Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике

Авторы патента:


Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике
Волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи для многочисленных одновременно работающих передатчиков для поддержки разделения сигналов в приемнике

 


Владельцы патента RU 2421853:

ИНТЕРДИДЖИТАЛ ТЕКНОЛОДЖИ КОРПОРЕЙШН (US)

Изобретение относится к области обработки сигналов, и, в частности, к выделению полезных сигналов из смеси сигналов источников, используя разделение сигналов. Технический результат - повышение степени выделения полезных сигналов. Для этого система связи включает в себя многочисленные мобильные устройства беспроводной связи, одновременно передающие на узел стационарного приемника. Каждое мобильное устройство беспроводной связи передает сигнал источника, определяемый соответствующим набором знаков, содержащим множество символов. По меньшей мере один из символов в соответствующих наборах знаков передается с другим уровнем мощности, так что передаваемый сигнал источника от каждого мобильного устройства беспроводной связи появляется в периодах времени с линейно независимыми уровнями мощности. Периоды времени с линейно независимыми уровнями мощности используются узлом стационарного приемника для заполнения смешивающей матрицы для обработки разделения сигналов. 2 н. и 34 з.п. ф-лы, 23 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области обработки сигналов и, в частности, к выделению полезных сигналов источников из смеси сигналов источников, используя способы разделения сигналов.

Уровень техники

Разделение сигналов источников включает в себя восстановление сигналов источников из составного сигнала, причем составной сигнал включает в себя смесь сигналов источников. Разделение сигналов источников включает в себя, например, слепое разделение сигналов (BSS). Разделение является «слепым», так как оно часто выполняется с ограниченной информацией о сигналах, источниках сигналов и влияниях, которые канал распространения имеет на сигналы.

Примером является знакомый эффект «вечеринки с коктейлем», когда человек на вечеринке может выделять один голос из комбинации всех голосов в комнате. Слепое разделение источников особенно применимо к устройствам сотовой и персональной беспроводной связи, где многие полосы частот стали заполненными многочисленными радиочастотными излучателями, часто существующими совместно в одной и той же части спектра. Ожидается, что с годами проблема излучателей в одном и том же канале только ухудшится с развитием маломощных, нелицензируемых беспроводных технологий, таких как Bluetooth и других персональных сетей.

Тремя широко применяемыми способами слепого разделения сигналов являются анализ главных компонентов (PCA), анализ независимых компонентов (ICA) и разложение по сингулярным числам (SVD). PCA использует статистику первого и второго моментов сигналов источников и используется тогда, когда отношения сигнал-шум сигналов источников высокие. В противном случае, используется ICA, который использует обработку PCA, за которой следует статистика третьего и четвертого моментов сигналов источников. В качестве альтернативы, SVD может использоваться для выделения сигнала источника из смеси сигналов источников, основываясь на их характеристических числах.

Независимо от способа слепого разделения сигналов, который применяется, используется множество датчиков для приема различных смесей сигналов источников от различных источников сигнала. Каждый датчик выводит смесь сигналов источников, которая представляет собой уникальную сумму сигналов источников. Как правило, как коэффициенты каналов, так и исходные сигналы источников неизвестны приемнику. Уникальные суммы сигналов используются для заполнения смешивающей матрицы. Соответствующий способ слепого разделения сигналов затем применяется к смешивающей матрице для выделения полезных сигналов источников из смеси сигналов источников.

В качестве примера, патент США № 6799170 описывает выделение сигнала независимого источника из смеси сигналов источников, используя ICA. Множество датчиков принимают смесь сигналов источников, и процессор выполняет отсчет смеси сигналов источников во времени и сохраняет каждый отсчет в качестве вектора данных для создания набора данных. Каждый датчик выводит смесь сигналов источников, которая представляет собой уникальную сумму сигналов источников. Модуль ICA выполняет анализ независимых компонентов векторов данных для выделения сигнала независимого источника из других сигналов в смеси сигналов источников.

Датчики пространственно отделены один от другого, и процессор генерирует только один вектор данных для каждого соответствующего датчика для создания набора данных. Патент '170 также описывает, что количество датчиков N равно или больше количества источников М, т.е. N≥М для заполнения набора данных. Проблема с такой реализацией заключается в том, что когда увеличивается количество источников М, тогда также увеличивается количество датчиков N. Маленькие портативные устройства связи имеют мало доступного объема для большого количества датчиков N, и установка датчиков на внешней поверхности устройств связи представляет собой проблему для пользователей.

Патент США № 6931362 описывает другой способ разделения сигналов, используя слепое разделение сигналов. Описанный способ слепого разделения сигналов формирует смешивающую матрицу с гибридными весовыми коэффициентами пучка матриц адаптивной антенной решетки, которые минимизируют среднеквадратические отклонения как из-за излучателей помех, так и из-за гауссова шума. Гибридные весовые коэффициенты максимизируют отношение сигнала к помехам и шуму. Как и с патентом '170, датчики также пространственно отделены друг от друга, и количество датчиков N равно или больше, чем количество источников M для заполнения смешивающей матрицы. Кроме того, каждый датчик обеспечивает один вход для смешивающей матрицы, приводя к большему объемному пространству для портативного устройства связи.

Ранг смешивающей матрицы, таким образом, определяет, сколько сигналов, фактически, могут разделяться. Чем больше ранг, тем больше сигналов, которые могут разделяться. Многолучевой сигнал имеет преимущество в том, что он может использоваться для заполнения смешивающей матрицы до тех пор, пока многолучевой сигнал является независимым в некоторой измеряемой характеристике. Многолучевое распространение происходит тогда, когда одна передача данных встречает препятствия, которые вызывают разделение ее на многочисленные версии, причем каждая имеет различный путь к предполагаемому приемнику.

Однако символы в многолучевом сигнале могут сдвигаться во времени, так что, когда они достигают предполагаемый приемник, они могут аннулировать или создавать помехи другим принятым символам. Альтернативно, многолучевое распространение может даже не существовать между источником сигнала и предполагаемым приемником. В результате этого, количество линейно независимых сумм сигналов, принимаемых предполагаемым приемником для обоих из этих случаев, может быть недостаточным для заполнения смешивающей матрицы для разделения сигналов.

Сущность изобретения

С учетом вышеприведенных предпосылок, задачей настоящего изобретения, поэтому, является генерирование линейно независимых сумм сигналов, так что предполагаемый приемник может заполнить смешивающую матрицу до размера ранга, достаточного для обработки разделения сигналов.

Эта и другие задачи, признаки и преимущества согласно настоящему изобретению обеспечиваются системой связи, содержащей по меньшей мере J мобильных устройств беспроводной связи, передающих одновременно, где J≥2. Каждое мобильное устройство беспроводной связи передает сигнал источника, определяемый соответствующим набором знаков, содержащим множество символов. По меньшей мере один из символов в соответствующем наборе знаков передается с другим уровнем мощности, так что передаваемые сигналы источников от по меньшей мере J мобильных устройств беспроводной связи появляются в по меньшей мере от L1 до LJ периодах времени с линейно независимыми уровнями мощности, где LJ≥1, причем по меньшей мере один LJ>1.

Термин «волнообразная форма», используемый в данном документе, относится, таким образом, к контурам диаграммы направленности в режиме передачи с изменяющимися коэффициентами усиления, которые могут отображать или могут не отображать степени симметрии. Это выполняется посредством того, что по меньшей мере один из символов в наборе знаков передается с другим уровнем мощности, так что передаваемый сигнал источника появляется в L периодах времени с линейно независимыми уровнями мощности.

Стационарное устройство связи может разделять сигналы источников, обеспечиваемых М источниками сигнала, где М≥2. J мобильных устройств беспроводной связи могут обеспечивать J из М сигналов источников, включающих в себя до (L1*…*LJ) периодов времени с линейно независимыми уровнями мощности. Стационарное устройство связи может содержать антенную решетку, содержащую N антенных элементов для приема по меньшей мере N различных сложений М сигналов источников, где N≥1. Приемник может быть соединен с антенной решеткой для приема по меньшей мере N различных сложений М сигналов источников.

Процессор разделения сигналов может быть подсоединен к приемнику для формирования смешивающей матрицы, содержащей по меньшей мере N различных сложений М сигналов источников. Смешивающая матрица может иметь ранг, равный до по меньшей мере (L1*…*LJ). Процессор разделения сигналов выделяет полезные сигналы источников из смешивающей матрицы.

В результате того, что каждое мобильное устройство беспроводной связи генерирует L периодов времени с линейно независимыми уровнями мощности из одного сигнала источника, создаются многочисленные версии уровней мощности сигнала, так что соответствующее количество многочисленных сумм сигналов, принимаемых на стационарном устройстве связи, может использоваться для заполнения смешивающей матрицы для разделения сигналов.

Мобильные устройства беспроводной связи могут использовать синхронизированные во времени временные интервалы для передачи сигналов источников. Каждое мобильное устройство беспроводной связи может содержать внутренний генератор тактовых импульсов для установки своего собственного тактирования соответствующим синхронизированным во времени временным интервалам. Альтернативно, стационарное устройство связи может содержать передатчик для передачи синхросигнала, так что мобильные устройства беспроводной связи могут устанавливать свое собственное тактирование соответствующим синхронизированным во времени временным интервалам.

При создании периодов времени с линейно независимыми уровнями мощности, амплитуда каждого символа в наборе знаков может быть постоянной, причем по меньшей мере два символа передаются с различными уровнями мощности.

Стационарное устройство связи может представлять собой часть базовой станции, так что система связи конфигурируется как сотовая сеть.

Система связи может дополнительно содержать по меньшей мере один стационарный приемник, связанный с по меньшей мере одним стационарным передатчиком, и в которой устройство беспроводной связи может дополнительно содержать мобильный передатчик для обеспечения обратной связи с по меньшей мере одним стационарным передатчиком при помощи по меньшей мере одного стационарного приемника при передаче по меньшей мере одного символа в наборе знаков с другим уровнем мощности. Обратная связь может содержать регулировку уровня мощности, и последовательность символов в наборах знаков передается с другим уровнем мощности.

Процессор разделения сигналов может содержать процессор слепого разделения сигналов и выделять полезные сигналы источников из смешивающей матрицы, основываясь на по меньшей мере одном из анализа главных компонентов (PCA), анализа независимых компонентов (ICA) и разложения по сингулярным числам (SVD). Альтернативно, процессор разделения сигналов может выделять полезные сигналы источников из смешивающей матрицы, основываясь на процессе извлечения сигнала посредством основанной на знании обработки.

Антенная решетка в приемнике может быть выполнена с различными конфигурациями антенны. Антенные элементы могут содержать коррелированные и/или некоррелированные антенные элементы, причем каждый элемент обеспечивает один ввод для смешивающей матрицы. Альтернативно, часть антенных элементов может иметь различную поляризацию для заполнения смешивающей матрицы.

Улучшения могут быть сделаны в антенных конфигурациях, так что дополнительные или заменяющие сложения сигналов источников собираются для дополнительного заполнения смешивающей матрицы. Может использоваться отклонение решетки, при котором угол возвышения диаграмм направленности антенны меняется для приема дополнительных сложений сигналов источников.

Может выполняться выбор пути, так что все сложения сигналов источников, используемые для заполнения смешивающей матрицы А, имеют подходящую корреляцию (1-го и 2-го момента) и/или статистически (3-й и 4-й моменты) независимые значения. Другими словами, поступающие сигналы выбираются селективно для приема новых сложений сигналов источников для замены сложений, которые не являются коррелированными и/или статистически независимыми, подходящим образом.

Может выполняться разделение сигналов для дополнительного заполнения смешивающей матрицы. Различные сигналы сложения могут расщепляться с использованием кодов расширения спектра. Если сигнал сложения имеет k кодов расширения спектра, тогда этот конкретный сигнал сложения может обрабатываться для получения k сигналов сложения, связанных с ними. Другие сигналы сложения также могут расщепляться на синфазную (I-) и квадратурную (Q-) составляющие для дополнительного заполнения смешивающей матрицы. I- и Q-составляющие, таким образом, служат в качестве множителя 2 для смешивающей матрицы.

Другим аспектом настоящего изобретения является способ работы определенной выше системы связи.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой блок-схему сценария типовой работы, в котором устройство связи принимает полезные и нежелательные сигналы от их соответствующих источников сигнала согласно настоящему изобретению.

Фиг.2 представляет собой более подробную блок-схему устройства связи, показанного на фиг.1.

Фиг.3 представляет собой схему различных подходов для создания линейно независимых сложений сигналов источников для смешивающей матрицы согласно настоящему изобретению.

Фиг.4 представляет собой блок-схему антенной решетки, выполненной в виде антенны с коммутируемым лучом согласно настоящему изобретению.

Фиг.5 представляет собой блок-схему антенной решетки, выполненной в виде фазированной решетки согласно настоящему изобретению.

Фиг.6 представляет собой блок-схему антенной решетки, выполненной с поляризованными антенными элементами согласно настоящему изобретению.

Фиг.7 представляет собой трехмерный график, иллюстрирующий использование трехмерной поляризации согласно настоящему изобретению.

Фиг.8 представляет собой блок-схему устройства связи с антенной решеткой, содержащей коррелированные и некоррелированные антенные элементы для обеспечения различных сложений сигналов для обработки слепого разделения сигналов согласно настоящему изобретению.

