Приемная аппаратура базовой станции системы радиосвязи с кодовым разделением каналов

 

Изобретение относится к области радиосвязи и может найти применение в системах связи с кодовым разделением каналов. Применение предлагаемой аппаратуры позволяет либо снизить необходимость использования регулировки мощности передатчиков АС, при этом увеличивается пропускная способность системы, либо снижаются требования к числу градаций мощности и точности их установки. Аппаратура содержит n приемников 1, один выход которых является информационным, второй соединен со входами анализатора уровней принимаемых сигналов 7, третий соединен со входами блока управления 6. Входы приемников 1 соединены с выходами коммутатора 5, правая группа входов которого соединена с выходами первого согласующего устройства 2, а левая - второго согласующего устройства 4. Вход второго согласующего устройства 4 соединен через блок режекции мощных ФМ ШПС 3 с выходом первого согласующего устройства 2, вход которого является входом аппаратуры. Выходы анализатора уровней 7 соединены со входами блока управления 6, выходы которого соединены со входами коммутатора 5. 6 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области радиосвязи и может найти применение в системах связи с кодовым разделением каналов.

Известная приемная аппаратура центральной станции (ЦС) асинхронно-адресной системы связи (ААСС) "Колос", описанная в монографии И.М.Пышкина и др. "Системы подвижной радиосвязи", М., Радио и связь, 1986, с. 101, содержащая n приемных устройств, подключенных к антенне через мостовые блоки и антенные распределители, недостатком которой является низкая устойчивость к структурным помехам при использовании ее в асинхронной системе связи с широкополосными сигналами.

Известная система с множественным доступом и кодовым разделителем каналов, спроектированная фирмой "Qualcomm" и описанная в "Обосновании применимости систем множественного доступа с кодовым разделением (СДМА) применительно к цифровым сотовым системам к персональным сотовым сетям" (USA, Qualcomm, 1992), в которой ЦС содержит n приемников, принимающих сигналы от подвижных абонентских станций (АС). Уровень структурных помех на ЦС в этой системе снижается за счет использования адаптивной регулировки мощности сигналов АС.

Недостатком такой системы является снижение пропускной системы за счет необходимости обмена служебными командами между ЦС и АС для регулировки мощности, а также жесткие требования к точности регулировки мощности.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является приемная аппаратура базовой станции ААСС "Брелок-1", описанная в техническом описании "Комплекс аппаратуры связи "Брелок-1", Воронеж, 1979.

Структурная схема прототипа представлена на фиг. 1, где обозначено: 1₁-1_n - приемное устройство; 2 - согласующее устройство; 3 - анализатора уровней сигналов.

Приемная аппаратура ЦС содержит согласующее устройство 2, вход которого является входом устройства, а n выходов ею соединены со входами n приемников 1, информационные выходы которых являются выходами аппаратуры, другие выходы приемников 1 соединены с n входами анализатора уровней сигналов 3, выход которого является выходом аппаратуры.

Входная смесь подается через согласующее устройство 2 на входы n приемников 1. В каждом из n приемников 1 осуществляется обработка сигнала, принятого от одной из абонентских станций (АС). С выходов n приемников 1 сигналы подаются на анализатор уровней принимаемых сигналов 3. В анализаторе уровней 3 измеряются уровни принимаемых сигналов и принимается решение о том, какие из принимаемых сигналов оказывают недопустимое мешающее влияние на прием более слабых сигналов от удаленных АС. Эта информация доводится на передатчик ЦС, который доводит ее до соответствующих АС, в которых осуществляется снижение мощности передатчиков. Другие выходы приемников 1 являются информационными выходами.

Недостатками прототипа являются снижение пропускной способности за счет необходимости передачи служебных сигналов, жесткие требования к точности регулировки мощности сигналов АС, инерционность системы, а также наличие ограничений на минимально допустимые расстояния между АС и ЦС, обусловленные конечным числом градаций мощности передатчиков АС.

