способ приема-передачи многолучевых сигналов (варианты) и устройство приема-передачи сигналов с кодовым разделением каналов (варианты)

Формула изобретения

1. Способ приема-передачи многолучевых сигналов в сотовой системе радиосвязи с кодовым разделением каналов, заключающийся в том, что на мобильной станции образуют L пространственно-разнесенных каналов приема-передачи сигнала, в каждом канале ведут поиск лучей сигнала на интервале неопределенности по задержке, из М обнаруженных лучей выделяют N М лучей, наибольших по уровню энергии, и осуществляют их демодуляцию, отличающийся тем, что решение о принятом сигнале принимают по совокупности N демодулированных сигналов лучей, параллельно продолжают поиск новых лучей и, если вновь обнаруженный луч больше, чем минимальный из N, ранее обнаруженных лучей, то осуществляют демодуляцию вновь обнаруженного луча, в обратном направлении сигнал передают по каналу наибольшей мощности принимаемого сигнала.

2. Способ приема-передачи многолучевых сигналов в сотовой системе радиосвязи с кодовым разделением каналов, заключающийся в том, что на мобильной станции образуют L пространственно-разнесенных каналов приема-передачи сигнала, в каждом канале ведут поиск лучей сигнала на интервале неопределенности по задержке, из М обнаруженных лучей выделяют N М лучей, наибольших по уровню энергии, и осуществляют их демодуляцию, отличающийся тем, что решение о принятом сигнале принимают по совокупности N демодулированных сигналов лучей, параллельно демодуляции сигнала проводят усредненную оценку доплеровского сдвига частоты несущей одного или нескольких лучей, направление прихода которых максимально совпадает с направлением движения мобильной станции, полученную усредненную оценку используют для вычисления доплеровского сдвига частоты несущей в остальных пространственно-разнесенных каналах приема как проекцию значения этой усредненной оценки на направление определяемого канала, при этом предполагают, что направление прихода лучей совпадает с ориентацией пространственно-разнесенного канала приема, полученные результаты используют для компенсации доплеровского сдвига частоты несущей демодулированных сигналов в каждом пространственно-разнесенном канале приема, параллельно продолжают поиск новых лучей с учетом доплеровского сдвига частоты в каждом канале, и если вновь обнаруженный луч больше, чем минимальный из N, ранее обнаруженных лучей, то осуществляют демодуляцию вновь обнаруженного луча, в обратном направлении сигнал передают по каналу наибольшей мощности принимаемого сигнала с учетом поправки на доплеровский сдвиг в каждом пространственно-разнесенном канале.

3. Устройство приема-передачи сигнала подвижной станции системы радиосвязи с кодовым разделением каналов, содержащее антенну, выход которой соединен с первым входом диплексера, выход которого соединен со входом аналогового приемника, первый выход которого подключен к первому входу приемника поиска и первому входу L приемников данных, другой выход аналогового приемника соединен с первым входом регулятора мощности передатчика, второй вход приемника поиска соединен с соответствующим ему первым выходом управляющего процессора, выход приемника поиска соединен с соответствующим ему первым входом управляющего процессора, второй вход каждого приемника данных соединен с соответствующими им вторыми L выходами управляющего процессора, выход каждого приемника данных соединен с соответствующим ему входом блока объединения сигналов с декодером, выход которого соединен с блоком данных пользователя, первый выход которого является информационным выходом, а второй выход его соединен с первым входом модулятора передатчика, второй вход которого подключен к третьему выходу управляющего процессора, а выход - ко второму входу регулятора мощности передатчика, третий вход которого подключен к четвертому выходу управляющего процессора, первый выход регулятора мощности передатчика соединен со вторым входом управляющего процессора, а второй выход его - с усилителем мощности передатчика, выход которого соединен со вторым входом диплексора, второй выход которого подключен к антенне, выход которой является выходным информационным сигналом пользователя в обратном направлении, отличающееся тем, что сформированы L аналогичных и параллельно расположенных ветвей приема-передачи сигнала, причем в каждой ветви приема-передачи сигнала антенна выполнена пространственно-ориентированной с узкой диаграммой направленности, введены два блока коммутации, при этом L информационных входов блока объединения сигналов с декодером соединены с соответствующими им выходами L приемников данных через первый блок коммутации, а выход усилителя мощности передатчика со вторым входом диплексера в каждой ветви приема-передачи сигнала через второй блок коммутации, причем оба блока коммутации подключены к управляющему процессору, первый из которых - к пятому выходу, а второй - к шестому выходу, информационным выходом устройства в обратном направлении является выход антенны той ветви приема-передачи сигнала, в которой уровень принятого информационного сигнала является максимальным по мощности.

4. Приемное устройство подвижной станции системы радиосвязи с кодовым разделением каналов, содержащее антенну, выход которой соединен с первым входом диплексера, выход которого соединен с входом аналогового приемника, первый выход которого подключен к первому входу приемника поиска и первому входу L приемников данных, другой выход аналогового приемника соединен с первым входом регулятора мощности передатчика, второй вход каждого приемника поиска соединен с соответствующим ему первым выходом управляющего процессора, выход каждого приемника поиска соединен с соответствующим ему первым входом управляющего процессора, вторые входы L приемников данных соединены с соответствующими им вторыми выходами управляющего процессора, выход каждого приемника данных соединен с соответствующим ему входом блока объединения сигналов с декодером, выход которого соединен с блоком данных пользователя, первый выход которого является информационным выходом, а второй выход его соединен с первым входом модулятора передатчика, второй вход которого подключен к третьему выходу управляющего процессора, а выход - ко второму входу регулятора мощности передатчика, третий вход которого подключен к четвертому выходу управляющего процессора, первый выход регулятора мощности передатчика соединен со вторым входом управляющего процессора, а второй выход его - с усилителем мощности передатчика, выход которого соединен со вторым входом диплексера, второй выход которого соединен с первым входом антенны, второй выход которой является выходным информационным сигналом пользователя в обратном направлении, отличающееся тем, что сформированы L аналогичных и параллельно расположенных ветвей приема-передачи сигнала, причем в каждой ветви приема-передачи сигнала антенна выполнена пространственно-ориентированной с узкой диаграммой направленности, в каждую ветвь приема-передачи сигнала введен блок управления диаграммой направленности, введены первый, второй и третий блоки коммутации и в каждую ветвь приема-передачи сигнала введен блок управления диаграммой направленности, при этом L информационных входов блока объединения сигналов соединены с соответствующими им первыми выходами L приемников данных через первый блок коммутации, выход усилителя мощности передатчика со вторым входом диплексера в каждой ветви приема-передачи сигнала через второй блок коммутации, а второй выход каждого приемника данных соединен с соответствующим ему входом блока управления диаграммой направленности в своей ветви приема-передачи сигнала через третий блок коммутации, причем три блока коммутации подключены к управляющему процессору, первый из которых - к пятому выходу, второй - к шестому выходу, а третий - к седьмому выходу управляющего процессора, выход блока управления диаграммой направленности подключен к третьему входу антенны, информационным выходом устройства в обратном направлении является выход антенны той ветви приема-передачи сигнала, в которой уровень принятого информационного сигнала является максимальным по мощности.