Фиг.9 представляет собой блок-схему устройства связи, работающего на основе отклонения решетки для обеспечения различных сложений сигналов для обработки слепого разделения сигналов согласно настоящему изобретению.

Фиг.10 представляет собой блок-схему антенны с коммутируемым лучом с контроллером угла возвышения для селективного изменения угла возвышения диаграммы направленности антенны согласно настоящему изобретению.

Фиг.11 представляет собой график антенны, иллюстрирующий диаграмму направленности антенны в направлении азимута и затем повернутую в направлении угла возвышения под действием контроллера угла возвышения, изображенного на фиг.9.

Фиг.12 представляет собой блок-схему антенного элемента с высокочастотным (ВЧ-) дросселем, образованным в экране для поворота диаграммы направленности антенны в направлении угла возвышения согласно настоящему изобретению.

Фиг.13 представляет собой блок-схему устройства связи, работающего на основе выбора пути для обеспечения различных сложений сигналов для обработки слепого разделения сигналов согласно настоящему изобретению.

Фиг.14 представляет собой блок-схему устройства связи, работающего на основе кодов расширения спектра для обеспечения дополнительных сложений сигналов для обработки слепого разделения сигналов согласно настоящему изобретению.

Фиг.15 представляет собой блок-схему устройства связи, работающего на основе синфазной и квадратурной составляющих сигнала для обеспечения дополнительных сложений сигналов для обработки слепого разделения сигналов согласно настоящему изобретению.

Фиг.16 представляет собой более подробную блок-схему синфазного и квадратурного модуля, подсоединенного к антенному элементу, показанному на фиг.15.

Фиг.17 представляет собой иллюстрацию приемника, принимающего волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи согласно настоящему изобретению.

Фиг.18 представляет собой иллюстрацию приемника, принимающего волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи, которые масштабированы, но не повернуты, согласно настоящему изобретению.

Фиг.19 представляет собой иллюстрацию приемника, принимающего масштабированные и повернутые волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи и немасштабированные и повернутые волнообразные диаграммы направленности в режиме передачи согласно настоящему изобретению.

Фиг.20 представляет собой иллюстрацию системы связи, в которой периоды времени с линейно независимыми уровнями мощности принимаются приемником от стационарной точки передачи на узле инфраструктуры согласно настоящему изобретению.

Фиг.21 представляет собой график контуров диаграммы направленности в режиме передачи, показанных на фиг.20, которые являются волнообразными в последовательности тактирования, известной приемнику.

Фиг.22 представляет собой блок-схему системы связи, в которой волнообразные диаграммы направленности используются для поддержки многочисленных передатчиков, передающих на одну и ту же точку доступа, согласно настоящему изобретению.

Фиг.23 представляет собой временную шкалу, на которой период символа имеет 12 разновидностей (т.е. 12 элементарных посылок), в то время как изменяемый параметр сохраняется постоянным в течение 4 последовательных элементарных посылок согласно настоящему изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Настоящее изобретение ниже описывается более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны предпочтительные варианты осуществления изобретения. Данное изобретение, однако, может быть воплощено во многих различных видах и не должно толковаться как ограничиваемое вариантами осуществления, изложенными в данном документе. Скорее, эти варианты осуществления предусмотрены для того, чтобы данное раскрытие было полным и завершенным и полностью передавало объем изобретения для специалиста в данной области техники. Подобные позиции ссылаются на подобные элементы по всем чертежам, и основная система обозначений используется для указания подобных элементов в альтернативных вариантах осуществления.

В сетях связи имеются сигналы источников, предназначенные для заданного устройства связи, и имеются сигналы источников, предназначенные для других устройств связи, работающих в этой же полосе частот. Когда сигнал источника встречает препятствия, которые вызывают расщепление его на многочисленные версии, причем каждая имеет различный путь к предполагаемому приемнику, имеет место многолучевое распространение. Имеются также источники шума, которые создают сигналы, которые не используются для связи, но также принимаются устройствами связи.

Чтобы способствовать декодированию представляющих интерес сигналов источников, используется слепое разделение сигналов для разделения сигналов, принимаемых устройством связи. Как отмечено выше, термин «слепой» ссылается на тот факт, что в идеальном случае сигналы могут разделяться без какого-либо знания о характере сигналов или преобразований, которые имеют место из-за взаимодействий между сигналами и каналом связи. В практических реализациях часто используются любое знание, которое является доступным. В таком случае, разделение сигналов является полуслепым.

Тремя широко используемыми способами, которые подпадают под слепое разделение сигналов, являются анализ главных компонентов (PCA), анализ независимых компонентов (ICA) и разложение по сингулярным числам (SVD). Пока сигналы являются независимыми по некоторой измеряемой характеристике и если их суммы сигналов являются линейно независимыми друг от друга, один или несколько из этих способов слепого разделения сигналов может использоваться для выделения независимых или полезных сигналов источников из смеси сигналов источников. Измеряемая характеристика часто представляет собой некоторую комбинацию первого, второго, третьего или четвертого момента сигналов.

PCA отбеливает сигналы, использует первый и второй моменты и циклически сдвигает набор данных, основываясь на корреляционных свойствах. Если отношения сигнал-шум сигналов источников высокие, процесс разделения сигналов может останавливаться с PCA.

Если отношения сигнал-шум сигналов источников являются низкими, тогда ICA разделяет сигналы источников, основываясь на статистических атрибутах, включающих в себя третий и четвертый моменты сигналов источников. Когда сигналы источников являются гауссовыми, их третий и четвертый моменты являются зависимыми от первого и второго моментов, и ICA может выделять один гауссов сигнал. В качестве альтернативы ICA и PCA, SVD выделяют сигналы источников из смеси сигналов источников, основываясь на их характеристических числах.

В качестве альтернативы обработке слепого разделения сигналов, обработка разделения сигналов может основываться на процессе извлечения сигнала посредством основанной на знании обработки. Процесс основанного на знании разделения сигналов выделяет полезные сигналы источников из смешивающей матрицы, основываясь, например, по меньшей мере на одном из процесса обращения в нуль незначащих коэффициентов (ZF) и процесса оценки с минимальной среднеквадратической ошибкой (MMSE).

Типичный сценарий изображен на фиг.1, на которой множество источников 20 сигнала передают сигналы 22 источников. Сигналы 22 источников передаются в направлении, основываясь на сгенерированных антенных лучах 24, связанных с каждым соответствующим источником 20 сигнала. Множество источников 20 сигнала включает в себя с первого источника 20(1) сигнала до M-го источника 20(М) сигнала. Аналогично, соответствующие сигналы источников упоминаются как 22(1)-22(М), и соответствующие антенные лучи упоминаются как 24(1)-24(М). Более непосредственные реализации часто используются в сетях связи в виде ненаправленных диаграмм направленности антенны или направленных диаграмм направленности антенны.

Антенная решетка 32 для устройства 30 связи принимает линейную комбинацию (смесь) сигналов 22 источников от источников 20 сигнала. Если сигналы 22 источников достигают антенной решетки 32 по двум или более путям, они тогда становятся известными как многолучевые сигналы. Причины многолучевого распространения включают в себя распространение волн в атмосферном волноводе, ионосферное отражение и рефракция и отражение и рефракция от наземных объектов, таких как горы и здания.

Антенная решетка 32 содержит множество антенных элементов 34, причем каждый антенный элемент обеспечивает по меньшей мере одну линейную комбинацию (смесь) сигналов 22 источников от источников 20 сигнала. Антенные элементы 34 включают в себя с первого антенного элемента 34(1) по N-й антенный элемент 34(N).

Принятые сигналы 22(1)-22(M) источников первоначально формируются в смешивающую матрицу 36. Устройство 30 связи использует способы слепого разделения сигналов для определения разделяющей матрицы 38 для разделения сигналов источников в смешивающей матрице. Разделенные сигналы представлены позицией 39.

Устройство 30 связи совместно извлекает смесь сигналов источников, принятых антенной решеткой 32, посредством взятия отсчетов совокупности или смеси принятых сигналов источников без знания их характеристик. Выходной сигнал каждого антенного элемента 34 моделируется в виде сложения сигналов 22 источников после свертки посредством импульсной характеристики канала, т.е. путь распространения между выходом источника 20 сигнала и выходом антенного элемента 34 плюс аддитивный гауссов шум.

Ниже более подробно описывается со ссылкой на фиг.2 устройство 30 связи для разделения сигналов источников, обеспечиваемых М источниками 20(1)-20(M) сигнала. Антенная решетка 34 включает в себя N антенных элементов 34(1)-34(N) для приема до по меньшей мере N различных сложений М сигналов источников, причем N и М больше 1. Антенная решетка 32 не ограничивается никакой конкретной конфигурацией. Антенная решетка 32 может включать в себя один или несколько антенных элементов 34. Антенные элементы 34 могут быть выполнены так, что антенная решетка 32 образует фазированную решетку или антенну с коммутируемым лучом, например, как более подробно описано ниже.

Приемопередатчик 40 подсоединен далее по ходу сигнала от антенной решетки 32 для приема до по меньшей мере N различных сложений М сигналов 22 источников. Процессор 42 расположен далее по ходу сигнала от приемопередатчика 40. Хотя процессор 42 изображен отдельно от приемопередатчика 40, процессор также может быть включен в приемопередатчик. Другие сложения М сигналов 22 источников, принятых приемопередатчиком 40, используются для заполнения смешивающей матрицы 36. Смешивающая матрица 36 затем обрабатывается одним или несколькими модулями 44, 46 и 48 обработки слепого разделения сигналов в процессоре 42.

Модули обработки слепого разделения сигналов включают в себя модуль 44 PCA, модуль 46 ICA и модуль 48 SVD. Эти модули 44, 46 и 48 могут быть выполнены как часть процессора 49 слепого разделения сигналов. Модуль 44 PCA работает на основе первого и второго момента различных сложений принятых сигналов источников, тогда как модуль 46 ICA работает на основе третьего и четвертого моментов этих же сигналов. Модуль 48 SVD выполняет разделение сигналов, основываясь на характеристических числах различных сложений принятых сигналов источников.

Корреляционная обработка, первоначально выполняемая модулем 44 PCA, определяет первоначальную разделяющую матрицу 38(1) для различных сложений сигналов источников, и модуль 46 ICA затем определяет улучшенную разделяющую матрицу 38(2) для разделения сигналов источников в смешивающей матрице 36. Если сигналы разделяются модулем 48 SVD, разделяющая матрица 38(3) также определяется для разделения различных сложений принятых сигналов источников в смешивающей матрице 36.

От каждой соответствующей разделяющей матрицы 38(1)-38(3) разделенные сигналы представляются ссылочным номером 39. Разделенные сигналы 39 затем подвергаются анализу сигналов модулем 50 анализа сигналов для определения, какие сигналы представляют интерес и какие сигналы представляют собой источники помех. Зависимый от приложения модуль 52 обработки обрабатывает сигналы, выводимые из модуля 50 анализа сигналов.

Решение, какие сигналы представляют интерес, не всегда может включать в себя окончательный сигнал, подлежащий декодированию. Например, приложение может требовать идентификацию источников помех и вычитание их из различных сложений принятых сигналов источников, и затем подачу сокращенного сигнала на декодер формы волны. В этом случае, представляющими интерес сигналами являются сигналы, которые, в конечном счете, подавляются.

Информацией, подаваемой на модуль 44 PCA, является уникальная сумма сигналов x j. Предполагается, что наблюдается N линейных смесей x1,…,xN из М независимых компонентов:

x 1(t) = a 11 s 1(t) + … a 1k s k(t) + … a 1M s M(t)

:

x j(t) = a j1 s 1(t) + … a jk s k(t) + … a jM s M(t)

:

x N(t) = a N1 s 1(t) + … a Nk s k(t) + … a NM s M(t)

Как правило, как коэффициенты a jk канала, так и исходные сигналы s k неизвестны приемопередатчику 40. В матричном представлении вышеупомянутая система уравнений может быть компактно записана как x=As, где А представляет собой смешивающую матрицу. Статистическая модель x=As также известна как модель ICA. Традиционные способы пытаются найти обратную величину канала: s=A-1x.

Модуль 46 ICA определяет разделяющую матрицу W, и y=W(As)=Wx. Вектор y представляет собой поднабор s в неизвестном порядке с изменениями масштабирования. Если все сигналы не являются разделяемыми, более общей формой будет y=W(As)+Wn=Wx+Wn, где дополнительный член n представляет собой остаточный шум вследствие неидентифицируемых источников.

Модель ICA представляет собой обобщенную модель, что означает, что она описывает, как наблюдаемые данные генерируются процессом смешивания компонентов s k. Независимыми компонентами являются скрытые переменные, означающие, что их нельзя непосредственно наблюдать. Также, предполагается, что смешивающая матрица А неизвестна. Все, что наблюдается, представляет собой случайный вектор x, и А и s необходимо оценивать, основываясь на x.

Начальной точкой ICA является предположение, что компоненты s k являются статистически независимыми. Кроме того, предполагается, что независимые компоненты s k максимум имеют один с гауссовым распределением. Один сигнал с ограничением гауссовым распределением является вследствие того факта, что третий момент гауссова сигнала равен 0 и четвертый момент является неразличимым среди гауссовых сигналов.

