременно соединен с опорным входом первого перемножителя и через третий элемент задержки 19 - с опорным входом третьего перемножителя 8, выход которого через последовательно соединенные ограничитель 9, полосовой фильтр 10 соединен с сигнальным входом ключа 11, опорный вход которого соединен с соответствующим выходом решающего блока 5, другой выход которого соединен с одним из входов коммутатора 16, входы которого являются входами каждой линейки и объединены между собой и соединены со входом первого элемента задержки 12, который является входом устройства. Выход ключа 11 каждой из N линеек соединены с соответствующими входами сумматора 17, выход которого одновременно соединен с опорным входом второго перемножителя 13 и через второй элемент задержки 18 - с опорным входом четвертого перемножителя. Общая точка выхода фильтра 2 и входа амплитудного детектора 3 соединена с сигнальным входом третьего перемножителя 8 и является выходом каждой из N линеек.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Предлагаемое устройство представляет собой устройство поиска приемника базовой станции сотовой системы связи, использующей широкополосные фазоманипулированные сигналы и кодовое разделение каналов.

На вход устройства поступают сигналы от N абонентов, которые поступают на N идентичных по составу блоков каналов либо непосредственно, либо через последовательно соединенные блоки 12 - 15. Отличие между линейками заключается в использовании различных структур опорных сигналов, каждый из которых соответствует определенному абоненту.

В каждой из N линеек осуществляется корреляционная обработка сигналов одного из абонентов и формирование оценки помехи, создаваемой данным абонентом другим абонентам системы.

Оценки помех, формируемые в линейках, подаются на сумматор 17. С использованием полученных оценок помех осуществляется режекция соответствующих им помех во входной смеси. Это достигается за счет перемножения входной смеси с суммарной оценкой помех в перемножителе 13 и режекции результата свертки помех в блоке 14.

В то же время сигналы удаленных абонентов, которые не создают помехи ближним абонентам, проходят через блоки 13, 14, 15 практически без искажения. Действительно, в блоке 13 эти сигналы получают дополнительную манипуляцию суммарной оценкой помех, за счет чего их спектр расширяется. Части расширенного спектра режектируются в блоке 14, после чего за счет перемножения с тем же самым опорным сигналом в блоке 15 эта манипуляция снимается.

Как будет показано ниже, оценка помехи является практически точной копией помехи во входной смеси, поэтому полоса режекции блока 14 значительно меньше информационной полосы абонентских сигналов. Это значит, что потеря мощности сигналов в блоке 14 значительно меньше величины 1/Б, где Б - база широкополосного сигнала.

Таким образом, в блоках 13, 14, 15 осуществляется режекция мощных сигналов от ближних абонентов, при этом сигналы удаленных абонентов проходят через эти блоки практически без искажения.

Рассмотрим работу одной линейки.

На первый вход блока 16 поступает входная смесь со входа устройства, на второй его вход - входная смесь, из которой отрежектированы мощные структурные помехи, поступающая с выхода блока 15. Блок 16 подключает ко входу блока 1 по командам блока 5 либо вход устройства, либо выход блока 15.

В исходный момент времени блок 5 с помощью блока 16 подключает ко входу блока 1 вход устройства.

В этом случае входная смесь поступает на блок 1, где перемножается с опорным сигналом блока 6, синхронным с сигналом данного абонента. В блоке 1 осуществляется свертка сигнала одного из абонентов, которая фильтруется в блоке 2, детектируется в блоке 3, сравнивается с низким порогом в блоке 4 и высоким порогом в блоке 7. Низкий порог соответствует уровню чувствительности приемника, при котором осуществляется его функционирование с заданным качеством. Высокий порог соответствует уровню, превышение которого приводит к невозможности приема сигналов от удаленных абонентов. Сигналы о превышении (непревышении) порогов в блоках 4 и 7 подаются на блок 5.

С выхода блока 2 сигнал подается на выход устройства и одновременно на блок 8, где перемножается (манипулируется по фазе) с опорным сигналом блока 6, поступающим на блок 8 через блок 19. За счет перемножения с тем же опорным сигналом узкополосный сигнал данного абонента опять становится широкополосным. В блоке 9 восстановленный широкополосный сигнал данного абонента ограничивается с целью обеспечения постоянства уровня оценки помехи на входе блока 17 при изменении его уровня во входной смеси. В блоке 10 осуществляется фильтрация сигнала, при этом фильтр 10 аналогичен фильтру, используемому в передатчике абонентской станции.

Таким образом, сформированная оценка помехи является копией сигнала данного абонента и отличается от него только амплитудой, через ключ 11, управляемый блоком 5, она подается на блок 17, где суммируется с копиями сигналов других абонентов.