5. Устройство приема-передачи сигнала подвижной станции системы радиосвязи с кодовым разделением каналов, содержащее антенну, выход которой соединен с первым входом диплексера, выход которого соединен со входом аналогового приемника, первый выход которого подключен к первому входу приемника поиска и первому входу L приемников данных, другой выход аналогового приемника соединен с первым входом регулятора мощности передатчика, второй вход приемника поиска соединен с соответствующим ему первым выходом управляющего процессора, выход приемника поиска соединен с соответствующим ему первым входом управляющего процессора, второй вход каждого приемника данных соединен с соответствующими им вторыми L выходами управляющего процессора, выход каждого приемника данных соединен с соответствующим ему входом блока объединения сигналов с декодером, выход которого соединен с блоком данных пользователя, первый выход которого является информационным выходом, а второй выход его соединен с первым входом модулятора передатчика, второй вход которого подключен к третьему выходу управляющего процессора, а выход - ко второму входу регулятора мощности передатчика, третий вход которого подключен к четвертому выходу управляющего процессора, первый выход регулятора мощности передатчика соединен со вторым входом управляющего процессора, а второй выход его - с усилителем мощности передатчика, выход которого соединен со вторым входом диплексора, второй выход которого подключен к антенне, выход которого является выходным информационным сигналом пользователя в обратном направлении, отличающееся тем, что сформированы L аналогичных и параллельно расположенных ветвей приема-передачи сигнала, причем в каждой ветви приема-передачи сигнала антенна выполнена пространственно-ориентированной с узкой диаграммой направленности, введены два блока коммутации и блок оценки доплеровского сдвига частоты, при этом L информационных входов блока объединения сигналов с декодером соединены с соответствующими им выходами L приемников данных через первый блок коммутации, а выход усилителя мощности передатчика со вторым входом диплексера в каждой ветви приема-передачи сигнала через второй блок коммутации, причем оба блока коммутации подключены к управляющему процессору, первый из которых - к пятому выходу, а второй - к шестому выходу, седьмые L выходов управляющего процессора подключены ко второму входу аналогового приемника в каждой ветви приема-передачи сигнала, второй вход управляющего процессора соединен с первым выходом блока оценки доплеровского сдвига частоты, вход которого соединен с выходом антенны в первой ветви приема-передачи сигнала, второй выход блока измерения доплеровского сдвига частоты соединен с третьим входом антенны, информационным выходом устройства в обратном направлении является выход антенны той ветви приема-передачи сигнала, в которой уровень принятого информационного сигнала является максимальным по мощности.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что блок оценки доплеровского сдвига частоты содержит приемник, передатчик, эталонный генератор, узел измерения периода разности частоты приемника и передатчика и аналого-цифровой преобразователь, при этом первый вход приемника является входом блока оценки доплеровского сдвига частоты, второй вход приемника соединен с выходом передатчика, первый выход эталонного генератора соединен с входом передатчика и третьим входом приемника, второй выход эталонного генератора соединен с первым входом узла измерения периода разностной частоты приемника и передатчика, второй вход которого соединен с выходом приемника, а выход со входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого является первым выходом блока оценки доплеровского сдвига частоты, вторым выходом блока измерения доплеровского сдвига частоты является выход передатчика.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиотехнике, более конкретно к способам и устройствам приема-передачи многолучевых сигналов, и может быть использовано в системах цифровой радиосвязи с кодовым разделением каналов и других областях.

Уровень техники

Наиболее перспективными для подвижной и персональной связи в настоящее время являются системы множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA). В качестве носителя информации в CDMA используются шумоподобные сигналы (широкополосные сигналы, ШПС). Чем шире спектр широкополосных сигналов и свободнее от преднамеренных помех соответствующая для его передачи частотная полоса, тем более помехозащищенная и емкая по числу абонентов система связи может быть создана на ее основе. Этим требованиям удовлетворяют полосы частот в диапазоне не ниже ДМВ. Поэтому сотовые системы с кодовым разделением каналов (CDMA) ориентированы на диапазоны частот (815-870) МГц, 1800 МГц, 1900 МГц и выше, вплоть до оптического диапазона. Распространение радиоволн этих диапазонов в условиях больших городов (плотная, сплошная и высотная застройка улиц, транспортные развязки в виде эстакад, тоннелей и т.п. ), а также вне городов в условиях сильнопересеченной местности (холмистость, горы, лес) сопровождается явлением многолучевости и интерференции этих лучей. В результате чего возникают локальные замирания, вплоть до полного пропадания сигналов при противофазном сложении лучей и усиление сигнала при их синфазном суммировании. По этой причине образуются зоны затрудненного и уверенного приема. В подвижных системах связи вследствие относительного перемещения базовой станции и подвижной станции дополнительно возникает нестационарность параметров входного сигнала за счет изменяющихся комбинаций лучей, принимаемых подвижной и базовой станциями, имеющих разные по каждому лучу доплеровские сдвиги частоты несущей широкополосных сигналов, и вследствие нестационарных свойств самого радиоканала.

В такой сложной динамической интерференционной картине при обработке входного сигнала возникает фединг с частотой, равной алгебраической сумме допплеровских сдвигов несущих частот в принимаемых лучах (Уильям К. Ли. Техника подвижных систем связи. М., "Радио и связь", 1985 г., главы 1, 3-7) [1].

Известны "Способ и устройство формирования сигнала в сотовых системах связи" (патент США N 5309474 МПК⁵ H 04 L 27/30) [2].

Способ заключается в том, что в прямом направлении на мобильной станции образуют L пространственно-разнесенных каналов приема-передачи сигнала, в каждом канале ведут поиск лучей сигнала на интервале неопределенности по задержке, из М обнаруженных лучей выделяют N М лучей, наибольших по уровню энергии, осуществляют их демодуляцию, выделяют информацию, а в обратном направлении передают информацию пользователя.

Устройство приема-передачи сигналов мобильной станции в системе CDMA содержит антенну, диплексер, аналоговый приемник, приемник поиска и L приемников данных, блок объединения сигналов и декодер, блок данных пользователя, модулятор передатчика, регулятор мощности передатчика и усилитель мощности передатчика.

Недостатком этого способа приема-передачи многолучевых сигналов и устройства для его реализации [2] является низкая помехозащищенность, приводящая к снижению емкости системы.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу и устройству для его реализации является изобретение (патент США N 5109390 МПК⁵ H 04 L 27/30 "Разнесенный прием в сотовой радиотелефонной системе" [3].