Для простоты предполагается, что неизвестная смешивающая матрица А является квадратной. Таким образом, количество независимых компонентов равно количеству наблюдаемых смесей. Однако это предположение иногда может делаться менее строгим. Пока сигналы s k являются статистически независимыми по некоторой измеряемой характеристике, может быть определена разделяющая матрица W.

Ранг смешивающей матрицы А определяет, сколько сигналов фактически может разделяться. Например, смешивающая матрица, имеющая ранг 4, означает, что могут разделяться 4 сигнала источников. Идеально, ранг смешивающей матрицы А по меньшей мере должен быть равен количеству источников М сигнала. Чем больше ранг, тем больше сигналов, которые могут разделяться. Если увеличивается количество источников М, тогда также увеличивается требуемое количество антенных элементов N. Патенты '170 и '362, описанные в разделе «Уровень техники», оба описывают, что количество антенных элементов N равно или больше количества источников М сигнала, т.е. N≥M, в противном случае способ, отличный от слепого разделения сигналов, должен использоваться для разделения сигналов.

Промышленный стандарт для создания линейно независимых сумм сигналов должен использовать N некоррелированных датчиков, т.е. датчики разнесены по меньшей мере на длину волны друг от друга. Длина волны основывается на рабочей частоте устройства 30 связи. N датчиков являются некоррелированными в пространстве, но коррелированными по поляризации и по углу. N некоррелированных датчиков обеспечивают N сумм линейно независимых сигналов, где каждый датчик обеспечивает один ввод в смешивающую матрицу А.

Схема или краткое содержание различных подходов для создания линейно независимых сложений сигналов источников для смешивающей матрицы А в начале описываются со ссылкой на фиг.3. После краткого введения, ниже более подробно описывается каждый подход.

Первая часть схемы относится к улучшениям, которые могут быть выполнены на стороне передатчика линии связи для генерирования сумм линейно независимых сигналов, так что предполагаемый приемник может заполнять свою смешивающую матрицу до размера ранга, достаточного для обработки разделения сигналов. Блок 90 представляет мобильные устройства связи, и блок 92 представляет передатчики на узле инфраструктуры. Оба этих блока подают сигнал на радиочастотные (РЧ-) каналы (блок 94), которые, в свою очередь, обеспечивают РЧ-сигналы для следующей части схемы, т.е. конфигураций приемника антенны.

Во второй части схемы, блок 100 представляет некоррелированные датчики, причем каждый датчик обеспечивает один ввод в смешивающую матрицу А. Блок 102 представляет коррелированную антенную решетку, причем решетка обеспечивает многочисленные вводы для заполнения смешивающей матрицы А. Блок 104 также представляет антенную решетку, причем часть антенных элементов являются коррелированными, и антенные элементы имеют различные поляризации для заполнения смешивающей матрицы А. Различные комбинации датчиков и антенных решеток, к которым обращаются блоки 100, 102 и 104, могут объединяться в блок 106 для дополнительного заполнения смешивающей матрицы в блоке 116.

Третья секция схемы касается улучшений конфигураций приемника антенны, предусмотренных во второй части. Улучшения выполнены так, что дополнительные или заменяющие сложения сигналов источников собираются для дополнительного заполнения смешивающей матрицы А. Блок 108 использует отклонение решетки, при котором меняется угол возвышения диаграмм направленности антенны для приема дополнительных сложений сигналов источников. Любая из комбинаций в блоке 106 может использоваться в блоке 108 отклонения решетки.

В блоке 110 выполняется выбор пути, так что все сложения сигналов источников, используемых для заполнения смешивающей матрицы А, являются коррелированными (1-й и 2-й моменты) и/или статистически независимыми (3-й и 4-й моменты). Другими словами, селективно выбираются поступающие сигналы для приема новых сложений сигналов источников для замены сложений, которые не являются коррелированными и/или статистически независимыми. Сигнал на блок 110 может подаваться от любого из комбинации в блоке 106 и 108. Блоки 108 и 110 могут подавать непосредственно на блок 116 смешивающей матрицы.

Четвертая часть схемы относится к расщеплению сигнала для дополнительного заполнения смешивающей матрицы в блоке 116. Например, блок 112 расщепляет различные сигналы сложений, используя коды расширения спектра. Если сигнал сложения имеет k кодов расширения спектра, тогда этот конкретный сигнал сложения может обрабатываться для обеспечения k сигналов сложений, ассоциированных с ним. Коды расширения спектра могут применяться в комбинации с выходными сигналами блоков 106, 108 и 110. Блок 114 расщепляет различные сигналы сложения на синфазную (I-) и квадратурную (Q-) составляющие для дополнительного заполнения смешивающей матрицы. I- и Q-составляющие, таким образом, служат в качестве множителя 2 для смешивающей матрицы и могут применяться в комбинации с выходными сигналами блоков 106, 108, 110 и 112.

Последняя часть схемы представляет собой смешивающую матрицу А, сформированную в блоке 116. Как изображено на схеме, смешивающая матрица А может заполняться различными сложениями сигналов источников, основываясь на любом из вышеописанных блоков. Преимущество конфигураций антенной решетки во второй части заключается в том, что компактные антенные решетки могут быть сформированы для заполнения смешивающей матрицы А. Преимущество конфигураций антенной решетки в третьей и четвертой частях заключается в том, что N антенных элементов, где N меньше, чем количество М сигналов источников, может использоваться для заполнения смешивающей матрицы посредством М или более сложений сигналов источников.

С учетом антенных конфигураций, описанных в схеме, описывается антенная решетка, содержащая N коррелированных антенных элементов для приема по меньшей мере N различных сложений M сигналов источников, причем N и M больше 1. В одном варианте осуществления антенная решетка представляет собой антенну 140 с коммутируемым лучом, как показано на фиг.4.

Антенная решетка 140 с коммутируемым лучом генерирует множество диаграмм направленности антенны, включая направленные диаграммы направленности антенны и ненаправленную диаграмму направленности антенны. Антенна 140 с коммутируемым лучом включает в себя активный антенный элемент 142 и пару пассивных антенных элементов 144. Фактическое количество активных и пассивных антенных элементов 142, 144 изменяется в зависимости от предполагаемого приложения. Ссылка делается на заявку на патент США № 11/065752 для более подробного обсуждения по антенной решетке с коммутируемым лучом. Правопреемником данной заявки на патент является правопреемник настоящего изобретения, содержание которой включено в данный документ по ссылке во всей своей полноте.

Каждый пассивный антенный элемент 144 включает в себя верхнюю половину 144а и нижнюю половину 144b. Верхние половины 144а пассивных антенных элементов 144 соединены с экраном 146 через реактивные нагрузки 148. Реактивные нагрузки 148 представляют собой переменные реактивные сопротивления, которые изменяются от емкости до индуктивности посредством использования варакторов, линий передачи или коммутации. Посредством изменения реактивных нагрузок 148 могут изменяться диаграммы направленности излучения. Так как имеется два пассивных антенных элемента 144, может быть сформировано четыре различных диаграммы направленности антенны.

Три из диаграмм направленности антенны могут использоваться для приема уникальной суммы сигналов x j. Четвертая диаграмма направленности представляет собой линейную комбинацию других трех, поэтому она не является используемой в качестве ввода в смешивающую матрицу А. Следовательно, поскольку используется три антенных элемента, три уникальные суммы сигналов x j вводятся в смешивающую матрицу А. Преимущество антенны с коммутируемым лучом заключается в том, что посредством использования 3 элементов 142 и 144 может поддерживаться смешивающая матрица ранга 3.

В другом варианте осуществления антенная решетка содержит N коррелированных активных антенных элементов, так что антенная решетка формирует фазированную решетку 160, как показано на фиг.5. Фазированная решетка 160 содержит множество активных антенных элементов 162 и множество компонентов 164 управления весовыми коэффициентами, подсоединенных к активным антенным элементам. Компоненты 164 управления весовыми коэффициентами регулируют амплитуду и/или фазу принимаемых сигналов для формирования составного луча.

Расщепитель/объединитель 166 и контроллер 168 подсоединены к компонентам 164 управления весовыми коэффициентами. Ссылка делается на патент США № 6473036 для более подробного обсуждения активной решетки 160. Правопреемником данного патента является правопреемник настоящего изобретения, содержимое которого включено в данный документ по ссылке во всей своей полноте.

Количество активных элементов 162 поддерживает смешивающую матрицу А, имеющую такой же ранг. Хотя количество источников М равно количеству активных элементов N, т.е. M=N, активная решетка 100 является компактной, так как активные элементы 162 являются коррелированными в пространстве и по поляризации, по сравнению с традиционным подходом использования некоррелированных антенных элементов, которые разнесены друг от друга более, чем на длину волны.

В других вариантах осуществления ранг смешивающей матрицы может быть равен K, где K<N, так что процессор 49 слепого разделения сигналов выделяет K из М сигналов источников из смешивающей матрицы. Как более подробно описано ниже, N также может быть больше M.

Как в антенне 140 с коммутируемым лучом, так и в фазированной решетке 160 расстояние между их соответствующими антенными элементами 142, 144 и 162 устанавливается таким, чтобы получить подходящее отношение полезных сигналов к нежелательным. Это потому, что классическое использование этих антенных решеток предназначено для подавления нежелательных сигналов (т.е. приход сзади) и усиления полезных сигналов (т.е. приход спереди).

Однако с намерением построения смешивающих матриц целью является создание различных сумм сигналов. Представляющие интерес сигналы фактически всегда могут быть слабее, чем источники помех в данном приложении и все же могут выделяться. Из-за этого существенного различия в назначении, расстояния между антенными элементами не должны быть вопросом конкретного разделения.

Антенные элементы могут быть далее или ближе друг к другу, генерировать диаграммы направленности с классически «плохими» отношениями полезных сигналов к нежелательным и все же могут быть совершенно пригодными для использования в смешивающих матрицах. Фактически, такие диаграммы направленности часто бывают лучше в приложении слепого разделения источников сигнала. Причина заключается в том, что использование хороших отношений полезных сигналов к нежелательным требует отслеживания направлений прихода сигнала, чтобы сохранять переднюю часть направленной на полезный сигнал, и/или заднюю часть - на источники помех. Посредством использования диаграмм направленности, которые имеют отличия в различных направлениях, но все существенные коэффициенты усиления, не требуется такое отслеживание сигналов.

Луч антенны может определяться как имеющий 3-дБ точки ниже его точки максимального коэффициента усиления, обеспечивающие подавление сигнала по меньшей мере в одном направлении прихода сигнала. Аналогично, диаграмма направленности антенны может определяться как не имеющая, по существу, 3-дБ точек ниже от ее точки максимального коэффициента усиления и не имеющая подавления сигнала по любому направлению прихода сигнала.

Во многих приложениях такое отклонение от заданных расстояний между элементами может значительно уменьшить размеры всей антенной решетки. В других приложениях может быть желательным, фактически, увеличить расстояние между элементами, чтобы уменьшить проблему отслеживания, но получить некоторую степень дополнительной декорреляции сигнала.

В другом варианте осуществления антенная решетка 180 содержит N антенных элементов для приема по меньшей мере N различных сложений M сигналов источников, как изображено на фиг.6. По меньшей мере два из N антенных элементов 182а, 182b являются коррелированными и имеют различные поляризации для приема по меньшей мере двух из N различных сложений М сигналов источников, причем N и М больше 1.

Другие антенные элементы 184а, 184b в решетке 180 могут быть коррелированными или некоррелированными в отношении антенных элементов 182а, 182b. Хотя изображена другая пара поляризованных антенных элементов 184а, 184b, эти элементы, вместо этого, могут иметь одинаковую поляризацию. Кроме того, эти элементы также могут быть некоррелированными друг с другом.

Другие поляризации для антенных элементов 182а, 182b могут быть ортогональными друг к другу. В другой конфигурации антенные элементы 182а, 182b включают в себя третий элемент 182с, так что поддерживается тройная поляризация для приема 3 различных сложений М сигналов источников.

Нижеследующее обсуждение поддерживает использование поляризации для заполнения смешивающей матрицы А. Три различно поляризованных антенных элемента 182а, 182b, 182с принимают три суммы линейных и независимых сигналов. Используются определения и зависимости осей x, y и z, как показано на фиг.7. Например, существуют следующие зависимости:

x=Scos(θ)sin(ϕ)

y=Ssin(θ)cos(ϕ)

z=x=Scos(ϕ)

Упрощающими предположениями являются те, что сигналы имеют линейную поляризацию, сигналы являются линейно независимыми, и имеется три линейных антенных элемента, каждый на ортогональной оси. Например, антенный элемент 182а находится на оси х, антенный элемент 182b находится на оси y, и антенный элемент 182с находится на оси z.

Посредством расположения каждого из трех линейных антенных элементов 182а, 182b, 182с на ортогональной оси упрощается математическая сторона вопроса. При фактическом развертывании нет необходимости, чтобы антенные элементы 182а, 182b, 182с были строго ортогональными или чтобы они встречались в общей точке. Исключение данного предположения не делает недействительным общее заключение, но скорее изменяет случаи, при которых имеет место недостаточность ранга.

