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 снять необходимость использования регулировки мощности передатчиков АС, при этом увеличивается пропускная способность системы, либо снизить требования к числу градаций мощности и точности их установки. Приемная аппаратура содержит n приемников 1, выходы которых соединены со входами анализатора уровней 9, выходы которого соединены со входами блока управления 6. Выходы блока управления 6 соединены со входами первого 5 и второго 7 коммутаторов. Вторые выходы приемников 1 соединены со входами n формирователей опорных сигналов 4, выходы которых соединены со входами второго коммутатора 7. Выходы коммутатора 7 соединены со входами k сумматоров 10, выходы которых соединены со входами блоков режекции 3. Выходы k блоков режекции 3 через k согласующих устройств 2 соединены с левыми входами первого коммутатора 5, правые входы которого соединены с выходами первого согласующего устройства 8, один выход которого соединен со входом первого блока режекции 31. Выходы коммутатора 5 соединены со входами n приемников 1. 8 ил.
Изобретение относится к области радиосвязи и может найти применение в системах связи с кодовым разделением каналов.
Известна приемная аппаратура центральной станции (ЦС) асинхронно-адресной системы связи (ААСС) "Колос", описанная в монографии Пышкина И.М. и др. Системы подвижной радиосвязи. -М.: Радио и связь 1986, с. 101, содержащая n приемных устройств, подключенных к антенне через блоки и антенные распределители, недостатком которой является устойчивость к структурным помехам при использовании ее в асинхронной системе связи с широкополосными сигналами. Известна система с множественным доступом и кодовым разделением 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, May, 1992), в которой ЦС содержит n приемников, принимающих сигналы от n 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 - 1n - приемные устройства, 2 - согласующее устройство, 3 - анализатор уровней сигналов. Приемная аппаратура ЦС содержит согласующее устройство 2, вход которого является входом устройства, а n выходов его соединены с 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 системы 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 этого недостатка в устройство, содержащее n приемников, согласующее устройство, анализатор уровней, входы которого соединены с первыми выходами приемников, введены k блоков режекции широкополосных сигналов, n блоков опорных сигналов, первый и второй коммутаторы, блок управления, k согласующих устройств, k сумматоров, причем входы приемников соединены с n выходами первого коммутатора, вторые выходы приемников через соответствующие блоки опорных сигналов соединены с входами второго коммутатора, группы выходов которого соединены с входами k сумматоров, выход каждого сумматора через соответствующий блок режекции соединен с входом соответствующего согласующего устройства, n выходов каждого из (k + 1) согласующего устройства соединены с входами первого коммутатора, выходы анализатора уровней соединены с входами блока управления, одна группа выходов которого соединена с входами первого коммутатора, а другая группа выходов соединена с входами второго коммутатора. Один из выходов первого согласующего устройства соединен с первым блоком режекции. Структурная схема предлагаемой аппаратуры представлена на фиг. 2, где обозначено: 1 - приемники, 2 - согласующие устройства, 3 - блок режекции широкополосных сигналов, 4 - блок опорных сигналов, 5, 7 - коммутаторы, 6 - блок управления, 8 - первое согласующее устройство, 9 - анализатор уровней, 10 - сумматоры. Аппаратура содержит n приемников 1, одни выходы которых соединены с входами анализатора уровней 9, другие - с входами блоков опорных сигналов 4, выходы которых соединены с входами коммутатора 7. Входы приемников 1 соединены с входами коммутатора 5. Выходы анализатора уровней 9 соединены с входами блока управления 6, одна группа выходов которого соединена со выходами коммутатора 5, другая - с входами коммутатора 7. Выходы коммутатора 7 соединены с входами k сумматоров 10, выходы которых соединены с входами соответствующих k блоков режекции 3. Выходы k блоков режекции 3 соединены с входами k согласующих устройств 2. А все n выходов каждого из согласующих устройств 2 и 8 соединены с входами коммутатора 5. Работает аппаратура следующим образом. В асинхронно-адресной системе связи все АС используют широкополосные фазоманипулированные сигналы, занимающие общую полосу частот и работающие на одной несущей частоте. 