Устройство-прототип [3] в соответствии с фиг. 1 содержит антенну 1 для приема широкополосного сигнала от базовой станции и передачи широкополосного сигнала с мобильной станции на базовую станцию.

Диплексер 2 обеспечивает дуплексный режим работы мобильной станции, обеспечивает селекцию полос сигнала приемника и передатчика мобильной станции.

Аналоговый приемник 3 принимает радиочастотные сигналы от диплексера 2 для усиления и преобразования в сигнал низкочастотной промежуточной частоты и выполняет управляющую функцию по регулировке мощности передатчика мобильной станции, вырабатывает аналоговый управляющий сигнал, который передает на регулятор мощности передатчика 10.

Приемник поиска 4 непрерывно сканирует временной интервал неопределенности в окрестности обнаруженного временного положения (задержки) основного пилот-сигнала, принятого от базовой станции, и других лучей этого сигнала. В соответствии с выходным сигналом с управляющего процессора 6 приемник поиска 4 измеряет мощность любого из принятых сигналов с задержками, отличными от номинальной, и передает результаты измерений на управляющий процессор 6.

Приемники данных 5-1 и 5-2 обрабатывают два из наиболее сильных сигнала, найденных приемником поиска 4, и выдают обработанный сигнал в блок объединения сигналов и декодер 7.

Управляющий процессор 6 в соответствии с поступающей информацией управляет приемниками данных 5-1 и 5-2, приемником поиска 4, модулятором передатчика 9 и регулятором мощности передатчика 10. Совместно с приемником поиска 4 управляющий процессор 6 организует непрерывный поиск сигнала базовой станции, формируя псевдослучайные последовательности с соответствующими задержками по времени. Из найденного множества откликов выделяет два наибольших и фиксирует соответствующие временные позиции псевдослучайных последовательностей.

Управляющий процессор совместно с приемниками данных 5-1 и 5-2 обеспечивает обработку найденных двух наибольших сигналов и осуществляет слежение за задержками этих сигналов. Управляющий процессор 6 в соответствии с полученной информацией с приемников данных 5-1 и 5-2 формирует управляющий сигнал для регулятора мощности передатчика 10 и необходимые кодирующие сигналы для модулятора передатчика.

Блок объединения сигналов и декодер 7 суммирует два сигнала с приемников данных 5-1 и 5-2 с учетом задержек и декодирует полученный суммарный сигнал. Выходной сигнал с этого блока подается на блок данных пользователя 8.

Блок данных пользователя 8 преобразует цифровой декодированный информационный сигнал в форму, соответствующую для устройств пользователя (факс, дисплей - цифровая форма, микротелефон - аналоговая). Преобразует информационное сообщение пользователя в цифровую форму для модулятора передатчика.

Модулятор передатчика 9 формирует сигнал для передатчика мобильной станции (кодирование Уолша, I, Q, L- псевдослучайные последовательности и прочее).

В регуляторе мощности передатчика 10 сигнал промежуточной частоты модулируется сигналом с модулятора передатчика 9. В результате получается псевдослучайный сигнал на промежуточной частоте, который регулируется по мощности сигналами управления с аналогового приемника 3 и управляющего процессора 6 и направляется на усилитель мощности передатчика 11.

В усилителе мощности 11 входной широкополосный сигнал промежуточной частоты с регулятора мощности передатчика преобразуется в радиочастотный сигнал с помощью синтезатора частоты передатчика мобильной станции, усиливается по мощности до требуемого уровня и подается на диплексер 2.

Недостатком этого способа приема-передачи многолучевых сигналов и устройства для его реализации [3] является низкая помехозащищенность, приводящая к снижению емкости системы.

В системах мобильной связи с аналоговыми сигналами фединг возникает из-за переотражения сигнала передатчика только от близко расположенных объектов [1]. Эти объекты расположены внутри круга, в центре которого находится подвижная станция. Радиус круга составляет несколько десятков метров.

Для повышения помехозащищенности в условиях многолучевости необходимо вести прием нескольких компонент одного и того же широкополосного сигнала, приходящих с разных направлений. Такие отраженные сигналы можно разделить на две группы. Первая группа компонент широкополосных сигналов, приходящих с разных направлений с задержками, превышающими длительность чипа, модулирующей псевдослучайной последовательности _i. Вторая группа компонент широкополосных сигналов с задержками менее _i. Наличие таких групп подтверждается экспериментальными результатами [3], из которых следует, что задержки мощных компонент отраженных широкополосных сигналов (CDMA) могут достигать 20 мкс (в среднем 5 мкс ). Такие временные характеристики позволяют наиболее мощные и разнесенные более чем на _i компоненты широкополосного сигнала обрабатывать раздельно друг от друга, т.к. их взаимнокорреляционные функции равны 0, т.е. возможна временная селекция таких компонент. Для широкополосного сигнала с задержками, не превышающими _i относительно выбранных автономных лучей (групповой сигнал), взаимнокорреляционные функции не равны нулю. Сигналы попадают в апертуру временного дискриминатора, искажают дискриминационную характеристику блока слежения за задержкой сигнала и воспринимаются как групповой сигнал. В результате этого снижается эффективность блока слежения за задержкой сигнала, и может происходить срыв слежения. Тем более, что типичными являются условия, когда групповой сигнал широкополосных сигналов формируется из сигналов, приходящих с разных направлений и имеющих относительную задержку не более _i. Поэтому в групповом широкополосном сигнале дополнительно возможен фединг, тем более глубокий, чем больше отличаются друг от друга направления прихода каждого луча группы на входе приемника.

Таким образом система обработки может быть представлена в следующем виде: существует несколько наиболее интенсивных лучей, разнесенных относительно друг друга более чем на _i. Рядом с этими лучами концентрируются лучи с задержками по отношению к основному менее чем на _i. Такая структура (композиция) считается автономным групповым сигналом и далее может рассматриваться автономно (независимо) от других.

Оценим значения возможного фединга в групповом сигнале.

Известно, что геометрическим местом точек, для которых сумма расстояний от двух заданных точек есть величина постоянная, является эллипс (И.Н. Бронштейн, К. А. Семендяев. Справочник по математике. М. "Наука". 1965, с. 206) [4].

Используя это определение и взаимнокорреляционные свойства широкополосного сигнала, можно построить область, в которой возможен прием отраженных лучей с задержками Внутри этой области взаимнокорреляционная функция не равна нулю, все широкополосные сигналы с такими задержками участвуют в образовании фединга, вне этой области взаимнокорреляционная функция равна нулю, и все такие широкополосные сигналы на блок слежения за задержкой сигнала не влияют. Эта область ограничена эллипсоидом вращения, в фокусах которого располагаются базовая (БС) и мобильная станции (МС). Центральное сечение по большей оси эллипсоида - эллипс со следующими характеристиками (см. фиг. 2), где показано главное сечение области возникновения переотраженных сигналов, вызывающих фединг широкополосных сигналов. На фиг. 2 приняты следующие обозначения: 21 - расстояние между базовой и мобильной станциями; r₁ и r₂; - фокальные радиусы-векторы; 2a - большая ось эллипса; 2b - малая ось эллипса, следовательно:

2a = 2l+(r₁+r₂) = 2l+C_i,

где C - скорость света,

(r₁ + r₂ - путь распространения отраженного луча, тогда



- угол между вектором скорости и направлением МС - БС.