Применяются следующие определения, причем числовые нижние индексы ссылаются на ассоциации с сигналами 1, 2, 3:

S 1,S 2,S 3: сигналы, поступающие на антенные элементы;

θ 1,θ 2,θ 3: угол поля Е плоскости X,Y сигнала;

ϕ 1,ϕ 2,ϕ 3: угол поля Е оси Z сигнала; и

X x,X y,X z: скалярное произведение суммы сигналов, поступающих на антенный элемент.

Поэтому, компоненты вектора равны:

x y z
Элемент 'x': 1 0 0
Элемент 'y': 0 1 0
Элемент 'z': 0 0 1
Коэффициент S 1: cos(θ 1)sin(ϕ 1) sin(θ 1)sin(ϕ 1) cos(ϕ 1)
Коэффициент S 2: cos(θ 2)sin(ϕ 2) sin(θ 2)sin(ϕ 2) cos(ϕ 2)
Коэффициент S 3: cos(θ 3)sin(ϕ 3) sin(θ 3)sin(ϕ 3) cos(ϕ 3)

Выполнение скалярного произведения каждого антенного элемента и сигнала (X·Y=x 1 x 2+y 1 y 2+z 1 z 2) определяет относительную составляющую поля Е, суммированную в элементе. Эти значения используются для создания смешивающей матрицы:

где:

детерминант =

cos(θ 1)sin(ϕ 1)sin(θ 2)sin(ϕ 2)cos(ϕ 3)+cos(θ 2)sin(ϕ 2)sin(θ 3)sin(ϕ 3)cos(ϕ 1)

+cos(θ 3)sin(ϕ 3)sin(θ 1)sin(ϕ 1)cos(ϕ 2)-cos(ϕ 1)sin(θ 2)sin(ϕ 2)cos(θ 3)sin(ϕ 3)

-cos(ϕ 2)sin(θ 3)sin(ϕ 3)cos(θ 1)sin(ϕ 1)-cos(ϕ 3)sin(θ 1)sin(ϕ 1)cos(θ 2)sin(ϕ 2)

=cos(θ 1)sin(θ 2)sin(ϕ 1)sin(ϕ 2)cos(ϕ 3)+cos(θ 2)sin(θ 3)cos(ϕ 1)sin(ϕ 2)sin(ϕ 3)

+sin(θ 1)cos(θ 3)sin(ϕ 1)cos(ϕ 2)sin(ϕ 3)-sin(θ 2)cos(θ 3)cos(ϕ 1)sin(ϕ 2)sin(ϕ 3)

-cos(θ 1)sin(θ 3)sin(ϕ 1)cos(ϕ 2)sin(ϕ 3)-sin(θ 1)cos(θ 2)sin(ϕ 1)sin(ϕ 2)cos(ϕ 3)

=cos(θ 1)sin(θ 2)sin(ϕ 1)sin(ϕ 2)cos(ϕ 3)-sin(θ 1)cos(θ 2)sin(ϕ 1)sin(ϕ 2)cos(ϕ 3)

+cos(θ 2)sin(θ 3)cos(ϕ 1)sin(ϕ 2)sin(ϕ 3)-sin(θ 2)cos(θ 3)cos(ϕ 1)sin(ϕ 2)sin(ϕ 3)

+sin(θ 1)cos(θ 3)sin(ϕ 1)cos(ϕ 2)sin(ϕ 3)-cos(θ 1)sin(θ 3)sin(ϕ 1)cos(ϕ 2)sin(ϕ 3)

=sin(ϕ 1)sin(ϕ 2)cos(ϕ 3)[cos(θ 1)sin(θ 2)-sin(θ 1)cos(θ 2)]

+ cos(ϕ 1)sin(ϕ 2)sin(ϕ 3)[cos(θ 2)sin(θ 3)-sin(θ 2)cos(θ 3)]

+ sin(ϕ 1)cos(ϕ 2)sin(ϕ 3)[sin(θ 1)cos(θ 3)-cos(θ 1)sin(θ 3)]

=sin(ϕ 1)sin(ϕ 2)cos(ϕ 3)sin(θ 2-θ 1)

+cos(ϕ 1)sin(ϕ 2)sin(ϕ 3)sin(θ 3-θ 2)

+sin(ϕ 1)cos(ϕ 2)sin(ϕ 3)sin(θ 1-θ 3)

Ниже описываются ситуации недостаточности ранга. Когда детерминант равен 0, смешивающая матрица с недостаточным рангом. Это происходит в следующих случаях:

1) θ 1=θ 2=θ 3

Элементы 'x' и 'y' принимают одинаковый вклад от всех трех сигналов.

2)

Добавить 180 градусов к любой комбинации элементов таблицы для другого примера недостаточности ранга. Это случаи, когда сигналы не суммируются независимо посредством достаточной комбинации антенных элементов.

3) Все индивидуальные суммы не равны 0 по 1 или 2, но:

sin(ϕ 1)sin(ϕ 2)cos(ϕ 3)sin(θ 2-θ 1)

+cos(ϕ 1)sin(ϕ 2)sin(ϕ 3)sin(θ 3-θ 2)

+sin(ϕ 1)cos(ϕ 2)sin(ϕ 3)sin(θ 1-θ 3)=0

Это предполагает небольшой телесный угол разделения между сигналами, почти равную поляризацию сигналов, сигналы синхронизированные, но поступающие с противоположных сторон решетки, или некоторую другую очень маловероятную случайность падения сигнала, приводящую к такому же уровню энергии для обоих элементов.

Как описано выше, часть схемы относится к конфигурации антенны. Вышеописанные конфигурации антенны, включающие в себя некоррелированные датчики, могут быть объединены в многочисленные различные конфигурации для обеспечения суммированных сигналов М сигналов источников для смешивающей матрицы.

Как показано на фиг.8, описывается устройство 200 связи для разделения сигналов источников, обеспечиваемых М источниками сигнала. Антенная решетка 202 содержит N антенных элементов для приема по меньшей мере N различных сложений М сигналов источников, причем N и М больше 1.

N антенных элементов содержат по меньшей мере один антенный элемент 204 для приема по меньшей мере одного из N различных сложений М сигналов источников, и по меньшей мере два коррелированных антенных элемента 206 для приема по меньшей мере двух из N различных сложений М сигналов источников. Два коррелированных антенных элемента 206 являются некоррелированными с антенным элементом 204. Антенная решетка может включать в себя дополнительные антенные элементы в различных комбинациях, в которых элементы являются коррелированными, некоррелированными и поляризованными.

Приемник 210 подсоединен к антенной решетке 202 для приема по меньшей мере N различных сложений М сигналов источников. Процессор 212 слепого разделения сигналов подсоединен к приемнику для формирования смешивающей матрицы 214, содержащей по меньшей мере N различных сложений М сигналов источников. Смешивающая матрица имеет ранг, равный по меньшей мере N, и процессор 212 слепого разделения сигналов выделяет полезные сигналы 216 источников из смешивающей матрицы А.

Третья часть схемы относится к улучшениям в конфигурациях антенны, предусмотренных во второй части. Улучшения выполнены так, что дополнительные или заменяющие сложения сигналов источников собираются для дополнительного заполнения смешивающей матрицы А.

Одно улучшение включает в себя отклонение решетки для приема дополнительных сумм сигналов для использования смешивающей матрицей А без необходимости добавления дополнительных антенных элементов. Отклонение решетки включает в себя управление диаграммами направленности антенны по направлению азимута и/или угла возвышения.

Ниже описывается со ссылкой на фиг.9 устройство 240 связи для разделения сигналов источников, обеспечиваемых М источниками сигнала, используя отклонение решетки. Антенная решетка 242 содержит N антенных элементов 244 для генерирования N исходных диаграмм направленности антенны для приема N различных сложений М сигналов источников. Антенная решетка 242 также содержит контроллер 246 угла возвышения для селективного изменения угла возвышения по меньшей мере одной из N исходных диаграмм направленности антенны для генерирования по меньшей мере одной дополнительной диаграммы направленности антенны, так что ей принимается по меньшей мере одно дополнительное другое сложение М сигналов источников.

Приемник 248 подсоединен к антенной решетке 242 и принимает N различных сложений М сигналов источников, используя N исходных диаграмм направленности антенны, и также принимает по меньшей мере одно дополнительное другое сложение М сигналов источников, используя по меньшей мере одну дополнительную диаграмму направленности антенны.

Процессор 250 слепого разделения сигналов подсоединен к приемнику 248 для формирования смешивающей матрицы 252, содержащей N различных сложений М сигналов источников и по меньшей мере одно дополнительное другое сложение М сигналов источников. Смешивающая матрица имеет ранг, равный N плюс количество дополнительных других сложений М сигналов источников, принятых с использованием дополнительных диаграмм направленности антенны. Процессор 250 выделяет полезные сигналы 254 из смешивающей матрицы.

Как правило, любое средство антенной решетки, которое обеспечивает суммы сигналов, пригодных для повышения ранга смешивающей матрицы, может использоваться с механизмом отклонения. Отклонение генерирует две отдельные и используемые смешивающей матрицей суммы сигналов для каждого средства антенной решетки. Существует, поэтому, эффект умножения в два раза посредством использования данного способа.

Если отклонение решетки сегментируется на K отдельных областей, ассоциированных с антенной, каждая из K областей может обеспечивать 2 независимые области отклонения и вводы в смешивающую матрицу. Например, если антенная решетка может обеспечивать N сложений сама по себе и существует K отдельных областей отклонения, количество сумм сигналов в смешивающей матрице может быть равно 2*K*N.

Для целей иллюстрации ссылка делается на фиг.10, на которой антенна 100' с коммутируемым лучом, показанная на фиг.4, была модифицирована, так что диаграммы направленности антенны могут наклоняться вверх или вниз по углу возвышения. В частности, каждая верхняя половина 104а' пассивных антенных элементов 104' подсоединена к экрану 106' через реактивную нагрузку 108'. Каждая нижняя половина 104b' пассивных антенных элементов 104' также подсоединена к экрану 106' через реактивную нагрузку 108'. Реактивное сопротивление на пассивных антенных элементах 104' имеет эффектом удлинение или укорочение пассивного антенного элемента. Индуктивные нагрузки удлиняют, и емкостные нагрузки укорачивают электрическую длину пассивных антенных элементов 104'.

Антенный луч наклоняется вверх и вниз по углу возвышения в соответствии с отношениями реактивных нагрузок 108' верхних половин 104а' и реактивных нагрузок 118' нижних половин 104b'. Посредством регулировки отношения диаграмма направленности антенны может указывать вверх 97 или вниз 99, как показано на фиг.11. По меньшей мере один дополнительный ранг добавляется к смешивающей матрице А, когда угол возвышения диаграммы направленности антенны регулируется для приема смешанного сигнала. Используя отклонение решетки, больше сигналов может быть принято для смешивающей матрицы А без необходимости увеличения количества антенных элементов N.

Эта конкретная реализация имеет 2 отдельные области отклонения, индивидуально управляемые реактивными сопротивлениями 118'. Возможность генерирования диаграммы направленности решетки представляет собой 3 независимые диаграммы направленности, поэтому количество сумм сигналов, которые могут использоваться для создания смешивающей матрицы, равно 12 (2*2*3).

Ссылка делается на вышеприведенную в качестве ссылки заявку на патент США № 11/065752, которая более подробно описывает, как регулировать антенные лучи по углу возвышения. Способ отклонения решетки может применяться к любому из вышеописанных вариантов осуществления антенных решеток, или любой другой антенной решетке, которая является чувствительной к взаимодействиям с экраном.

Другой вариант осуществления контроллера угла возвышения основывается на управляемом ВЧ-дросселе 270, подсоединенном к экрану 272 антенного элемента 274, как показано на фиг.12. Диаграмма направленности антенны, ассоциированная с антенным элементом 274, перемещается по углу возвышения посредством управления ВЧ-дросселем 270, что легко понятно для специалиста в данной области техники.

Устройство 300 связи для разделения сигналов источников, обеспечиваемых М источниками сигнала, основываясь на выборе пути, ниже описывается со ссылкой на фиг.13. Это другое улучшение конфигураций антенны, предусмотренное во второй части схемы, а также улучшение отклонения решетки, описанного выше. Устройство 300 связи содержит антенную решетку 302, содержащую N элементов 304 для формирования по меньшей мере N антенных лучей для приема по меньшей мере N различных сложений М сигналов источников, причем N и М больше 2.

Контроллер 306 подсоединен к антенной решетке для селективного формирования по меньшей мере N антенных лучей. Узел 308 приемника подсоединен к антенной решетке 302 для приема по меньшей мере N различных сложений М сигналов источников. Процессор 310 слепого разделения сигналов подсоединен к узлу 308 приемника для формирования смешивающей матрицы 312, содержащей до по меньшей мере N различных сложений М сигналов источников.

Процессор 310 слепого разделения сигналов также определяет, являются ли различные сложения М сигналов источников коррелированными или статистически независимыми, и, если нет, то взаимодействует с контроллером 306 для формирования различных лучей для приема новых различных сложений М сигналов источников для замены различных сложений М сигналов источников, которые не являются коррелированными или статистически независимыми в смешивающей матрице 312. Полезные сигналы 314 источников затем выделяются из смешивающей матрицы 312.