Структурная схема блока 5 приведена на фиг. 3, где использованы следующие обозначения:
51, 53 - элемент "И";
52 - инвертор;
54 - элемент "ИЛИ".

Блок 5 состоит из блока 54 и N идентичных каналов, каждый из которых содержит блоки 51, 52, 53.

На вход каждого канала поступают команды о превышении ("1") или непревышении ("0") порогов с выходов блоков 4 и 7, которые поступают на блок 51. С выхода блока 51 сформированная команда ("1" или "0") подается непосредственно одновременно на блоки 54, 11 и, через блоки 52 и 53, на блок 16.

Рассмотрим различные режимы работы блока 3. Если в канале данного абонента превышены оба порога, на выходе блока 51 формируется "1", которая, инвертируясь в блоке 52, подается на блок 53 в виде команды "1".

В этом случае при любом значении команды, вырабатываемой на выходе блока 54, на выходе блока 53 формируется команда "0". Эта команда подается на блок 16, который подключает вход устройства непосредственно ко входу блока 1 (в этом случае режекция помех на входе блока 1 не производится). Одновременно команда "1" с выхода блока 51 подается на ключ 11, обеспечивая подключение оценки помехи, сформированной в данной линейке, к сумматору 17. В случае непревышения порога хотя бы в одном из блоков (4 или 7) на выходе блока 51 формируется "0", который подается на ключ 11 и запирает его.

В этом случае оценка помехи, формируемая в данном канале, не поступает на сумматор 17. Одновременно команда "0", инвертируясь в блоке 52, поступает на вход блока 53 в виде команды "1". Если хотя бы в одной из N линеек наблюдается превышение двух порогов, на выходе блоков 54 и 53 формируются команды "1". Команда "1" с выхода блока 53 подается на блок 16 данной линейки, обеспечивая подключение входа устройства ко входу блока 1 через последовательно соединенные блоки 12, 13, 14, 15. В этом случае на вход данной линейки входная смесь поступает после режекции в ней помех от близко расположенных абонентов.

Элементы задержки 12, 18, 19 обеспечивают выравнивание сигналов во времени с учетом их задержек в различных ветвях трактов обработки.

В прототипе помехоустойчивость к структурным помехам определяется базой используемых широкополосных сигналов и их взаимокорреляционными свойствами.

Степень подавления структурных помех в таком устройстве оказывается недостаточной для сотовых систем связи, где динамический диапазон сигналов абонентов на входе приемника базовой станции может достигать величины порядка 60 - 80 дБ.

В предлагаемом устройстве обеспечивается увеличение степени подавления структурных помех по сравнению с прототипом на величину порядка (40 - 60) дБ за счет режекции мощных сигналов ближних абонентов на входах корреляторов удаленных абонентов.

Формула изобретения

Многоканальный коррелятор с подавлением структурных помех для базовой станции системы связи с кодовым разделением каналов, содержащий решающий блок и n линеек, каждая из которых содержит последовательно соединенные первый перемножитель, фильтр, амплитудный детектор, первый блок сравнения с порогом, а также генератор копии сигнала, выход которого соединен с опорным входом первого перемножителя, при этом выходы первых блоков сравнения с порогом всех n линеек соединены с одними входами решающего блока, отличающийся тем, что введены последовательно соединенные первый элемент задержки, второй перемножитель, режекторный фильтр и четвертый перемножитель, а также последовательно соединенные сумматор и второй элемент задержки, а в каждую из n линеек введены коммутатор, второй блок сравнения с порогом и ключ, а также последовательно соединенные третий элемент задержки, третий перемножитель, ограничитель и полосовой фильтр, выход которого соединен с сигнальным входом ключа, при этом один выход решающего блока соединен соответственно с опорным входом ключа каждой из n линеек, а другой выход решающего блока соединен соответственно с третьим входом коммутатора каждой из n линеек, причем вход второго блока сравнения с порогом каждой из n линеек соединен со входом первого блока сравнения с порогом, а выход второго блока сравнения с порогом каждой из n линеек соединен с другим соответствующим входом решающего блока, а в каждой из n линеек выход фильтра соединен со входом амплитудного детектора и сигнальным входом третьего перемножителя и является выходом каждой линейки, выход ключа каждой из n линеек соединен с соответствующим входом сумматора, выход которого соединен с опорным входом второго перемножителя, а выход второго элемента задержки соединен с опорным входом четвертого перемножителя, выход которого соединен со вторыми входами коммутаторов всех n линеек, а первые входы коммутаторов всех n линеек соединены со входом первого элемента задержки, являющегося входом устройства, при этом в каждой из n линеек генератор копии сигнала подсоединен ко входу третьего элемента задержки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3