На фиг. 2 в качестве примера показана интерференция на мобильной станции четырех лучей широкополосных сигналов с базовой станции: прямого луча БС - МС, БС - А- МС, луча, отраженного от объекта A; луча БС - Е - МС, отраженного от объекта E; луча БС - В - МС, отраженного от объекта B.

Следует отметить, что при использовании на базовых станциях системы с кодовым разделением каналов (CDMA) секторных антенн с диаграммами направленности 120^o сигналы, отраженные из области, показанной штриховкой на фиг. 2, на мобильную станцию с базовой станции и на базовую станцию с мобильной станции - отсутствуют.

При движении мобильной станции относительно базовой станции изменяется расстояние между ними 21 и, следовательно, параметры эллипсоида. Как известно (Тузов Т.И. Выделение и обработка информации в доплеровских системах. М., "Советское радио", 1967 г.) [5], в зависимости от радиальной составляющей скорости V_R (фиг. 2),

V_R= Vcos

изменяется частота доплеровского сдвига несущей широкополосного сигнала и частота фединга. Максимальный фединг наблюдается при , равном 0^o или 180^o, когда в антенне мобильной станции складывается прямой луч с базовой станции и отраженный от объекта E. Так при скорости V = 100 миль/ч доплеровский сдвиг несущей CDMA достигает f₀ = 180 Гц, а частота биений между прямым и отраженным лучами (фединг) удваивается и составляет F_ftd=360 Гц. Минимальный, нулевой, фединг при двух лучах наблюдается при = 90^o. Эти результаты справедливы для мобильной станции с круговой диаграммой направленности антенны.

Поясним явление нестационарности сигнала из-за пропадания-появления различных комбинаций прямого и отраженных сигналов.

На фиг. 3 показаны главные сечения эллипсоидов областей существования интерференции (фединга) широкополосных сигналов на движущейся мобильной станции для двух моментов времени t₁ и t₂. Из фиг. 3 следует, что при движении мобильной станции изменяется расстояние между мобильной и базовой станциями. Иными словами, изменяются параметры эллипсоидов существования фединга, изменяется их объем, и происходит поворот главной оси эллипсоида вокруг фокуса базовой станции. Следовательно, в момент t₂ изменяется набор объектов отражения сигнала базовой станции, существовавший в момент t₁. В то же время параметры сигналов, отражаемых от объектов, общих для этих двух эллипсов, изменяют свои характеристики. Может изменяться угол прихода лучей базовой станции на новое положение мобильной станции, трансформироваться плоскость поляризации отраженной радиоволны и уровень принимаемого радиосигнала.

Поэтому для уменьшения частоты фединга и его подавления следует уменьшить область, где возможен прием отраженных лучей. При этом в первую очередь необходимо исключить сигналы, отраженные от объектов, расположенных в задней полусфере мобильной станции, и сконцентрировать область приема симметрично относительно направления принимаемого луча.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлены заявляемый способ приема-передачи многолучевых сигналов (варианты) и устройство приема-передачи сигнала мобильной станции системы радиосвязи с кодовым разделением каналов (варианты), - это повышение помехозащищенности и увеличение емкости системы радиосвязи с кодовым разделением каналов (CDMA).

Способ приема-передачи многолучевых сигналов в сотовой системе радиосвязи с кодовым разделением каналов по первому варианту реализации заключается в следующем. На мобильной станции образуют L пространственно-разнесенных каналов приема-передачи сигнала. В каждом канале ведут поиск лучей сигнала на интервале неопределенности по задержке. Из М обнаруженных лучей выделяют N M лучей, наибольших по уровню энергии, и осуществляют их демодуляцию. Новым в способе является то, что решение о принятом сигнале принимают по совокупности N демодулированных сигналов лучей. Параллельно продолжают поиск новых лучей и, если вновь обнаруженный луч больше, чем минимальный из N, ранее обнаруженных лучей, то осуществляют демодуляцию вновь обнаруженного луча. В обратном направлении сигнал передают по каналу наибольшей мощности принимаемого сигнала.

Таким образом предложенный способ обеспечивает параллельные режимы поиска на интервале неопределенности по задержке и слежения в каждом из L пространственно-разнесенных каналов приема-передачи сигнала. В режиме поиска оценивают задержку по времени и направление прихода луча. В режиме слежения ведут точную подстройку по задержке и направлению прихода луча. Реализация способа по этому варианту обеспечивает прием и обработку лучей сигнала с максимальной энергией. Сигнал в обратном направлении передают с учетом максимальной мощности принимаемого сигнала.

Способ приема-передачи многолучевых сигналов в сотовой системе радиосвязи с кодовым разделением каналов по второму варианту заключается в следующем. На мобильной станции образуют L пространственно-разнесенных каналов приема-передачи сигнала. В каждом канале ведут поиск лучей сигнала на интервале неопределенности по задержке. Из М обнаруженных лучей выделяют N M лучей, наибольших по уровню энергии, и осуществляют их демодуляцию. Новым в способе является то, что решение о принятом сигнале принимают по совокупности N демодулированных сигналов лучей. Параллельно демодуляции сигнала проводят усредненную оценку доплеровского сдвига частоты несущей одного или нескольких лучей, направление прихода которых максимально совпадает с направлением движения мобильной станции. Полученную усредненную оценку используют для вычисления доплеровского сдвига частоты несущей в остальных пространственно-разнесенных каналах приема как проекцию значения этой усредненной оценки на направление определяемого канала, при этом предполагают, что направление прихода лучей совпадает с ориентацией пространственно-разнесенного канала приема. Полученные результаты используют для компенсации доплеровского сдвига частоты несущей демодулированных сигналов в каждом пространственно-разнесенном канале приема. Параллельно продолжают поиск новых лучей с учетом доплеровского сдвига частоты в каждом канале. Если вновь обнаруженный луч больше, чем минимальный из N ранее обнаруженных лучей, то осуществляют демодуляцию вновь обнаруженного луча. В обратном направлении сигнал передают по каналу наибольшей мощности принимаемого сигнала с учетом поправки на доплеровский сдвиг в каждом пространственно-разнесенном канале.

Таким образом, второй вариант реализации способа позволяет дополнительно к режимам поиска на интервале неопределенности по задержке и слежению в каждом из L пространственно-разнесенных каналов приема-передачи оценить и скомпенсировать доплеровские сдвиги частоты в принимаемых сигналах, облегчая, таким образом, возможность реализации режимов когерентного приема.

