Устройство множественного доступа с пространственным разделением пользователей
Техническое решение (полезная модель) относится к технике связи, в частности, к антенным системам, предназначенным для работы в составе систем беспроводной передачи данных.
Сущность заявленного технического решения заключается в том, что антенная решетка с заданным количеством лучей N собирается из (N+1)/4 независимых 4-хканальных приемных модулей, содержащих антенные излучатели и фидерные тракты, в которые введено модульное устройство цифрового формирования диаграммы направленности решетки, отличающееся тем, что конструктивно разделение сигналов разных лучей производится в программируемом логическом устройстве созданием копий входных сигналов в одном канале после оцифровки в количестве, соответствующем общему числу лучей в решетке, без потери уровня сигнала в каждом луче в N раз, дальнейшим умножением полученных копий на рассчитанные весовые коэффициенты и суммированием по всей решетке.
Техническое решение (полезная модель) относится к технике связи, в частности, к антенным системам, предназначенным для работы в составе систем беспроводной передачи данных.
Известна частично адаптивная антенная решетка (Российский патент на полезную модель №4900886/09, H04Q 7/30, опубл. 30.08.1994 г.). Подавление помехи осуществляется посредством создания дополнительной диаграммы направленности, с использованием последовательного линейного изменения фазового распределения в симметрично расположенных относительно центра и равномерно распределенных по длине решетки элементах решетки, и вычитанием ее из основной диаграммы. Недостатком такого метода является снижение энергетики основного луча диаграммы направленности за счет перераспределения энергии, особенно в случае наличия нескольких помех.
Другими аналогами предлагаемого решения является двухлучевая активная фазированная антенная решетка (АФАР) по патенту США №4638317 опубл. в 1987 г.и 4-х лучевая ФАР по патенту США №4989011 H.A.Rosen et a1. от 29.01.91 г., обладающие общим недостатком - уменьшением коэффициента усиления входного сигнала в каждом луче в N раз, N - количество лучей, по сравнению с однолучевой системой.
Прототипом заявляемого изобретения является «Устройство пространственного подавления помех». Патент РФ на полезную модель №54262 от 11 января 2006 г., которое содержит устройство цифрового формирования диаграммы направленности решетки, отличающееся тем, что по определенным углам прихода помехи
осуществляет прямое вычисление требуемых для подавления помех весовых коэффициентов посредством решения системы уравнений:
Здесь Ji - комплексная амплитуда тока на каждом элементе;
Zi =ejkdxsin(
nulli) , где nulli - угловое направление нуля ДН, j -
мнимая единица, 
- волновое число,
dx - межэлементное расстояние, 1<i<N-2;
где scan - угловое направление на главный максимум ДН;
-допустимое уменьшение амплитуды главного лепестка ДН;
N - количество элементов в решетке.
Особенностью описанной решетки является возможность подавления N-2 помех с одновременной установкой главного луча в требуемом направлении, что позволяет разделить пространственно сигналы от N-1 пользователя.
Целью технического решения является увеличение энергетики входных сигналов по каждому лучу до уровня однолучевой антенной решетки с возможностью подавления помех с минимальными потерями в энергетике главного луча, для обеспечения максимального отношения сигнал/(шум+помеха) на выходе системы.
Сущность заявленного технического решения заключается в том, что антенная решетка с заданным количеством лучей N собирается из (N+1)/4 независимых 4-хканальных приемных модулей, содержащих антенные излучатели и фидерные тракты, в которые введено модульное устройство цифрового формирования
диаграммы направленности решетки, отличающееся тем, что конструктивно разделение сигналов разных лучей производится в программируемом логическом устройстве созданием копий входных сигналов в одном канале после оцифровки в количестве, соответствующем общему числу лучей в решетке, без потери уровня сигнала в каждом луче в N раз, дальнейшим умножением полученных копий на рассчитанные весовые коэффициенты и суммированием по всей решетке.
На фиг. изображена структурная схема системы. Устройство содержит антенные излучатели 1, 4-хканальные блоки преобразования частоты сигналов 2, модули цифровой обработки сигналов и формирования 3 лучей 3, высокоскоростной проводной интерфейс обмена данными 4, устройство цифрового формирования N независимых лучей 5.
Устройство предназначено для работы в составе интеллектуальных антенн базовых и абонентских станций беспроводных сетей передачи данных, для обеспечения пространственного разделения пользователей, работающих в одно время и на одной частоте. В состав устройства входит ряд антенных излучателей 1. Конструкция каждого излучателя такова, что обеспечивает наилучший прием сигналов в заданном секторе обзора. Устройство преобразования частоты 2 осуществляет преобразование спектра принимаемого (передаваемого сигнала) в область видеочастот для цифровой обработки сигналов в устройстве цифрового диаграммобразования 3. Устройство 3 осуществляет разделение входных сигналов на N частей, вычисление весовых коэффициентов для каждой части, умножение полученных частей в каждом канале решетки на весовые коэффициенты, проводной интерфейс 4 осуществляет взаимодействие устройств 3 для формирования из отдельных модулей 3 единого устройства
цифрового формирования N лучей 5. После чего сигнал поступает на выход, соответствующий заданному лучу.
В частности, для работы в качестве устройства сбора телеметрической информации по радиоканалу разработано устройство пространственного разделения пользователей, состоящее из 3 подрешеток, содержащих 4 печатных излучателя диапазона 2,45±0,05 ГГц, 4-х канальный модуль преобразования частоты и цифровой модуль расширения, осуществляющее формирование 10 независимо управляемых лучей для приема сигналов от 10 передатчиков, работающих на одной частоте в одно и то же время.
Таким образом, получен высокоэффективный способ и разработано устройство пространственного разделения пользователей.
Антенная решетка с заданным количеством лучей N, собранная из (N+1)/4 независимых 4-канальных приемных модулей, содержащих антенные излучатели и фидерные тракты, в которые введено модульное устройство цифрового формирования диаграммы направленности решетки, отличающаяся тем, что конструктивно разделение сигналов разных лучей производится в программируемом логическом устройстве созданием копий входных сигналов в одном канале после оцифровки в количестве, соответствующем общему числу лучей в решетке, без потери уровня сигнала в каждом луче в N раз, дальнейшим умножением полученных копий на рассчитанные весовые коэффициенты и суммированием по всей решетке.