Рейк-приемник представляет собой радиоприемник, предназначенный для противостояния эффектам многолучевого замирания. Он выполняет это посредством использования нескольких независимых приемников, причем каждый незначительно задержан, чтобы настраиваться на индивидуальные многолучевые составляющие. Он может использоваться сетями радиодоступа большинства типов. Было обнаружено, что он особенно полезен для модуляции типов с кодом расширения спектра. Его способность выбирать заданные пути падающего сигнала делает его пригодным в качестве средства для изменения путей, подаваемых на обработку слепого разделения сигналов.

Селективное формирование N антенных лучей, как описано выше, может применяться во всех сетях радиодоступа, что легко понятно для специалиста в данной области техники. Для систем многостанционного доступа с кодовым разделением (CDMA) узел 308 приемника содержит N рейк-приемников 316. Каждый рейк-приемник 316 содержит k каналов разнесенного приема для выбора k различных многолучевых составляющих для каждого одного из N различных сложений М сигналов источников, принимаемых соответствующим антенным элементом, подсоединенным к нему. В данной конфигурации процессор 310 слепого разделения сигналов подсоединен к N рейк-приемникам 316 для формирования смешивающей матрицы 312. Смешивающая матрица 312 содержит до по меньшей мере kN различных многолучевых составляющих по меньшей мере N различных сложений М сигналов источников, и смешивающая матрица имеет ранг, равный до kN.

В частности, при распространении форм волны CDMA они часто встречают многочисленные пути от источника до места назначения. Рейк-приемник 316 специально разработан для захвата ряда этих индивидуальных копий и объединения их для более помехоустойчивого декодирования сигнала. Хотя исходный сигнал распространяется по каждому пути, его свойства модифицируются уникальными характеристиками пути. При некоторых обстоятельствах, модифицирование корреляции и/или статистических свойств принимаемого сигнала будет достаточно большим, так что они могут рассматриваться как отдельные сигнальные потоки. Модифицированный рейк-приемник 316 может использоваться для извлечения каждого модифицированного потока и подачи его в качестве уникального ввода в смешивающую матрицу 312. Хотя данное средство повышения ранга не всегда будет доступным, оно имеет тенденцию быть доступным в средах с высокой степенью многолучевого распространения, когда оно, наиболее вероятно, необходимо.

Хотя рейк-приемник 316 может использовать различные пути, более общим подходом, применимым к любому способу модуляции, является формирование луча, как описано со ссылкой на фиг.13. Он отличается от рейк-приемника 316, так как формирование луча используется для усиления полезных сигналов, а также подавления нежелательных сигналов. Различие, однако, заключается в том, что подавляемый сигнал фактически может быть другой версией сигнала, предназначенного для приемника. Однако узлу 308 приемника необходимо обнаружить несколько этих уникальных версий путей распространения одного и того же сигнала, чтобы построить смешивающую матрицу 312 с достаточным рангом.

Четвертая часть схемы относится к расщеплению сигнала для дополнительного заполнения смешивающей матрицы А. При одном подходе, сигналы сложения расщепляются с использованием кодов расширения спектра. При другом подходе, сигналы сложения расщепляются с использованием синфазного (I-) и квадратурного (Q-) модулей.

Расщепление сигнала с использованием кодов расширения спектра ниже описывается со ссылкой на фиг.14. Изображенное устройство 400 связи содержит антенную решетку 402, содержащую N антенных элементов 404 для приема по меньшей мере N различных сложений М сигналов источников. Блок 406 сужения спектра кода подсоединен к N антенным элементам 404 для декодирования по меньшей мере N различных сложений М сигналов источников. Каждое одно из N различных сложений включает в себя k кодов для обеспечения k различных сложений М сигналов источников, связанных с ними.

Узел 408 приемника подсоединен к блоку 406 сужения спектра кода для приема по меньшей мере kN различных сложений М сигналов источников. Процессор 410 слепого разделения сигналов подсоединен к узлу 408 приемника для формирования смешивающей матрицы 412, содержащей по меньшей мере kN различных сложений М сигналов источников. Смешивающая матрица 412 имеет ранг, равный до kN. Процессор 410 слепого разделения сигналов выделяет полезные сигналы 414 источников из смешивающей матрицы 412.

В зависимости от модуляции принимаемых сигналов, вышеописанное расщепление сигнала может использоваться для повышения ранга смешивающей матрицы А без увеличения количества N антенных элементов. CDMA IS-95, CDMA2000 и широкополосный CDMA (WCDMA) являются примерами систем связи с расширенным спектром, в которых используются коды расширения спектра. Общей связующей линией является то, что уникальный код обрабатывается с каждым сигналом для расширения спектра данных по большей полосе частот.

Этот же код расширения спектра обрабатывается с принятой суммой сигналов (полезный сигнал, нежелательные сигналы и неизвестные источники шума). Это вызывает восстановление полезного сигнала в его первоначальную полосу частот, тогда как спектр источников помех расширяется по широкой полосе частот.

Вышеперечисленные реализации CDMA фактически имеют многочисленные сигнальные потоки, одновременно использующие одну и ту же полосу частот. Каждый сигнальный поток использует код, который идеально является ортогональным ко всем другим. Если это условие выполняется на декодере, то это означает, что сужение спектра будет выполняться только у представляющего интерес сигнала. Если код К-го сигнала суммы используется для сужения спектра, результирующая сумма xk принятых сигналов будет состоять, главным образом, из члена с увеличенной амплитудой sk и k-1 членов или с неизменной или с уменьшенной величиной.

Часто существует некоторая корреляция между сигналами CDMA, поэтому создающие помехи сигналы в некоторой степени восстанавливаются вместе с полезным сигналом. Это часто из-за задержки, испытываемой индивидуальными сигналами, и также наличия многолучевого распространения сигналов. У некоторых нежелательных сигналов, особенно сигналов CDMA, повышается величина. Повышение не будет таким существенным как для полезного сигнала, но он все же повышает общую величину шума и, поэтому, уменьшает отношение сигнал-шум.

Вид уравнения сигналов с суженным спектром и самих сигналов удовлетворяет критерию для обработки слепого разделения сигналов. Фактически, если один из кодов сужения спектра применяется индивидуально для каждого известного сигнала, принимаемого устройством 400 связи, получаются индивидуальные сложения, которые удовлетворяют требованиям модели ICA.

Поэтому существует столько вводов строк, доступных для смешивающей матрицы, сколько известных кодов, предполагая, конечно, что они каждый получают линейно независимую значимую величину. При надлежащих обстоятельствах это позволяет увеличить смешивающую матрицу до значения, которое больше, чем количество кодов. Например, N антенных элементов и М кодов могут получить NM строк матрицы.

Для целей иллюстрации, предполагается, что известны 3 кода, и 3 известных кодовых сигнала сохраняют свою ортогональность. В блоке 406 сужения спектра кода смешивающая матрица А имеет верхние 3 строки и нижние 3 строки каждая вследствие антенного потока, после того как был сужен спектр каждого потока посредством 3 известных кодов. Значения 0 вне диагонали являются следствием ортогональности кодов. Элементы 4, 5 и 6 столбцов предназначены для общего случая неизвестных сигналов одного и того же индекса.

Сигналы, соответствующие элементам 4, 5 и 6 столбцов, могут представлять собой другие версии путей известных кодов, или другие сигналы сот неизвестных кодов. Также, один сигнал может быть гауссовым, и другой сигнал представляет собой любую группу сигналов CDMA, удовлетворяющую центральной предельной теореме, так что они имеют вид одного гауссова сигнала, например, каналы версии 4. Другими словами, достаточная величина неслучайных сигналов добавляется к гауссову сигналу. Источниками помех могут быть источники негауссовых сигналов или максимум один гауссов сигнал, неизвестный сети.

После сужения спектра известных кодов в блоке 406 сужения спектра кода, процессор 410 слепого разделения сигналов принимает смешивающую матрицу 412 ранга 6. Ранг 6 выводится на основе 2 антенных элементов, умноженных на коэффициент 3, так как известны 3 кода.

6 сигналов применяются для процессора 410 слепого разделения сигналов, причем формируется смешивающая матрица 412, имеющая ранг 6. Процессор 410 слепого разделения сигналов определяет разделяющую матрицу W только из принятых сигналов, модифицированных каналами: x=As. В изображенном примере, 6 сигналов являются разделяемыми.

Процессор 410 слепого разделения сигналов выбирает сигналы, подлежащие декодированию. Например, сигналы источников помех могут быть удалены, и выбраны все версии полезных сигналов. Выбранные сигналы подаются на модуль демодулятора для демодуляции. Демодулятор использует хорошо известные способы компенсации, которые объединяют многолучевые версии одного и того же сигнала.

В более общем случае, значения вне диагонали, показанные как 0 выше для простоты, фактически могут быть ненулевыми. Это будет более обычным случаем, когда корреляционные свойства между кодированными сигналами не являются совершенными. Это представляет дополнительный шум для каждого разделенного сигнала. Однако, как ранее показано, ранг матрицы достаточен для разделения этих сигналов, поэтому их величина будет существенно уменьшена после обработки слепого разделения сигналов. Это приводит к снижению шума, увеличению отношения сигнал-шум и, как указывается теоремой Шеннона, повышению пропускной способности канала.

Как показано на фиг.15, другим подходом для повышения ранга смешивающей матрицы А без увеличения количества N антенных элементов является разделение принимаемого смешанного сигнала на его синфазную (I-) и квадратурную (Q-) составляющие. I- и Q-составляющие когерентного РЧ-сигнала представляют собой составляющие, амплитуды которых одинаковые, но фазы которых разделены 90 градусами.

Устройство 500 связи содержит антенную решетку 502, содержащую N антенных элементов 504 для приема по меньшей мере N различных сложений М сигналов источников. Соответствующий синфазный и квадратурный модуль 506 расположен далее по ходу сигнала относительно каждого антенного элемента 504 для разделения каждого одного из N различных сложений М сигналов источников, принятых ими, на набор синфазных и квадратурных составляющих.

Узел 508 приемника находится далее по ходу сигнала относительно каждого синфазного и квадратурного модуля 506 для приема по меньшей мере N наборов синфазных и квадратурных составляющих для по меньшей мере N различных сложений М сигналов источников. Процессор 510 слепого разделения сигналов находится далее по ходу сигнала относительно узла 508 приемника для формирования смешивающей матрицы 512, содержащей по меньшей мере 2N различных сложений М сигналов источников. Каждый набор синфазных и квадратурных оставляющих обеспечивает 2 ввода в смешивающую матрицу 512. Смешивающая матрица 512 имеет ранг, равный до 2N, и процессор 510 слепого разделения сигналов выделяет полезные сигналы 514 источников из смешивающей матрицы 512.

Один из соответствующих I- и Q-модулей 506, находящийся далее по ходу сигнала от антенных элементов 502, изображен на фиг.16. Смешанный сигнал, принимаемый антенным элементом 502, расщепляется парой смесителей 520. I- и Q-составляющие обычно создаются посредством преобразования сигнала промежуточной частоты (ПЧ) в другой диапазон частоты при помощи двух синхронных детекторов, на которые подаются идентичные эталонные сигналы 90 градусов не в фазе. Вместе, I- и Q-сигналы сохраняют информацию о фазе, содержащуюся в ПЧ-сигнале, таким образом позволяя различать сигнал, имеющий положительную частоту, от сигнала, имеющего отрицательную частоту.

Посредством разделения принимаемых смешанных сигналов на I- и Q-составляющие, размер смешивающей матрицы увеличивается на коэффициент 2. Пока I- и Q-составляющие кодируются с различными потоками данных, смешанный сигнал, принимаемый на любом антенном элементе, может быть расцеплен на два различных смешанных сигнала.

В случае дифференциального кодирования тип модуляции необходимо анализировать, чтобы определить, удовлетворяют ли I и Q требованию линейности. Например, было показано для глобальной системы мобильной связи (GSM), что кодирование гауссовой манипуляцией с минимальным сдвигом (GMSK) может быть предположено линейным, когда оно используется с соответствующей фильтрацией и обрабатывается в приемнике, как если бы оно было кодированием с двоичной фазовой манипуляцией (BPSK). Так как BPSK удовлетворяет требованиям для обработки слепого разделения сигналов, может использоваться описанный процесс I и Q.

I- и Q-составляющие могут использоваться с любым из вышеописанных вариантов осуществления антенной решетки для заполнения смешивающей матрицы А. Если используются I и Q, смешивающая матрица А может заполняться, как если бы использовалось в 2 раза больше по количеству антенных элементов. Другим примером может быть использование 2 антенных элементов (коэффициент 2), которые являются некоррелированными с неодинаковой поляризацией (коэффициент 2*2), и в комбинации с I- и Q-составляющими (коэффициент 2*2*2), так что генерируется 8 сумм независимых смешанных сигналов.

Данный механизм также может использоваться со способом отклонения антенной решетки для создания большего количества сумм сигналов. Каждая из этих сумм, в свою очередь, также может разделяться на I- и Q-составляющие.

Другой аспект изобретения относится к волнообразным диаграммам направленности в режиме передачи для поддержки эффективного покрытия зоны. Ссылаясь снова на фиг.3, данный аспект изобретения соответствует блоку 92 в части обработки передатчика изображенной схемы. Сигналы от внешних передатчиков представляют собой источники помех для сигналов с узлов, с которыми устройство пытается установить связь. Эта проблема главным образом решается рассматриванием внешних сигналов в качестве случайного шума. Пока отношение сигнал-шум остается выше заданных порогов, полезный сигнал может декодироваться. Проблема заключается в том, чтобы разработать систему связи, которая приуменьшает эти проблемы, в то же время используя преимущества многочисленных путей связи для максимизирования эффективности линии связи и общей пропускной способности системы.