Для устранения этих недостатков в аппаратуру, содержащую согласующее устройство, n приемников, выходы которых соединены со входами анализатора уровней принимаемых сигналов, введены блок режекции мощных ФМ сигналов, второе согласующее устройство, коммутатор и блок управления, причем один выход первого согласующего устройства через блок режекции мощных ФМ сигналов соединен со входом второго согласующего устройства, выходы которого соединены с первой группой входов коммутатора, вторая группа входов которого соединена с выходами первого согласующего устройства, третья группа входов коммутатора соединена с выходами блока управления, выходы коммутатора соединены со входами n приемников, выходы которых соединены с первой группой входов блока управления, вторая группа входов соединена с выходами анализатора уровней принимаемых сигналов.

Структурная схема заявляемой приемной аппаратуры представлена на фиг. 2, где обозначено: 1 - приемные устройства; 2 - первое согласующее устройство; 3 - блок режекции мощных широкополосных сигналов; 4 - второе согласующее устройство; 5 - коммутатор; 6 - блок управления;
7 - анализатор уровней сигналов.

Приемная аппаратура содержит первое согласующее устройство 2, вход которого является входом системы. Выход согласующего устройства 2 соединен со входом блока режекции 3, выход которого соединен со входом второго согласующего устройства 4. Выходы второго согласующего устройства 4 соединены с первой группой входов коммутатора 5, вторая группа входов которого соединена с выходами первого согласующего устройства 2. Третья группа входов коммутатора 5 соединена с выходами блока управления 6, а выходы коммутатора 5 соединены со входами n приемников 1, первые выходы которых являются информационными, вторые выходы приемников 1 соединены со входами анализатора уровней принимаемых сигналов 7, а третьи выходы приемников 1 соединены со входами блока управления 6. Выходы анализатора уровней 7 соединены со входами блока управления 6.

Работает устройство следующим образом.

Аппаратура работает в системе связи, где АС используют широкополосные сигналы (ШПС), занимающие общую полосу частот Δf_ш, работающие на одной несущей частоте f₀. Адресным признаком АС является структура ПСП. В исходном режиме работы, когда ни один из приемников ЦС не вошел в синхронизм с передатчиком АС, входная смесь, содержащая ШПС от К АС через согласующее устройство 2 поступает на правые n входы (n_n) коммутатора 5, который подключает их ко входам соответствующих приемников 1 (каждый из приемников 1 через коммутатор 5 подключается к одному из выходов согласующего устройства 2).

Каждый из приемников 1 формирует сигнал синхронизации (СС), свидетельствующий о вхождении его в синхронизм со своей АС, который подается на блок управления 6. Один из выходов приемников 1 соединен с анализатором уровней сигналов 7, где принимается решение о том, насколько сильным является мешающее влияние сигнала, принимаемого данным приемником 1 на прием сигналов от других АС. В том случае, если уровень принятого сигнала от ближайшей АС настолько велик, что не обеспечивает возможности вхождения в синхронизм приемников 1 с другими удаленными АС, в аппаратуре происходит режекция обнаруженного сильного мешающего сигнала на входах других приемников 1, которые еще не пошли в синхронизм.

Это достигается за счет того, что с помощью коммутатора 5, управляемого блоком управления 6, входы приемников 1, не вошедших в синхронизм в случае обнаружения хотя бы одного мощного мешающего сигнала, подключаются к выходу согласующего устройства 4, вход которого подключается к выходу блока режекции 3. В этом случае из входной смеси в блоке 3 режектируются мощные сигналы от ближних АС. Приемники 1, принимающие сигналы от близко расположенных АС, с помощью коммутатора 5 остаются подключенными к согласующему устройству 2.

Описанный алгоритм реализуется с использованием анализатора уровней 7, в котором измеряются уровни сигналов, поступающих с выходов приемников 1 и принимается решение о том, какие из принятых сигналов оказывают недопустимое мешающее влияние на прием сигналов от других более удаленных АС. Информация об уровнях сигналов поступает с выходов блока 7 на блок управления 6, куда подаются также с выходов приемников 1 сигналы синхронизации (СС), свидетельствующие о наличии (или отсутствии) синхронизма приемников 1 с соответствующим АС.