Для реализации способа по первому варианту предлагается два варианта реализации устройства приема-передачи сигнала мобильной станции.

Устройство приема-передачи мобильной станции многолучевых сигналов в системе радиосвязи с кодовым разделением каналов по первому варианту так же, как и прототип [3], содержит антенну, диплексер, аналоговый приемник, приемник поиска, L приемников данных, управляющий процессор, блок объединения сигналов с декодером, блок данных пользователя, модулятор передатчика, регулятор мощности передатчика, усилитель мощности передатчика. Новым в устройстве является то, что сформированы L аналогичных и параллельно расположенных ветвей приема-передачи сигнала, в каждой из которых антенна выполнена пространственно-ориентированной с узкой диаграммой направленности. Введены два блока коммутации в блок-схему устройства. Первый блок коммутации введен для выбора максимальных информационных сигналов с приемников данных. Второй блок коммутации введен для подключения выходного сигнала передатчика к каналу, по которому принимается сигнал максимального уровня.

Устройство приема-передачи мобильной станции многолучевых сигналов в системе радиосвязи с кодовым разделением каналов по второму варианту так же, как и прототип [3], содержит антенну, диплексер, аналоговый приемник, приемник поиска, L приемников данных, управляющий процессор, блок объединения сигналов с декодером, блок данных пользователя, модулятор передатчика, регулятор мощности передатчика, усилитель мощности передатчика. Новым в устройстве является то, что сформированы L аналогичных и параллельно расположенных ветвей приема-передачи сигнала, в каждой из которых антенна выполнена пространственно-ориентированной с узкой диаграммой направленности. Дополнительно в каждую ветвь приема-передачи сигнала введен блок управления диаграммой направленности. Блок управления диаграммой направленности формирует сигнал управления, в соответствии с которым ориентирует диаграммы направленности секторных антенн по углу до получения максимума отклика по входному сигналу.

Введены три блока коммутации в блок-схему устройства. Первый блок коммутации введен для выбора максимальных информационных сигналов с приемников данных. Второй блок коммутации введен для подключения выходного сигнала передатчика к каналу, по которому принимается сигнал максимального уровня. Третий блок коммутации введен для формирования сигналов управления блоком управления диаграммой направленности в каждой ветви приема-передачи сигнала.

Для реализации способа по второму варианту предлагается устройство приема-передачи мобильной станции многолучевых сигналов, которое дополнительно к предыдущим двум вариантам позволяет осуществить оценку доплеровского сдвига частоты несущей и скомпенсировать доплеровские сдвиги частоты в принимаемых сигналах. Для этого авторы разработали блок измерения доплеровского сдвига частоты, который может быть реализован как в устройстве по первому варианту, так и в устройстве по второму варианту исполнения.

Например, если блок измерения допплеровского сдвига частоты включить в блок-схему устройства приема-передачи сигнала мобильной станции по первому варианту реализации, то соответственно устройство приема-передачи мобильной станции многолучевых сигналов по третьему варианту исполнения будет содержать все признаки предлагаемого устройства по первому варианту, при этом дополнительно содержит блок оценки допплеровского сдвига частоты.

Перечень фигур чертежей и блок-схем

На фиг. 1 изображена блок-схема приемного устройства мобильной станции системы радиосвязи с кодовым разделением каналов (прототип). Фиг. 2 иллюстрирует главное сечение области возникновения отраженных сигналов, вызывающих фединг широкополосных сигналов, где 2l - расстояние между базовой и мобильной станциями; r1 и r2 - фокальные радиусы-векторы; 2a - большая ось эллипса; 2b - малая ось эллипса. Фиг. 2 в качестве примера иллюстрирует фединг на мобильной станции (МС) четырех лучей широкополосных сигналов с базовой станции: прямого луча; луча БС - А - МС, отраженного от объекта A; луча БС - Е - МС, отраженного от объекта E; луча БС - В - МС, отраженного от объекта B. Фиг. 3 иллюстрирует главные сечения эллипсоидов областей существования фединга широкополосных сигналов на движущейся мобильной станции для двух моментов времени t1 и t2. На фиг. 4 представлена блок-схема устройства приема-передачи сигнала мобильной станции системы радиосвязи с кодовым разделением каналов (заявляемое устройство по первому варианту), на фиг. 5 - блок-схема устройства приема-передачи сигнала мобильной станции системы радиосвязи с кодовым разделением каналов (заявляемое устройство по второму варианту), на фиг. 6 - блок-схема устройства приема-передачи сигнала мобильной станции системы радиосвязи с кодовым разделением каналов (заявляемое устройство по третьему варианту). На фиг. 7 изображен блок оценки допплеровского сдвига частоты. Фиг. 8 иллюстрирует тело неопределенности экстремальной системы регулирования, одна из координат этой системы - задержка (), другая координата - угол отклонения оси диаграммы направленности от направления на источник сигнала по азимуту , третья координата - отсчеты корреляционной функции Bi(,) принимаемого сигнала.

Возможность осуществления изобретения

Устройство приема-передачи мобильной станции многолучевых сигналов в системе радиосвязи с кодовым разделением каналов по первому варианту выполнено следующим образом (фиг. 4).

Для приема-передачи многолучевого сигнала сформированы L аналогичных ветвей приема-передачи сигнала. В каждой ветви приема-передачи сигнала прием осуществляют на пространственно-ориентированные антенны с узкой диаграммой направленности 1-1 - 1-L.

Суммарная диаграмма направленности всех секторных антенн 1-1 - 1-L образует круговую диаграмму направленности, следовательно, обеспечивает возможность для оперативного анализа приходящего полезного сигнала с различных направлений приемниками поиска 4-1 - 4-L. При этом по максимальному отклику на выходах приемников поиска 4-1 - 4-L определяется соответствующая временная задержка _j, направление с точностью до номера сектора принимаемого луча и его мощность.

Каждая диаграмма направленности секторной антенны выбирается из условия обеспечения частоты фединга, не превышающего заданной величины.

С выхода каждой антенны 1-1 - 1-L сигнал поступает на диплексеры 2-1 -2-L, которые обеспечивают дуплексный режим работы мобильной станции.

Выходные сигналы с диплексеров 2-1 - 2-L поступают в соответствующие им аналоговые приемники 3-1 - 3-L, которые преобразует аналоговый сигнал в цифровой и передают его на приемники поиска 4-1 - 4-L и приемники данных 5-1 -5-L, а также в качестве управляющего сигнала на регулятор мощности передатчика 10.

Приемники поиска 4-1 - 4-L анализируют входной сигнал последовательно по задержке на всей длине псевдослучайной последовательности и параллельно во всех секторах диаграммы направленности по направлению.