Термин «волнообразная форма», используемый в данном документе, ссылается на контуры 600, 602, 604 диаграммы направленности с изменяющимися коэффициентами усиления, которые могут отображать или могут не отображать степени симметрии, как показано на фиг.17. Приемник 610 окружен тремя разнесенными в пространстве стационарными передатчиками 620, 630, 640. Ключевым вопросом является то, что контуры 600, 602, 604 диаграммы направленности не должны быть изменениями без поворота масштабированных версий друг друга, как показано контурами 650, 652, 654 диаграммы направленности на фиг.18.

Подобные контуры по геометрии являются используемыми, пока они представляют собой поворот относительно друг друга. Три контура 660, 662, 664 диаграмм направленности, показанные на фиг.19, все подобны по геометрии, и все они являются используемыми, так как они имеют различные коэффициенты усиления по каждому направлению. Хотя объясняется подобное использование диаграммы направленности и в некоторых реализациях является самым простым путем реализации диаграмм направленности, набор диаграмм направленности не должен быть подобным. Всем, что требуется, является то, что члены набора отличаются коэффициентом усиления в каждом направлении передачи или приема сигнала, которое служит путем канала до другого конца или концов линии связи.

В общем, одна плоскость контура коэффициента усиления сигнала изображена в данном документе для простоты визуализации. Упоминаемые волнообразные формы могут иметь место по азимуту, углу возвышения или по обеим ориентациям, т.е. по поверхности трехмерной формы, окружающей антенну. Какое и в какой степени каждое направление размерности фактически деформируется и поэтому используется, представляет собой функцию прогнозируемого преимущества и ограничений на физическую реализацию.

Основным принципом является использование диаграмм направленности секторизованного покрытия на узлах инфраструктуры. Фактическое количество используемых секторов изменяется с потребностями в емкости и связанной стоимости как фактора. Например, базовая станция может быть разделена на 3 сектора, причем каждый сектор поддерживается передатчиком.

Реализации могут изменяться от одного сектора до произвольно большого количества. Сами сектора могут быть поделены по азимуту или углу возвышения, или плоскостям азимута и угла возвышения. Ключевое преимущество использования секторизации заключается в том, что она частично снимает необходимость отслеживания устройства на другом конце линии согласно способу формирования луча. Переход из зоны покрытия одного сектора в другой, поэтому, сводится к классической ситуации эстафетной передачи обслуживания.

Приемник типично генерирует изменения диаграммы направленности, пригодные для обработки BSS. В противоположность этому, передатчик использует способы такие, что подходящая среда декодера BSS существует по меньшей мере частично. В некоторых реализациях это означает, что приемнику не нужно генерировать никаких волнообразных диаграмм направленности. В других реализациях это означает, что существенно уменьшается количество волнообразных диаграмм направленности.

Один вариант осуществления предназначен для одной стационарной точки 670 передачи на узле инфраструктуры, передающей на устройство 680 беспроводной мобильной связи, как показано на фиг.20. Данный вариант осуществления относится к ситуации, когда неизвестно, работают ли также другие источники передачи в зоне. Контуры 682, 684, 686 диаграммы направленности в режиме передачи могут быть волнообразными во временных последовательностях, известных приемнику 680, как показано на фиг.21.

Изменения диаграммы направленности в режиме передачи могут быть рассчитаны во времени, чтобы совпадать с делениями символа передачи. Вместо движения по направлению максимума диаграммы направленности, контур диаграммы направленности изменяется и сохраняется постоянным для каждого временного интервала. Зона покрытия, поэтому, не изменяется существенно, и нет проблемы предусмотрительного отслеживания, с которой нужно бороться.

Приемник испытывает изменение уровня энергии фронта волны из-за изменяющихся контуров передачи. Матрица BSS, поэтому, будет заполняться разностями различных сигнальных потоков при различных относительных значениях коэффициента усиления.

Более конкретно, стационарный передатчик 670 передает сигнал источника, определяемый набором знаков, содержащим множество символов, и по меньшей мере один из символов в наборе знаков передается с другим уровнем мощности, так что передаваемый сигнал источника появляется в L периодах времени с линейно независимыми уровнями мощности, где L≥2. Амплитуда каждого символа в наборе знаков может быть постоянной, причем по меньшей мере два символа, например, имеют различные уровни мощности.

Хотя волнообразная форма покрывает все колебания контура мощности сектора, упрощенная реализация имеет общий уровень мощности изменения сектора. Излучаемая диаграмма направленности, поэтому, будет оставаться одной и той же в математическом смысле слова «подобный».

Хотя все секторы заданной базовой станции могут применять волнообразные формы передатчика, как описано выше, в некоторых обстоятельствах было бы лучше иметь только некоторый поднабор, чтобы это делать, или распределять степень волнообразной формы среди секторов. Например, если приемник принял помехоустойчивый сигнал от сектора А, но слабый сигнал от сектора В, то будет предпочтительным придать волнообразную форму помехоустойчивому сигналу от сектора А и оставить слабый сигнал от сектора В на его более высоком уровне. Эта реализация, фактически, будет в некоторой степени независимой от того, какой сигнал был полезным, и какой - источником помехи. Например, источник помехи мог, фактически, быть помехоустойчивым сигналом, но его уровень не может быть уменьшен существенно из-за того факта, что минимальный уровень необходим для этого, чтобы выполнять связь с некоторым другим устройством.

Если принятые преобладающие сигналы все от одного или нескольких передатчиков, использующих волнообразную сигнализацию, приемник просто производит отсчеты в течение каждого изменения диаграммы направленности и использует результирующие данные для заполнения матрицы для обработки BSS.

Если существует смесь от передатчиков, использующих волнообразную сигнализацию, и других, не использующих ее, приемник может использовать классические способы разделения сигналов для их вычисления. Могут использоваться, например, способы, такие как формирование луча и многопользовательское детектирование. Однако способ BSS будет обычно более помехоустойчивым. Практически, приемник может реализовать изменение формы диаграммы направленности и генерировать достаточное количество дополнительных диаграмм направленности для повышения ранга матрицы BSS выше количества сигналов, подлежащих разделению.

Для реализации декодера BSS, например, если три контура 682, 684, 686 диаграммы направленности в режиме передачи с тремя сигналами посылаются передатчиком 670 и имеется два других принимаемых сигнала, приемнику 680 необходимо генерировать по меньшей мере два контура для выделения источников помех по отношению друг к другу. Это на три контура меньше, чем потребовалось бы, если бы передатчик 670 не генерировал свой собственный набор, поэтому нагрузка реализации на приемник 680 всегда снижается.

Если передатчик 670 посылает единственный поток по пути сигнала, нет необходимости поворачивать или делать непохожим набор контуров диаграммы направленности. Это потому, что сигнал, обнаруживаемый на приемнике 680, изменяется относительно всех других принимаемых сигналов. Передатчик 670, поэтому, может использовать простое изменение мощности для общей диаграммы направленности, вместо необходимого изменения формы контура. Если только один другой поток суммируется в приемнике 680, обработка BSS будет способна разделить их, даже если один будет постоянным по амплитуде. Это потому, что источник колебания мощности обеспечивает изменения, необходимые для его работы. Если принимается более одного другого потока, они имеют вид одного сгруппированного источника помех для обработки BSS, если только сам приемник 680 не использует другие средства разделения или имеет свою собственную возможность генерирования волнообразной диаграммы направленности. Хотя данный сценарий иногда имеет место, он не всегда является практичным или наиболее надежным.

Может использоваться передатчик диаграммы направленности в режиме приема. Так как обработка BSS многочисленных контуров диаграммы направленности представляет собой очень хороший способ для разделения сигналов, эти же способы, используемые для генерирования диаграмм направленности в режиме передачи, также могут использоваться для генерирования многочисленных значений приемника. Единственной стоимостью как фактор для приема с BSS, когда уже поддерживается передача, поэтому, являются служебные данные для обработки BSS.

Также может использоваться обратная связь 690 приемника 680 пользовательского оборудования на передатчик 670. Хотя это не является строго необходимым, информация обратной связи от приемника 680 пользовательского оборудования может использоваться для улучшения общей работы линий связи. Например, приемник 680 может определить степень, с которой каждое изменение контура диаграммы направленности обеспечивает полезные данные. Эта информация подается обратно на передатчик 670. Передатчик 670 затем может отрегулировать свою работу так, чтобы улучшить линию связи, использовать меньшую мощность или вызывать меньшие помехи другим линиям связи. Некоторыми из регулировок могут быть: какая и в какой последовательности используется диаграмма направленности, и сколько изменений делается в ходе передачи символа (т.е. изменение с М до N контуров). Регулировки изменений контура на символ необходимо передавать на приемник для получения наилучших рабочих характеристик.

Как легко понятно для специалиста в данной области техники, сигнал источника, передаваемый передатчиком 670, определяется набором знаков, содержащим множество символов, и по меньшей мере один из символов в наборе знаков передается с другим уровнем мощности, так что передаваемый сигнал источника появляется в L периодах времени с линейно независимыми уровнями мощности, где L≥2.

Хотя изменение на символ является практичным в некоторых приложениях, часто является более помехоустойчивым выполнять изменения на основе символа или многочисленных символов. Это потому, что изменение уровня мощности во время символа может иметь недопустимые изменения в самом символе. Так как матрицы разделения сигналов обычно выводятся из некоторого количества символов, это является приемлемой реализацией с точки зрения обработки приемником.

Другой вариант осуществления включает в себя многочисленные точки передачи, которые известны, чтобы использовать вышеописанный подход. Каждый передатчик способен устанавливать различные уровни мощности в режиме передачи. В качестве примера, передатчик L1 и передатчик L2 могут устанавливать L=3 уровня мощности. Уровни мощности такие, что все возможные комбинации относительных уровней мощности являются уникальными в качестве вводов в смешивающую матрицу. Максимальное количество линейно независимых сумм, поэтому, будет равно L1*L2=3*3=9. Это расширяется до J передатчиков в качестве максимального количества уникальных относительных уровней мощности =L1*…*LJ.

Ранг смешивающей матрицы может превышать количество источников, подлежащих разделению, когда фактически имеется больше источников в суммах, чем приемник предполагает. Если это не так, матрица будет вырожденной, и ранг понизится до количества фактических источников.

Принцип действия приемника для реализации с многими узлами передатчиков, в основном, такой же, что и для одного узла. Разница в том, что диаграммы направленности, генерируемые каждым передатчиком, могут быть подсчитаны на приемнике для обработки BSS.

Может быть получена, однако, более помехоустойчивая работа посредством приема информации из сети о природе скоординированных параметров передачи. Например, может регулироваться ранг матрицы, который, в свою очередь, определяет количество требуемых диаграмм направленности. Генерирование диаграмм направленности приемником, когда это доступно, поэтому, регулируется согласно данной информации. Управление радиоресурсами в масштабе сети может использовать информацию, подаваемую обратно пользовательским оборудованием для установления использования диаграмм направленности, ориентаций, уровней мощности и тактирования в масштабе сети.

Все способы, описанные выше для построения смешивающей матрицы, могут использоваться как часть данной реализации.

Другой аспект изобретения относится к волнообразным диаграммам направленности в режиме передачи для поддержки многочисленных одновременно работающих передатчиков. Снова ссылаясь на фиг.3, данный аспект изобретения соответствует блоку 90 в части обработки передатчика изображенной схемы. Пропускная способность связи представляет собой продолжающуюся проблему в беспроводных РЧ-сетях. Проблема, в основном, вследствие полос РЧ-частоты, ограничивающих ресурсы. Существуют разнообразные способы, используемые для использования этих ограниченных распределений для максимизирования пропускной способности, но спрос на перенаселенной территории часто превышает доступную пропускную способность.

Ссылаясь снова на фиг.22, многочисленные мобильные устройства 710, 720, 730 беспроводной связи, передающие на стационарную точку 740 доступа, модулируют свои РЧ-диаграммы направленности. Предполагаемая точка 740 доступа и непредполагаемые точки доступа, поэтому, будут принимать версии с различными уровнями мощности передаваемых сигналов. Это обеспечивает информацию, необходимую для того, чтобы предполагаемая точка 740 доступа заполнила смешивающую матрицу для способов разделения сигналов.

Ссылаясь все еще на фиг.22, имеется по меньшей мере J мобильных устройств 710, 720, 730 беспроводной связи, передающих одновременно, где J≥1. Каждое мобильное устройство беспроводной связи передает сигнал источника, определенный соответствующим набором знаков, содержащим множество символов. По меньшей мере один из символов в соответствующем наборе знаков передается с другим уровнем мощности, так что передаваемые сигналы источников от J мобильных устройств беспроводной связи появляются в по меньшей мере L1-LJ периодах времени с линейно независимыми уровнями мощности, где LJ≥1, и по меньшей мере один LJ>1.

Предполагаемая точка 740 доступа, в которой может быть стационарное устройство связи, разделяет сигналы источников, обеспечиваемых М источниками сигнала, где М≥2. J мобильных устройств 710, 720, 730 беспроводной связи обеспечивают J из М сигналов источников, включающих в себя до (L1*…*LJ) периодов времени с линейно независимыми уровнями мощности.