Алгоритм управления коммутатором 5 заключается в следующем: если уровень сигнала хотя бы одного из приемников, вошедшего в синхронизм, выше допустимого значения, то все приемники не вошедшие в синхронизм подключаются к выходам второго согласующего устройства 4, а приемники, вошедшие в синхронизм, подключаются к первому согласующему устройству 2.

Таким образом, при использовании заявляемой аппаратуры обеспечивается ослабление влияния мощных фазоманипулированных ШПС от близко расположенных станций на работу приемников, принимающих сигналы от удаленных АС. За счет этого при использовании заявляемой аппаратуры либо снижаются требования к числу градаций мощности и точности установки, либо исключается необходимость регулировки мощности. Сказанное приводит к увеличению пропускной способности системы связи по сравнению с прототипом за счет исключения или сокращения объема служебных команд, обеспечивающих регулировки мощности в заявляемой аппаратуре возможности режекции мощных фазоманипулированных ШПС, снижаются ограничения на минимально допустимые расстояния между АС и ЦС, что повышает оперативно тактические характеристики системы.

Структурная схема коммутатора 5 приведена на фиг. 5, где обозначено:
51₁ ... 51_n - коммутаторы размерностью 1x2.

Блок 5 имеет n коммутаторов размерностью 1x2, 2n сигнальных входов, при этом n правых входов (n_п) соединены с n выходами первого согласующего устройства 2, а n левых входов (n_л) - с выходами согласующего устройства 4, а управляющие входы соединены с выходами блока управления 6.

Каждый из блоков 51 соединен с одним из первых сигнальных входов и с одним из правых сигнальных входов и с одним управляющим входом.

Работает коммутатор 5 следующим образом.

При наличии на управляющем входе блока 51 команды "0", его выход подключается к его правому входу, при появлении команды "1" по управляющему входу выходы блока 51 подключаются к его левому входу.

Команда "1", формируемая в блоке управления 6, соответствует случаю синхронизации одного или более приемников с мощными сигналами, уровни которых превышают допустимое значение, при условии наличия на ЦС других незасинхронизированных приемников. В этом случае выходы незасинхронизированных приемников подключаются к левым входам блока 5, а выходы приемников, вошедших в синхронизм и имеющих большой уровень входного сигнала, остаются подключенными к правым входам блока 5.

Структурная схема блока управления 6 приведена на фиг. 6, где обозначено:
61 - ключ;
62 - схема "ИЛИ";
63 - сумматор по модулю 2.

Блок управления 6 содержит n ключей 61, n сумматоров по модулю 2 63 и схему "ИЛИ" 62, при этом входы ключей 61 являются входами блока. Выходы n ключей 61 соединены с n соответствующими входами схемы "ИЛИ" 62 и со входами n сумматоров по модулю два 63, выходы которых являются выходами блока.

Работает блок управления 6 следующим образом.

На каждый из ключей 61 подается команда "сигнал синхронизации" (СС), свидетельствующая о вхождении данного приемника 1 в синхронизм со своей АС, а также команда "превышение порога" (ПП), свидетельствующая о превышении ("1") или непревышении "0" уровнем принимаемого данным приемником 1 сигнала установленного порога.

Команда "СС" является управляющей. В том случае, если "СС" принимает значение "1", ключ 61 пропускает команду "ПП" на свой выход, в противном случае команда "ПП" не проходит, т.е. на выходе ключа 61 присутствует "0". Команды "0" и "1" с выходов ключей 61 подаются на первые входы сумматоров по модулю два 63 подается команда с выхода схема "ИЛИ" 62.

Для пояснения принципа работы блока 6 рассмотрим возможные ситуации.

Допустим, что все команды "ПП" и "СС" принимают значение "0", что соответствует случаю отсутствия синхронизации и превышения порога в n приемниках ЦС. Тогда на входах ключей 61 присутствуют нули, на выходе ключей 61 формируется "0", на выходе схемы "ИЛИ" 62 также "0", на выходе сумматора по модулю два 63 также формируется "0".