Например, если на входе приемника поиска в i секторе круговой диаграммы направленности присутствует сигнал с текущей задержкой _j генератора псевдослучайной последовательности поиска, то на выходе приемника поиска 4-i появляется отклик в виде корреляционной функции _i. значение которой соответствует временной задержке и углу прихода луча _j

В процессе поиска выходные данные B(_j;_i), всех приемников поиска 4-1 - 4-L для всей области неопределенности временных задержек и угла прихода запоминают в управляющем процессоре 6.

На каждом шаге анализа управляющий процессор 6 осуществляет выбор текущих N из М L максимальных значений корреляционных функций. По завершении цикла поиска лучей по задержке распространения по N максимальным отсчетам B(_j,_i) осуществляют переход в режим слежения за этими N лучами. Для этого управляющий процессор 6 выбирает N соответствующих приемников данных из 5-1 - 5-L, устанавливая генераторы псевдослучайных последовательностей в них в позиции, соответствующие максимуму B(_j,_i).

Одновременно первые выходы приемников данных 5-1 - 5-L, которые являются информационными, через первый блок коммутации 12 подключают к блоку объединения сигналов с декодером 7. Первый блок коммутации 12 введен в блок-схему заявляемого устройства для выбора максимальных информационных сигналов с приемников данных 5-1- 5-L и передачи их на блок объединения сигналов с декодером 7. То есть первый блок коммутации 12 подключает N из М L выходов приемников данных 5-1 - 5-L, имеющих наибольшие отклики к блоку объединения сигналов с декодером 7 и проводит замену их по результатам параллельного анализа принимаемого сигнала приемниками поиска 4-1 - 4-L.

Информационные последовательности разных лучей совмещаются по задержкам и суммируются в блоке объединения сигналов с декодером 7, обеспечивая таким образом максимальное отношение сигнал/помеха на выходе блока объединения сигналов с декодером 7.

Далее процессы поиска лучей и слежения за максимальными из них идут параллельно. При обнаружении более мощного луча организуется слежение за ним и замена им наименьшего по мощности луча в блоке объединения сигналов с декодером 7.

Использование секторной диаграммы направленности каналов слежения для передачи информационного сигнала позволяет экономно и целенаправленно использовать энергетику передатчика в обратном канале и получать лучшие характеристики системы связи в части помехозащищенности и фединга.

Второй блок коммутации 13 подключает передаваемый сигнал с необходимой мощностью (энергией) к диплексеру той ветви приема-передачи сигнала, в которой принимаемый сигнал наибольший (максимальный).

Управляющий процессор 6 в соответствии с поступающей информацией управляет приемниками данных 5-1 и 5-L, приемниками поиска 4-1 - 4-L, модулятором передатчика 9 и регулятором мощности передатчика 10. Совместно с приемником поиска 4 управляющий процессор 6 организует непрерывный поиск сигнала базовой станции, формируя псевдослучайные последовательности с соответствующими задержками по времени. Из найденного множества откликов выделяет N наибольших и фиксирует соответствующие временные позиции псевдослучайных последовательностей.

Управляющий процессор 6 совместно с приемниками данных 5-1 - 5-L обеспечивает обработку найденных N наибольших сигналов и осуществляет слежение за задержками этих сигналов. Управляющий процессор 6 в соответствии с полученной информацией с приемников данных 5-1 - 5-L формирует управляющий сигнал для регулятора мощности передатчика 10 и необходимые кодирующие сигналы для модулятора передатчика.

Блок объединения сигналов с декодером 7 суммирует N сигналов с приемников данных 5-1 - 5-L с учетом задержек и декодирует полученный суммарный сигнал. Выходной сигнал с этого блока подается на блок данных пользователя 8.

Блок данных пользователя 8 преобразует принятый цифровой декодированный информационный сигнал в форму, соответствующую устройствам пользователя (факс, дисплей - цифровая форма, микротелефон - аналоговая) и преобразует информационное сообщение пользователя в цифровую форму для модулятора передатчика.

Модулятор передатчика 9 формирует сигнал для передатчика мобильной станции (кодирование Уолша, I, Q, L- псевдослучайные последовательности и прочее).

В регуляторе мощности передатчика 10 сигнал промежуточной частоты модулируется сигналом с модулятора передатчика 9. В результате получается псевдослучайный сигнал на промежуточной частоте, который регулируется по мощности сигналами управления с аналоговых приемников 3-1 - 3-L и управляющего процессора 6 и направляется на усилитель мощности передатчика 11.

В усилителе мощности 11 сигнал с регулятора мощности передатчика 10 преобразуют в выходной радиочастотный сигнал передатчика мобильной станции, усиливают по мощности до требуемого уровня и подают через блок коммутации 13 на один из диплексеров 2-1 - 2-L.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить прием и передачу информации с лучшим качеством, так как осуществляет раздельный (независимый) прием сигналов, приходящих с разных направлений, что приводит к уменьшению влияния фединга, улучшает соотношение сигнал/помеха, позволяет снизить мощность передатчика мобильной станции, а также способствует снижению уровня взаимных помех между пользователями.

Устройство приема-передачи мобильной станции многолучевых сигналов в системе радиосвязи с кодовым разделением каналов по второму варианту выполнено следующим образом (фиг. 5).

Для приема-передачи многолучевого сигнала формируют L аналогичных ветвей приема-передачи сигнала. В каждой из которых прием осуществляют на пространственно-ориентированные антенны с узкой диаграммой направленности 1-1 - 1-L.

Суммарная диаграмма направленности всех секторных антенн 1-1 - 1-L образует круговую диаграмму направленности, следовательно, обеспечивает возможность для оперативного анализа приходящего полезного сигнала с различных направлений приемниками поиска 4-1 - 4-L. При этом по максимальному отклику на выходах приемников поиска 4-1 - 4-L определяется соответствующая временная задержка _j, направление с точностью до номера сектора принимаемого луча и его мощность.

Каждая диаграмма направленности секторной антенны выбирается из условия обеспечения частоты фединга, не превышающего заданной величины. Блок управления диаграммой направленности 15-1- 15-L по сигналу с блока коммутации 14 изменяет направление диаграммой направленности секторных антенн в пределах не более половины апертуры диаграммы направленности отдельного сектора.

С выхода каждой антенны 1-1 - 1-L сигнал поступает на диплексеры 2-1 -2-L, которые обеспечивают дуплексный режим работы мобильной станции.

Выходные сигналы с диплексеров 2-1 - 2-L поступают в соответствующие им аналоговые приемники 3-1 - 3-L, которые преобразуют аналоговый сигнал в цифровой и передают его на приемники поиска 4-1 - 4-L и приемники данных 5-1 -5-L, а также в качестве управляющего сигнала на регулятор мощности передатчика 10.

Приемники поиска 4-1-4-L анализируют входной сигнал последовательно по задержке на всей длине псевдослучайной последовательности и параллельно во всех секторах диаграммы направленности по направлению.