Как отмечено выше, (L1*…*LJ) периодов времени с линейно независимыми уровнями мощности имеют место тогда, когда уровни мощности отличаются для J мобильных устройств 710, 720, 730 беспроводной связи. Максимальное количество уникальных относительных уровней мощности составляет (L1*…*LJ), и, поэтому, ранг смешивающей матрицы может превышать количество источников, подлежащих разделению, когда имеется, фактически, больше источников в суммах, чем приемник предполагает. Если это не так, матрица будет вырожденной, и ранг уменьшится до количества фактических источников.

Модуляцией может быть просто изменение передаваемой мощности. Это может выполняться независимо от контура диаграммы направленности, поэтому могут использоваться ненаправленные, секторизованные диаграммы направленности или даже формируемые лучом диаграммы направленности. Также могут использоваться другие способы, такие как изменение направления максимума диаграммы направленности луча передачи.

Особенно эффективным подходом является использование передатчиками синхронизированных временных интервалов, как описано выше. Тактирование может устанавливаться посредством использования внутренних генераторов тактовых импульсов в устройствах, или синхронизации с общей временной меткой, посылаемой предполагаемой точкой 740 доступа. Если имеется рассогласование в отношении того, когда сигналы поступали на приемник, происходит ухудшение возможности обработки BSS разделять сигналы. Синхронизация может настраиваться посредством определения расстояний до устройств, или измерения временной задержки. Тогда могут использоваться способы опережения или задерживания тактирования выполняющими доступ устройствами.

В связи с тем, что оба принятых сигналом изменения коэффициента усиления используются точками доступа, оснащенными обработкой BSS, которые рассматривают их в качестве целевых объектов и в других случаях - источников помех, может изменяться надлежащий приемник, с которым нужно синхронизироваться. Если нет общего координирования сети, предполагаемый приемник должен быть синхронизирован. Если есть общее координирование сети, измерения могут показать, что наилучшим подходом является то, чтобы сделать более легким удаление сигнала в качестве источника помех, в то же время все же обеспечивая надлежащую синхронизацию для разделения на предполагаемом приемнике.

Есть имеются другие источники сигнала, которые не используют способ модуляции уровня РЧ-мощности, могут использоваться классические способы подавления сигнала. Альтернативно, приемник может использовать диаграммы направленности или другие средства для повышения ранга подходящей для BSS матрицы. Даже если используются последние средства, степень полученной информации о матрице значительно уменьшит служебные данные для реализации на приемнике точки доступа.

Все способы, описанные выше для построения смешивающей матрицы на предполагаемой точке 740 доступа, могут использоваться как часть данной реализации.

Другой аспект изобретения относится к обработке BSS и волнообразной форме диаграммы направленности, чтобы способствовать разделению сигналов CDMA. Данное улучшение обработки в передатчике применимо к обоим блокам 90 и 92 в схеме, изображенной на фиг.3. Системы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (например, CDMA IS-95, CDMA2000, WCDMA) совместно используют один и тот же распределенный РЧ-спектр многочисленными пользователями. Это выполняется посредством использования псевдослучайных кодов для выбора различных сигналов передачи при каждом появлении элементарной посылки (т.е. периоде времени использования). В идеальной ситуации код, используемый каждой линией связи, является ортогональным всем другим кодам, что способствует тому, что многочисленные линии связи используют одну и ту же частоту. Эти индивидуальные сигналы затем восстанавливаются в приемнике посредством того, что имеются сведения об ортогональном коде, назначенном индивидуальной линии связи, предполагая, что ортогональность сохраняется в сигнале приема.

Сигнал, передаваемый передатчиком, представляет собой сигнал источника с расширенным спектром, определенный символами, где каждый символ содержит множество элементарных посылок, основанных на коде расширения спектра. Часть элементарных посылок в каждом символе передается с различными уровнями мощности, так что передаваемый сигнал источника появляется в L периодах с линейно независимыми уровнями мощности, где L≥2. Мобильное устройство беспроводной связи используется для разделения сигналов источников, обеспечиваемых М источниками сигнала, где М≥2, и при этом передатчик обеспечивает один из М сигналов источников с L периодами времени с линейно независимым уровнем мощности, как описано выше.

Смешивающая матрица, сформированная процессором разделения сигналов, формирует смешивающую матрицу, содержащую по меньшей мере N различных сложений М сигналов источников. Смешивающая матрица имеет ранг, равный до по меньшей мере L*N. Количество частей элементарных посылок, передаваемых с различными уровнями мощности в каждом символе, может быть равно рангу смешивающей матрицы. Каждая часть элементарных посылок, передаваемых с различными уровнями мощности в каждом символе, может содержать набор смежных элементарных посылок.

Идеальная ситуация, однако, подразделяется на три сценария. Первым является то, когда ортогональность теряется или снижается вследствие задержек различных путей для индивидуальных лучей, принимаемых приемником. Вторым является то, когда пользовательское оборудование находится в зоне мягкой эстафетной передачи обслуживания между двумя соседними сотами или секторами. Третьим является то, когда линии связи с временными интервалами совместно используют ресурсы с другими каналами передачи пользовательских данных, таких как высокоскоростной пакетный доступ нисходящей линии связи (HSDPA) частотного дуплексного разделения (FDD) и 1xEV-DV системы CDMA2000. Во время этих ситуаций ортогональность кодов часто является недостаточной и уменьшенной. Это приводит к существенно пониженным скоростям передачи данных и может даже приводить к потерянным линиям связи.

Чтобы алгоритм BSS эффективно разделял сигналы, x l сигнал приема должен представлять собой совокупность сигналов, принимаемых антенной с относительно различными весовыми коэффициентами, связанными с каждым индивидуальным сигналом. Это может выполняться в передатчике, приемнике или в обоих позициях. Изменяются ли весовые коэффициенты на передающем конце или на приемном конце, они могут изменяться на каждой элементарной посылке или наборе смежных элементарных посылок. Основным требованием является то, чтобы составной сигнал регулировался на каждом символе по меньшей мере столько раз, сколько имеется сигналов для разделения.

Фиг.23 изображает случай, когда по частоте символ изменяется 12 раз (12 элементарных посылок). Изменяемый параметр сохраняется постоянным для 4 элементарных посылок. Три изменения на символ предполагают, что три отдельных сигнала могут быть выделены из составного принимаемого сигнала.

Если передатчик посылает один поток по пути сигнала, нет необходимости, чтобы набор контуров диаграммы направленности был поворачиваемым или неодинаковым. Это потому, что сигнал, обнаруживаемый приемником, изменяется относительно всех других принимаемых сигналов. Передатчик, поэтому, может использовать простое изменение мощности для общей диаграммы направленности, без необходимости изменения формы контура. Если только один другой поток суммируется на приемнике, обработка BSS сможет разделить их, даже если один является постоянным по амплитуде. Это потому, что источник колебания мощности обеспечивает изменения, необходимые для его работы. Если принимается более одного другого потока, они принимают вид одного сгруппированного источника помех для процессора BSS, если только сам приемник не использует другое средство разделения, или имеет свою собственную возможность генерирования волнообразной диаграммы направленности.

Хотя это не является строго необходимым, информация обратной связи от приемника пользовательского оборудования может использоваться для улучшения общей работы линий связи. Например, приемник может определить степень, с которой каждое изменение контура диаграммы направленности обеспечивает полезные данные. Эта информация подается обратно на передатчик. Передатчик затем может отрегулировать свою работу так, чтобы улучшить линию связи, использовать меньшую мощность или вызывать меньшие помехи другим линиям связи. Хотя существует много путей изменения профилей мощности, некоторыми регулировками могут быть: какая и в какой последовательности используется каждая диаграмма направленности; сколько изменений выполняется в ходе передачи символа; и как модулировать или вызывать колебания мощности индивидуальной линии связи. Регулировки изменений контура на символ должны передаваться на приемник для наилучших рабочих характеристик.

Практические усилители мощности лучше всего используются в их линейном рабочем диапазоне. При большом отношении пиковой к средней мощности снижается рабочий диапазон для линейной работы, приводя к пониженному линейному динамическому диапазону управления для усилителя мощности (PA) и, следовательно, к пониженному рабочему расстоянию между передатчиком и приемником. Когда мощность представляет собой используемый параметр передачи, данная проблема может быть уменьшена посредством нескольких подходов.

Эти подходы включают в себя, когда один и тот же усилитель повышает мощность более одного приемника, изменения обработки BSS могут синхронизироваться таким образом, что сумма мощностей всех сигналов остается постоянной. Другими словами, повышение мощности некоторых передач компенсируется уменьшением мощности других. Если мощность модулируется на значении, близком к скорости передачи элементарных посылок, избыточная мощность часто может поглощаться развязывающими элементами хранения с незначительными наведенными пульсациями. Избыток мощности может отводиться в рассеивающую нагрузку.

Диаграммы направленности с двумя или тремя измерениями могут создаваться несколькими способами как для передающей, так и для приемной антенны, включая регулировку задержки и уровня мощности фазированных антенных решеток; паразитные антенные элементы с переключаемыми нагрузками; изменения поляризации; изменения нагрузки плоскости питания, которая вызывает отклонение диаграмм направленности; механические движения элементов или рефлекторов; и комбинацию любых из вышеперечисленных.

Все описанные выше способы для построения смешивающей матрицы могут использоваться как часть данной реализации.

Многие модификации и другие варианты осуществления изобретения придут на ум специалисту в данной области техники, имеющие преимущества идей, представленных в вышеприведенных описаниях и на связанных с ними чертежах. Поэтому необходимо понять, что изобретение не должно ограничиваться конкретными описанными вариантами осуществления, и предполагается, что модификации и варианты осуществления включены в объем прилагаемой формулы изобретения.

1. Система связи, содержащая
по меньшей мере J мобильных устройств беспроводной связи, передающих одновременно, где J≥2, и каждое мобильное устройство беспроводной связи передает сигнал источника, определенный соответствующим набором знаков, содержащим множество символов, и, по меньшей мере, один из символов в соответствующем наборе знаков передается с другим уровнем мощности, так что передаваемые сигналы источников от упомянутых, по меньшей мере, J мобильных устройств беспроводной связи появляются в, по меньшей мере, L1-LJ периодах времени с линейно независимыми уровнями мощности, где LJ≥1, и, по меньшей мере, один LJ>1; и
стационарное устройство связи для разделения сигналов источников, обеспечиваемых М источниками сигнала, где М≥2, и упомянутые J мобильных устройств беспроводной связи обеспечивают J из М сигналов источников, включающих в себя до (L1*…*LJ) периодов времени с линейно независимыми уровнями мощности, причем упомянутое стационарное устройство связи содержит
антенную решетку, содержащую N антенных элементов для приема, по меньшей мере, N различных сложений М сигналов источников, где N≥1,
приемник, подсоединенный к упомянутой антенной решетке для приема, по меньшей мере, N различных сложений М сигналов источников, и
процессор разделения сигналов, подсоединенный к упомянутому приемнику для формирования смешивающей матрицы, содержащей, по меньшей мере, N различных сложений М сигналов источников, причем смешивающая матрица имеет ранг, равный или больший, чем (L1*…*LJ)*N, упомянутый процессор разделения сигналов предназначен для выделения полезных сигналов источников из смешивающей матрицы.

2. Система связи по п.1, в которой упомянутые, по меньшей мере, J мобильных устройств беспроводной связи используют синхронизированные во времени интервалы для передачи сигналов источников.

3. Система связи по п.2, в которой каждое из упомянутых, по меньшей мере, J мобильных устройств беспроводной связи содержит внутренний генератор тактовых импульсов для установки своего собственного тактирования соответствующим синхронизированным во времени интервалам.

4. Система связи по п.2, в которой упомянутое стационарное устройство связи содержит передатчик для передачи синхросигнала, так что упомянутые, по меньшей мере, J мобильных устройств беспроводной связи могут устанавливать свое собственное тактирование соответствующим синхронизированным во времени интервалам.

5. Система связи по п.1, в которой для каждого мобильного устройства беспроводной связи амплитуда каждого символа в наборе знаков является постоянной, причем, по меньшей мере, два символа имеют различные уровни мощности.

6. Система связи по п.1, в которой упомянутое стационарное устройство связи представляет собой часть базовой станции, так что система связи конфигурируется как сотовая сеть.

7. Система связи по п.1, в которой каждое мобильное устройство беспроводной связи содержит приемник и в которой упомянутое стационарное устройство связи дополнительно содержит стационарный передатчик для обеспечения обратной связи с каждым мобильным устройством беспроводной связи посредством упомянутых приемников при передаче, по меньшей мере, одного символа в соответствующих наборах знаков с различными уровнями мощности.

8. Система связи по п.7, в которой обратная связь содержит, по меньшей мере, одно из регулировки уровня мощности и передачи последовательности символов в наборах знаков с другим уровнем мощности.

9. Система связи по п.1, в которой упомянутые N антенных элементов содержат N коррелированных антенных элементов.

10. Система связи по п.9, в которой упомянутые N коррелированных антенных элементов содержат N активных антенных элементов, так что упомянутая антенная решетка формирует фазированную решетку.