Сигналы с выходов сумматоров по модулю два 63 подаются на входы блока 5 и являются командами управления коммутатором ("КУК"). Если "КУК" принимает значение "0", выходы коммутатора 5 подключаются к его правым входам, если "КУК" принимает значение "1", выходы коммутатора 5 подключаются к его левым входам.

Таким образом, в рассмотренной ситуации, соответствующей исходному режиму работы, все приемники 1 подключаются к правым входам коммутатора 5, т.е. к первому согласующему устройству 2.

Рассмотрим ситуацию появления "1" на двух входах одного из ключей 61. На его выходе в данном случае "1", на выходе блока 62 также "1", а на выходе блока 63, соответствующего данному ключу, остается "0", т.е. данный приемник 1, сформировавший эти команды, остается подключенным к правым входам коммутатора 5, а через него к согласующему устройству 2.

Т.е., если приемник 1 вошел в синхронизм со своей АС и уровень его измеренного сигнала превысит порог, то он остается подключенным к правым каналам коммутатора 5, т.е. к согласующему устройству 2.

Однако, если вместе с наличием "1" на выходах одного или нескольких ключей 61 на выходах других (одного или нескольких) блоков 61 присутствуют "0", то на выходах сумматоров по модулю два 63, соответствующих этим другим ключам, сформируется "1" и приемники, сформировавшие команды "СС" и "ПП" на эти (другие) ключи будут подключены к левым входам коммутатора 5, т.е. к согласующему устройству 4.

Действительно, если на выходе хотя бы одного блока 61 формируется "1", то на выходе блока 62 будет "1", тогда на выходе сумматоров 63, подключенных к блокам 61 с "нулями" на их выходах, формируется "1", которая и обеспечивает подключение соответствующих приемников к левым входам коммутатора 5.

Таким образом, приемники не вошедшие в синхронизм при наличии синхронизации других приемников ЦС с мощными сигналами, будут через согласующее устройство 4 подключены к блоку режекции 3, где мощные ФМ ШПС от близко расположенных АС режектируются.

Структурная схема блока режекции приведена на фиг. 3, где обозначено:
31 - усилитель;
32, 36 - полосовой фильтр;
33 - перемножитель (фазовый модулятор);
35 - перемножитель (фазовый ремодулятор);
34 - режекторный фильтр;
37 - ограничитель;
38 - фазовый детектор;
39 - элемент задержки.

Входная смесь, содержащая мощный ФМ ШПС от ближней АС и более слабые ФМ ШПС от удаленных от ЦС АС, усиливаются в блоке 31 и затем фильтруются в фильтре 32 (полоса пропускания которого равна полосе ФМ ШПС), после чего одновременно поступает на две линейки, одна из которых содержит последовательно соединенные ограничитель 37 и фазовый детектор 38, а другая - последовательно соединенные элемент задержки 39₁, перемножитель 33, режекторный фильтр 34, перемножитель 35 и полосовой фильтр 36. В ограничителе 37 мощный ФМ ШПС от ближнего АС подавляет слабые сигналы от удаленных АС.

В фазовом детекторе 38 за счет фазового детектирования выделяется видео ПСП мощного ФМ ШПС, проманипулированная информационными символами. Выделенный видеосигнал от ближней АС используется в качестве опорного сигнала в перемножителе 33, где происходит "свертка" мощного ФМ ШПС в узкополосный сигнал, который режектируется в режекторном фильтре 34. В то же время остальные более слабые ФМ ШПС в перемножителе 33 получают дополнительную манипуляцию выделенным видеосигналом, которая снимается в перемножителе 35. Таким образом, мощный ФМ ШПС режектируется, а более слабые ФМ ШПС проходят через устройство практически без искажения, т.к. из них режектируется лишь незначительная часть спектра, равная полосе режекторного фильтра 34, которая может быть достаточно узкой и определяется нестабильностью несущей частоты. Входная смесь после режекции мощного ФМ ШПС фильтруется в полосовом фильтре 36.