Например, если на входе приемника поиска в i секторе круговой диаграммы направленности присутствует сигнал с текущей задержкой _j генератора псевдослучайной последовательности поиска, то на выходе приемника поиска 4-i появляется отклик в виде корреляционной функции значение которой соответствует временной задержке _j углу прихода луча _i.

В процессе поиска выходные данные B(_j;_i), всех приемников поиска 4-1 - 4-L для всей области неопределенности временных задержек и угла прихода запоминают в управляющем процессоре 6.

На каждом шаге анализа управляющий процессор 6 осуществляет выбор текущих N из М L максимальных значений корреляционных функций. По завершении цикла поиска лучей по задержке распространения по N максимальным отсчетам B(,), осуществляют переход в режим слежения за этими N лучами. Для этого управляющий процессор 6 выбирает N соответствующих приемников данных из 5-1 - 5-L, устанавливая генераторы псевдослучайных последовательностей в них в позиции, соответствующие максимуму B(,).

Одновременно вторые выходы N приемников данных из 5-1 - 5-L через третий блок коммутации 14 подключаются к соответствующим блокам управления диаграммой направленности 15-1 - 15-L, причем третий блок коммутации 14 введен в блок-схему заявляемого устройства в качестве управляющего для блока управления диаграммой направленности в каждой ветви приема-передачи сигнала 15-1 - 15-L. А первые выходы приемников данных, которые являются информационными, через первый блок коммутации 12 подключают к блоку объединения сигналов с декодером 7. Первый блок коммутации 12 введен в блок-схему заявляемого устройства для выбора максимальных информационных сигналов с приемников данных 5-1 - 5-L и передачи их на блок объединения сигналов с декодером 7. То есть первый блок коммутации 12 подключает N из М L выходов приемников данных 5-1 - 5-L, содержащих (имеющих) наибольшие отклики к блоку объединения сигналов с декодером 7 и проводит замену (подмену) их по результатам анализа принимаемого сигнала приемниками поиска 4-1 - 4-L.

Блок управления диаграммой направленности в каждой ветви приема-передачи 15-1 - 15-L ориентирует диаграмму направленности секторных антенн по углу до получения максимума B(,).

Информационные последовательности разных лучей совмещаются по задержкам и суммируются в блоке объединения сигналов с декодером 7, обеспечивая таким образом максимальное отношение сигнал/помеха на выходе блока объединения сигналов с декодером 7.

Далее процессы поиска лучей и слежения за максимальными из них идут параллельно. При обнаружении более мощного луча организуется слежение за ним и замена им наименьшего по мощности луча в блоке объединения сигналов с декодером 7.

Использование секторной диаграммы направленности каналов слежения для передачи информационного сигнала позволяет экономно и целенаправленно использовать энергетику передатчика в обратном канале и получать лучшие характеристики системы связи в части помехозащищенности и фединга. При этом следует отметить, что малый диапазон подстройки секторных диаграмм направленности не влияет на процесс поиска новых лучей.

Второй блок коммутации 13 подключает передаваемый сигнал с необходимой мощностью (энергией) к диплексеру той ветви приема- передачи сигнала, в которой принимаемый сигнал наибольший (максимальный).

Управляющий процессор 6 в соответствии с поступающей информацией управляет приемниками данных 5-1 и 5-L, приемниками поиска 4-1 - 4-L, модулятором передатчика 9 и регулятором мощности передатчика 10. Совместно с приемником поиска 4 управляющий процессор 6 организует непрерывный поиск сигнала базовой станции, формируя псевдослучайные последовательности с соответствующими задержками по времени. Из найденного множества откликов выделяет N из М L наибольших и фиксирует соответствующие временные позиции псевдослучайных последовательностей.

Управляющий процессор 6 совместно с приемниками данных 5-1 - 5-L обеспечивает обработку найденных N из М L наибольших сигналов и осуществляет слежение за задержками этих сигналов. Управляющий процессор 6 в соответствии с полученной информацией с приемников данных 5-1 - 5- L формирует управляющий сигнал для регулятора мощности передатчика 10 и необходимые кодирующие сигналы для модулятора передатчика.

Блок объединения сигналов с декодером 7 суммирует N из М L сигналов с приемников данных 5-1 - 5-L с учетом задержек и декодирует полученный суммарный сигнал. Выходной сигнал с этого блока подается на блок данных пользователя 8.

Блок данных пользователя 8 преобразует цифровой декодированный информационный сигнал в форму, соответствующую устройствам пользователя (факс, дисплей - цифровая форма, микротелефон - аналоговая) и преобразует информационное сообщение пользователя в цифровую форму для модулятора передатчика.

Модулятор передатчика 9 формирует сигнал для передатчика мобильной станции (кодирование Уолша, I, Q, L- псевдослучайные последовательности и прочее). В регуляторе мощности передатчика 10 сигнал промежуточной частоты модулируется сигналом с модулятора передатчика 9. В результате получается псевдослучайный сигнал на промежуточной частоте, который регулируется по мощности сигналами управления с аналоговых приемников 3-1 - 3-L и управляющего процессора 6 и направляется на усилитель мощности передатчика 11.

В усилителе мощности 11 сигнал с регулятора мощности передатчика 10 преобразуют в выходной радиочастотный сигнал передатчика мобильной станции, усиливают по мощности до требуемого уровня и подают через блок коммутации 13 на один из диплексеров 2-1 - 2-L.

В реализации способа приема-передачи многолучевых сигналов и устройств для их реализации (варианты) наибольшие трудности могут возникнуть с исполнением секторной антенной системы с взаимно независимыми диаграммами направленности. Это вызвано тем, что для мобильной системы связи важнейшим критерием являются геометрические размеры конструкции, которые напрямую связаны с рабочим диапазоном частот. Чем ниже диапазон частот, тем больше размеры антенной системы. С увеличением частоты несущей в системе с кодовым разделением каналов уменьшаются геометрические размеры антенной системы из секторных антенн и легче обеспечиваются требуемые характеристики направленности. Так, например, в диапазоне 850 МГц геометрические размеры простейшей секторной трехэлементной направленной антенны типа "волновой канал" (вибратор, рефлектор и т. п. ) составляют 200 70 мм. Апертура диаграммы направленности по уровню половинной мощности (уровень 0,707) от максимального составляет = 65^o. При этом частота фединга в секторе не превысит 17 Гц. Круговая диаграмма направленности формируется из шести таких секторов. Такую антенную систему вполне можно разместить на крыше автомобиля.

Управление секторными антеннами по углу ("качание" диаграммы направленности) в этом варианте возможно простейшими электромеханическими приводами, вращающими каждую секторную антенну в горизонтальной плоскости вокруг точки центрообразования диаграммы направленности независимо друг от друга.

Таким образом возможны два варианта реализации устройства приема-передачи многолучевых сигналов - с ориентацией и без ориентации диаграммы направленности секторных антенн на максимум принимаемого луча.