11. Система связи по п.9, в которой упомянутые N коррелированных антенных элементов содержат, по меньшей мере, один активный антенный элемент и до N-1 пассивных антенных элементов, так что упомянутая антенная решетка формирует независимые суммы поступающих сигналов.

12. Система связи по п.1, в которой, по меньшей мере, два из упомянутых N антенных элементов являются коррелированными и имеют различные поляризации для приема, по меньшей мере, двух из N различных сложений М сигналов источников.

13. Система связи по п.1, в которой упомянутое стационарное устройство связи дополнительно содержит соответствующий синфазный и квадратурный модуль, подсоединенный между каждым антенным элементом и упомянутым приемником для разделения каждого одного из N различных сложений М сигналов источников, принимаемых им, в набор синфазных и квадратурных составляющих;
причем упомянутый приемник принимает, по меньшей мере, N наборов синфазных и квадратурных составляющих для, по меньшей мере, N различных сложений М сигналов источников; и
упомянутый процессор разделения сигналов формирует смешивающую матрицу, содержащую, по меньшей мере, 2*L*N различных сложений М сигналов источников, причем каждый набор синфазных и квадратурных составляющих обеспечивает 2 ввода в смешивающую матрицу для каждого из L периодов времени с линейно независимыми уровнями мощности, и смешивающая матрица имеет ранг, равный или больший, чем 2*L*N.

14. Система связи по п.1, в которой упомянутое устройство беспроводной связи дополнительно содержит блок сужения спектра кода, подсоединенный между упомянутыми N антенными элементами и упомянутым приемником для декодирования, по меньшей мере, N различных сложений М сигналов источников, причем каждое одно из N различных сложений включает в себя k кодов для обеспечения k различных сложений М сигналов источников с L периодами времени с линейно независимыми уровнями мощности, связанными с ними;
причем упомянутый приемник принимает, по меньшей мере, k*L*N различных сложений М сигналов источников; и
упомянутый процессор разделения сигналов формирует смешивающую матрицу, содержащую, по меньшей мере, k*L*N различных сложений М сигналов источников, причем смешивающая матрица имеет ранг, равный или больший, чем k*L*N.

15. Система связи по п.1, в которой упомянутая антенная решетка генерирует N исходных диаграмм направленности антенны, причем упомянутая антенная решетка содержит контроллер угла возвышения для селективного изменения угла возвышения, по меньшей мере, одной из N исходных диаграмм направленности антенны для генерирования, по меньшей мере, одной дополнительной диаграммы направленности антенны, так что ей принимается, по меньшей мере, одно дополнительное другое сложение М сигналов источников;
причем упомянутый приемник принимает N различных сложений М сигналов источников, используя N исходных диаграмм направленности антенны, и принимает, по меньшей мере, одно дополнительное другое сложение М сигналов источников, используя, по меньшей мере, одну дополнительную диаграмму направленности антенны;
причем упомянутый процессор разделения сигналов формирует смешивающую матрицу, содержащую N различных сложений М сигналов источников и, по меньшей мере, одно дополнительное другое сложение М сигналов источников, для каждого из L периодов времени с линейно независимыми уровнями мощности, смешивающая матрица имеет ранг, равный или больший чем L*N плюс количество дополнительных других сложений М сигналов источников, умноженное на L периодов времени с линейно независимыми уровнями мощности, используя дополнительные диаграммы направленности антенны.

16. Система связи по п.1, в которой упомянутый процессор разделения сигналов содержит процессор слепого разделения сигналов и выделяет полезные сигналы источников из смешивающей матрицы, основываясь на, по меньшей мере, одном из анализа главных компонентов (РСА), анализа независимых компонентов (ICA) и разложения по сингулярным числам (SVD).

17. Система связи по п.1, в которой упомянутый процессор разделения сигналов выделяет полезные сигналы источников из смешивающей матрицы, основываясь на процессе извлечения сигнала посредством основанной на знаниях обработки.

18. Система связи по п.1, в которой упомянутый процессор разделения сигналов выделяет полезные сигналы источников из смешивающей матрицы, основываясь на комбинации основанного на знании процесса извлечения сигнала и процесса слепого разделения сигналов.

19. Способ работы системы связи, содержащий
передачу одновременно, по меньшей мере, J сигналов источников от, по меньшей мере, J мобильных устройств беспроводной связи, где J≥2, и каждое мобильное устройство беспроводной связи передает сигнал источника, определенный соответствующим набором знаков, содержащим множество символов, и, по меньшей мере, один из символов в соответствующем наборе знаков передается с другим уровнем мощности, так что передаваемые сигналы источников от J мобильных устройств беспроводной связи появляются в, по меньшей мере, L1-LJ периодах времени с линейно независимыми уровнями мощности, где LJ≥1, и, по меньшей мере, один LJ>1; и
разделение на стационарном устройстве связи сигналов источников, обеспечиваемых М источниками сигнала, где М≥2, причем J мобильных устройств беспроводной связи обеспечивают J из М сигналов источников, включающих в себя до (L1*…*LJ) периодов времени с линейно независимыми уровнями мощности, причем разделение содержит
прием антенной решеткой, по меньшей мере, N различных сложений М сигналов источников, где N≥1,
подачу, по меньшей мере, N различных сложений М сигналов источников на приемник, подсоединенный к антенной решетке, и
формирование смешивающей матрицы, содержащей, по меньшей мере, N различных сложений М сигналов источников, причем смешивающая матрица имеет ранг, равный или больший чем (L1*…*LJ)*N, и использование процессора разделения сигналов для выделения полезных сигналов источников из смешивающей матрицы.

20. Способ по п.19, в котором, по меньшей мере, J мобильных устройств беспроводной связи используют синхронизированные во времени интервалы для передачи сигналов источников.

21. Способ по п.20, в котором каждое из, по меньшей мере, J мобильных устройств беспроводной связи содержит внутренний генератор тактовых импульсов для установки своего собственного тактирования соответствующим синхронизированным во времени интервалам.

22. Способ по п.20, в котором стационарное устройство связи содержит передатчик для передачи синхросигнала, так что, по меньшей мере, J мобильных устройств беспроводной связи могут устанавливать свое собственное тактирование соответствующим синхронизированным во времени интервалам.

23. Способ по п.19, в котором для каждого мобильного устройства беспроводной связи амплитуда каждого символа в наборе знаков является постоянной, причем, по меньшей мере, два символа имеют различные уровни мощности.

24. Способ по п.19, в котором стационарное устройство связи представляет собой часть базовой станции, так что система связи конфигурируется как сотовая сеть.

25. Способ по п.19, в котором каждое мобильное устройство беспроводной связи содержит приемник и в котором стационарное устройство связи дополнительно содержит стационарный передатчик для обеспечения обратной связи с каждым мобильным устройством беспроводной связи посредством приемников при передаче, по меньшей мере, одного символа в соответствующих наборах знаков с различными уровнями мощности.

26. Способ по п.25, в котором обратная связь содержит, по меньшей мере, одно из регулировки уровня мощности и того, что последовательность символов в наборах знаков передается с другим уровнем мощности.

27. Способ по п.19, в котором N антенных элементов содержат N коррелированных антенных элементов.

28. Способ по п.27, в котором N коррелированных антенных элементов содержат N активных антенных элементов, так что антенная решетка формирует фазированную решетку.

29. Способ по п.27, в котором N коррелированных антенных элементов содержат, по меньшей мере, один активный антенный элемент и до N-1 пассивных антенных элементов, так что антенная решетка формирует независимые суммы поступающих сигналов.

30. Способ по п.19, в котором, по меньшей мере, два из N антенных элементов являются коррелированными и имеют различные поляризации для приема, по меньшей мере, двух из N различных сложений М сигналов источников.

31. Способ по п.19, в котором стационарное устройство связи дополнительно содержит соответствующий синфазный и квадратурный модуль, подсоединенный между каждым антенным элементом и приемником для разделения каждого одного из N различных сложений М сигналов источников, принимаемых им, в набор синфазных и квадратурных составляющих;
причем приемник принимает, по меньшей мере, N наборов синфазных и квадратурных составляющих для, по меньшей мере, N различных сложений М сигналов источников; и
процессор разделения сигналов формирует смешивающую матрицу, содержащую, по меньшей мере, 2*L*N различных сложений М сигналов источников, причем каждый набор синфазных и квадратурных составляющих обеспечивает 2 ввода в смешивающую матрицу для каждого из L периодов времени с линейно независимыми уровнями мощности, и смешивающая матрица имеет ранг, равный или больший, чем 2*L*N.

32. Способ по п.19, в котором устройство беспроводной связи дополнительно содержит блок сужения спектра кода, подсоединенный между N антенными элементами и приемником для декодирования, по меньшей мере, N различных сложений М сигналов источников, причем каждое одно из N различных сложений включает в себя k кодов для обеспечения k различных сложений М сигналов источников с L периодами времени с линейно независимыми уровнями мощности, связанными с ними;
причем приемник принимает, по меньшей мере, k*L*N различных сложений М сигналов источников; и
процессор разделения сигналов формирует смешивающую матрицу, содержащую, по меньшей мере, k*L*N различных сложений М сигналов источников, причем смешивающая матрица имеет ранг, равный или больший чем k*L*N.

33. Способ по п.19, в котором антенная решетка генерирует N исходных диаграмм направленности антенны, причем антенная решетка содержит контроллер угла возвышения для селективного изменения угла возвышения, по меньшей мере, одной из N исходных диаграмм направленности антенны для генерирования, по меньшей мере, одной дополнительной диаграммы направленности антенны, так что посредством ее принимается, по меньшей мере, одно дополнительное другое сложение М сигналов источников;
причем приемник принимает N различных сложений М сигналов источников, используя N исходных диаграмм направленности антенны, и принимает, по меньшей мере, одно дополнительное другое сложение М сигналов источников, используя, по меньшей мере, одну дополнительную диаграмму направленности антенны;
причем процессор разделения сигналов формирует смешивающую матрицу, содержащую N различных сложений М сигналов источников и, по меньшей мере, одно дополнительное другое сложение М сигналов источников, для каждого из L периодов времени с линейно независимыми уровнями мощности, смешивающая матрица имеет ранг, равный или больший, чем L*N плюс количество дополнительных других сложений М сигналов источников, умноженное на L периодов времени с линейно независимыми уровнями мощности, используя дополнительные диаграммы направленности антенны.

34. Способ по п.19, в котором процессор разделения сигналов содержит процессор слепого разделения сигналов и выделяет полезные сигналы источников из смешивающей матрицы, основываясь на, по меньшей мере, одном из анализа главных компонентов (РСА), анализа независимых компонентов (ICA) и разложения по сингулярным числам (SVD).

35. Способ по п.19, в котором процессор разделения сигналов выделяет полезные сигналы источников из смешивающей матрицы, основываясь на процессе извлечения сигнала посредством основанной на знании обработки.

36. Способ по п.19, в котором процессор разделения сигналов выделяет полезные сигналы источников из смешивающей матрицы, основываясь на комбинации основанного на знании процесса извлечения сигнала и процесса слепого разделения сигналов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиовзрывателях. .

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в многофункциональных радиолокационных станциях для формирования многолучевой диаграммы направленности в активных фазированных решетках.

Изобретение относится к области радиотехники. .

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиолокации для обнаружения целей, их захвата и сопровождения, например в радиолокационных системах управления оружием.

Изобретение относится к радиотехнической промышленности и может быть использовано в волноводной СВЧ-антенной технике в составе распределительных систем для фазированных антенных решеток.

Изобретение относится к радиолокации, в частности к приемопередающим модулям (ППМ) активной фазированной антенной решетки (АФАР), управляемой как по направлению излучения и приема, так и по параметрам модуляции зондирующего сигнала, работающей в составе импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции (БРЛС).

Изобретение относится к антеннами и, в частности, к микрополосковым антеннам (МПА). .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолокации для кругового обзора пространства и обнаружения подвижных и неподвижных радиолокационных объектов, а также их сопровождения.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антеннам с механическим сканированием луча, и может быть использовано на подвижных объектах. .

Изобретение относится к приводным механизмам и может быть использовано в качестве приводов антенн, телекамер, локаторов и других устройств, установленных на военной или иной специализированной технике

Изобретение относится к радиотехнической промышленности и может использоваться в волноводной СВЧ антенной технике в составе фазированных антенных решеток

Изобретение относится к области самофазирующихся антенных решеток для ретрансляторов связи

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в системах связи, навигации и контроля радиоизлучений, распределенных в верхнем полупространстве

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в системах связи, навигации и контроля радиоизлучений, распределенных в верхнем полупространстве

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для решения задачи подавления бокового излучения диаграмм направленности (ДН) линейных фазированных антенных решеток путем изменения лишь фаз возбуждений элементов ФАР

Изобретение относится к области радиосвязи, в частности к способу юстировки антенн, и может использоваться при организации каналов связи между мобильными комплексами связи

Изобретение относится к области способов управления формированием требуемых характеристик амплитудно-фазового распределения поля (АФР) в раскрыве адаптивной антенной решетки (ААР)

Изобретение относится к радиолокации, в частности к активной фазированной антенной решетке (АФАР), управляемой как по направлению излучения и приема, так и по параметрам зондирующего сигнала, работающей в составе импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции (БРЛС)
Наверх