Элементы задержки 39₁ и 39₂ используются для выравнивания сигналов по задержке и применяются при необходимости при использовании ФМ ШПС с высокой тактовой частотой, когда задержки в тракте обработки могут снижать качество обработки сигнала.

В качестве перемножителей 33, 35 могут использоваться различные типы балансных модуляторов (см. Тузов Г. И. "Статическая теория приема сложных сигналов", М., Сов. радио, 1977, с. 51).

Фазовый детектор 38 могут быть выполнен по схеме Костаса (см. Р.К.Диксон "Широкополосные системы", М., Связь, 1979, с. 149, рис.5.20).

Приемное устройство 1 может быть выполнено, например, так, как описано в а.с. N 300946, Н 0 С 3/40, публ. 1971.

Структурная схема такого приемника представлена на фиг. 4, где:
41 - устройство синхронизации;
42, 46 - умножители;
43 - формирователь ортогональной ПСП;
44 - устройство фазирования;
45 - генератор опорной ПСП;
47, 49 - полосовые фильтры;
48 - фазовый детектор.

В таком приемнике сигнал синхронизации ("СС") формируется устройством синхронизации 41 и выходом команды "СС" является выход блока 41, соединенный со входами генераторов 43 и 45. Выходом приемника 1, соединенным с анализатором уровней сигналов 7, является выход фильтра 49.

В этом случае анализатор уровней может быть выполнен в виде n независимых линеек, каждая из которых соединена с выходом соответствующего приемника и представляет собой последовательно соединенные детектор и схему сравнения с фиксированным порогом, уровень которого устанавливается в зависимости от структуры ААСС и динамического диапазона уровней сигналов в системе.

Согласующие устройства 2 и 4 обеспечивают согласование входа антенно-фидерных устройств со входами приемников и могут быть выполнены, например, с использованием развязывающих резисторов.

Таким образом, в заявляемой аппаратуре обеспечивается исключение мешающего влияния мощных ФМ ШПС от близко расположенных к ЦС абонентских станций на работу приемников, принимающих сигналы от удаленных АС. Это достигается за счет того, что на приемники, работающие с удаленными АС, входная смесь подается после режекции из нее мощных сигналов от ближних АС.

При использовании заявляемого устройства либо снимается необходимость применения регулировки мощности передатчиков АС, при этом увеличивается пропускная способность системы за счет исключения из потока передаваемых сообщений служебных команд по регулировке мощности передатчиков АС, либо снижаются требования к числу градаций мощности и точности их установки, что приводит не только к увеличению пропускной способности системы по сравнению с прототипом, но и к упрощению аппаратурной реализации передатчиков.

Формула изобретения

Приемная аппаратура базовой станции системы радиосвязи с кодовым разделением каналов, содержащая первое согласующее устройство, n приемников, информационные выходы которых являются информационными выходами аппаратуры, анализатор уровней принимаемых сигналов, сигнальные входы которого соединены с сигнальными выходами приемников, отличающаяся тем, что введены блок режекции мощных фазоманипулированных широкополосных сигналов, второе согласующее устройство, коммутатор, блок управления, при этом n сигнальных выходов первого согласующего устройства соединены с сигнальными входами коммутатора, (n + 1)-й сигнальный выход первого согласующего устройства через последовательно соединенные блок режекции мощных фазоманипулированных широкополосных сигналов и второе согласующее устройство соединен с сигнальными входами коммутатора, n сигнальных выходов которого соединены с соответствующими сигнальными входами n приемников, управляющие выходы которых соединены с соответствующими управляющими входами блока управления, (n + 1)-й управляющий вход которого соединен с управляющим входом анализатора уровней принимаемых сигналов, при этом управляющий выход блока управления соединен с управляющим входом коммутатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

PD4A - Изменение наименования обладателя патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 32-1998

(73) Новое наименование патентообладателя:
Самсунг Электроникс (KR)

Извещение опубликовано: 20.11.1998