Следует отметить, что преимущества секторного приема с управляемой ориентацией имеют потенциальную границу, определяемую точностью оценки параметра и сложностью технической реализации. При увеличении количества секторов (более узкие диаграммы направленности) управление секторными диаграммами направленности становится нецелесообразным, так как чрезмерное подавление фединга, определяемое раскрывом (шириной) диаграммы направленности, усложнит реализацию антенны без заметного улучшения помехоустойчивости.

Поэтому использование первого или второго предложенного решения будут зависеть от конкретных условий эксплуатации мобильной станции.

Оценку эффекта снижения фединга можно дать на примере приема двух лучей. Пусть один из лучей приходит по оси сектора диаграммы направленности, тогда по формуле для вычисления доплеровской частоты несущей определяем частоту несущей луча, приходящего по оси диаграммы направленности, и луча, приходящего под углом где - угол раскрыва диаграммы направленности сектора. Частота биений между несущими в этом простейшем случае будет определять максимальный фединг ветви приема-передачи сигнала.

При круговой диаграмме направленности и V_R = 100 миль/ч частота фединга во входном групповом сигнале может достигать 360 Гц. Для секторной диаграммы направленности с углом раскрыва = 30^o и V_R = 100 миль/ч частота фединга во входном групповом сигнале CDMA не превысит 4 Гц. Такой фединг способны отследить как блок слежения за задержкой сигнала, так и фазовая автоподстройка частоты. Следовательно, возможен режим когерентного приема сигнала информации и повышение помехозащищенности системы.

Кроме того, секторная диаграмма направленности позволяет снизить фон от других пользователей и фон от собственных переотраженных лучей, задержка которых превышает в _i. При равномерно плотном размещении пользователей в соте уровень фона на мобильной станции от других пользователей CDMA снизится раз, что при = 30, n = 12 соответствует снижению шумового фона от других пользователей приблизительно на 11 дБ.

Еще одна возможность повышения помехозащищенности в системе радиосвязи с кодовым разделением каналов - это передача сигнала на базовую станцию по тем же секторам, по которым ведется наилучший прием информации на мобильной станции. В этом случае мощность, излучаемая передатчиком мобильной станции, может быть снижена примерно в n раз, где n - число секторов. При этом дополнительно снижается шумовой фон на соседних базовых станциях.

В связи с возможностью временной селекции обрабатываемых групповых сигналов, без потери общности, далее рассмотрим слежение за одним из лучей.

В процедуре слежения за отдельным лучом и за группой лучей заложен один и тот же принцип управления по максимуму корреляционной функции сигнала. А так как этот максимум достигается изменением времени задержки псевдослучайной последовательности и ориентацией максимума диаграммы направленности на источник сигнала, то дополнительно для решения этой задачи необходима двухмерная экстремальная система автоматического регулирования, обеспечивающая экстремум функции (фиг. 8). Фиг. 8 иллюстрирует тело неопределенности экстремальной системы регулирования. Одна из координат этой системы - задержка (), другая координата - угол отклонения оси диаграммы направленности от направления на источник сигнала по азимуту , третья координата - отсчеты корреляционной функции B_i(,) принимаемого сигнала. Заштрихованными областями показаны сечения корреляционной функции B(,) для фиксированных значений = ₀ и = ₀, т.е. B(₀) и B(,₀).

Возможны два основных варианта обеспечения выхода на экстремум функции B(,).

Первый - это последовательный метод Гаусса-Зейделя (А.А. Красовский, Г. С. Поспелов. Основы автоматики и технической кибернетики. Москва, Ленинград. Государственное энергетическое издательство, 1962 г., с. 510 [5], когда сначала ведется подстройка по задержке схемой слежения за задержкой сигнала, а затем по углу прихода сигнала системой управления диаграммой направленности антенны.

Второй метод - параллельный метод наискорейшего спуска, метод градиента [5] , при котором подстройка ведется по двум параметрам и одновременно до достижения и удержания наибольшего отклика по B(,). При этом блоки слежения за задержкой сигнала и ориентации парциальных диаграмм направленности должны быть согласованы наилучшим образом - быстродействие, помехозащищенность, точность слежения за лучом.

Для реализации способа по второму варианту предлагается устройство приема-передачи мобильной станции многолучевых сигналов, которое дополнительно к предыдущим двум вариантам позволяет осуществить оценку доплеровского сдвига частоты несущей и скомпенсировать доплеровские сдвиги частоты в принимаемых сигналах. Для этого авторы разработали блок измерения доплеровского сдвига частоты, который может быть реализован как в устройстве но первому варианту, так и в устройстве по второму варианту исполнения.

Например, если блок измерения доплеровского сдвига частоты включить в блок-схему устройства приема-передачи сигнала мобильной станции по первому варианту реализации, то соответственно устройство приема-передачи мобильной станции многолучевых сигналов по третьему варианту исполнения будет содержать все признаки предлагаемого устройства по первому варианту, при этом дополнительно содержит блок оценки доплеровского сдвига частоты (фиг. 6).

Блок оценки доплеровского сдвига частоты 16 (фиг. 7) в составе устройства приема-передачи сигнала мобильной станции работает следующим образом.

Параллельно приему и поиску сигнала производят оценку доплеровского сдвига частоты несущей в пространственно-разнесенном канале, ориентированном по направлению движения мобильной станции. По результатам оценки вычисляют доплеровский сдвиг несущей частоты в каждом пространственно-разнесенном канале, который определяют как проекцию значения этой усредненной оценки на направление определяемого канала, при этом предполагают, что направление прихода лучей совпадает с ориентацией пространственно-разнесенного канала приема



где оценки частоты Доплера в i-ом и k-ом каналах, _i и _к - угловая ориентация i-го и k-го каналов относительно канала, ориентированного по направлению движения мобильной станции.

Полученные результаты используют для компенсации доплеровского сдвига частоты несущей в каждом пространственно-разнесенном канале приема таким образом, чтобы преобразованная частота несущей после компенсации принимала следующее значение:



где преобразованная частота несущей i-го (текущего) канала,

f₀ - номинальное значение частоты несущей,

f_di - истинное значение доплеровского сдвига частоты несущей i (текущего) канала,

оценка частоты доплера в i-том (текущем) канале.

В обратном направлении сигнал передают по каналу наибольшей мощности на частоте несущей с учетом поправки на доплеровский сдвиг в каждом канале.

Блок измерения доплеровского сдвига частоты для устройства приема-передачи сигнала мобильной станции может быть выполнен, например, как показано на фиг. 7: приемник 17, передатчик 18, эталонный генератор 19, узел измерения периода разностной частоты приемника и передатчика 20 и аналого-цифровой преобразователь 21.

Изобретение можно использовать в приемно-передающей аппаратуре мобильной станции CDMA.