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 через согласующее устройство 8 поступает на первые n входов коммутатора 5 (входы 11... 1n), который подключает их ко входам соответствующих приемников 1. Каждый из приемников 1 формирует сигнал синхронизации (СС), свидетельствующий о вхождении его в синхронизм со своим передатчиком АС. Сигнал синхронизации (СС) подается на блок управления 6. Кроме того, один из сигналов каждого приемника 1 подается на анализатор уровней 9, 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 одного или нескольких принятых сигналов (от ближних АС) настолько велик, что не обеспечивает возможности вхождения в синхронизм приемника 1 с другими более удаленными от ЦС АС, в аппаратуре ЦС происходит режекция мощных мешающих сигналов на входах других приемников 1. Если предположить, что АС распределены равномерно по площади вокруг ЦС, то очевидно, что в первую очередь войдут в синхронизм приемники 1 с наиболее близко расположенными к ЦС АС (АС первой группы). При этом приемники, принимающие сигналы, мощности которых отличаются между собой незначительно (Pmax/Pmin << Б, Б - база ШПС), могут входить в синхронизм одновременно. Т. к. сигналы от близко расположенных АС мешают другим, более удаленным от ЦС АС, то сигналы первой группы режектируются на входах других приемников 1 в блоке режекции 31. После вхождения в синхронизм первой группы АС обеспечивается возможность вхождения в синхронизм второй группы АС, которые расположены во второй (более удаленной) зоне относительно ЦС. Однако сигналы второй группы также могут мешать более удаленным другим АС и они должны быть отрежектированы на входах других приемников 1. Для обеспечения вхождения в синхронизм АС последовательно группами с последующей режекцией сигналов от группы с более мощными сигналами на входах других приемников 1 в анализаторе уровней 9 устанавливается несколько (k) порогов. Если превышается первый порог (самый высокий) П1, то приемники 1, сигналы которых его превысили, остаются подключенными к первым входам (11... 1n) коммутатора 5, т.е. к выходам согласующего устройства 8. Все остальные приемники 1 подключаются ко вторым входам (21... 2n) коммутатора 5. В этом случае сигналы, поступающие на входы приемников, подключенных ко вторым входам коммутатора 5, проходят через согласующее устройство 8, блок режекции 31 и согласующее устройство 21, т.е. на входах этих приемников 1 режектируются мощные сигналы первой группы АС, превысившие порог П1. Приемники 1, сигналы которых превысили второй порог П2 (П2 < П1) остаются подключенными ко вторым входам коммутатора 5, а остальные приемники подключаются к третьим (31... 3n) входам коммутатора 5, т.е. к выходам согласующего устройства 22. На эти приемники входная смесь поступает после режекции из них мощных сигналов первой группы АС, превысивших порог П1, и сигналов второй группы АС, превысивших порог П2. В системе может быть предусмотрена режекция сигналов k групп. В этом случае должно использоваться k последовательно соединенных блоков режекции и согласующих устройств. Режекция сигналов в блоках режекции 3 осуществляется с использованием опорных сигналов, формируемых в блоке опорных сигналов 4 с использованием сигналов, подаваемых от соответствующих приемников. Опорные сигналы, формируемые в блоках опорных сигналов 4, подаются на блоки режекции 31 ... 3k через коммутатор 7 и соответствующие сумматоры 101 ... 10k. Управление коммутаторами 7 и 5 осуществляет блок управления 6. Формирование команд в блоке управления 6 происходит с использованием информации об уровнях принятых сигналов (информация о превышении или непревышении порогов П1, П2, ... Пk), поступающих с анализатора уровней 9, и сигналов синхронизации (СС), поступающих с выходов приемников 1. Таким образом, в предлагаемой аппаратуре обеспечивается исключение мешающего влияния мощных ШПС от близко расположенных к ЦС АС на работу приемников ЦС, 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. В аппаратуре ЦС обеспечивается одновременное вхождение в синхронизм приемников, принимающих сигналы, близкие по уровню, для которых выполняется условие Pmax/Pmin < Б, где Pmax и Pmin - максимальная и минимальная мощность сигналов в данной группе. За счет изменения числа порогов и их уровней в анализаторе уровней 9 и соответствующего изменения числа блоков режекции обеспечивается возможность снижения уровня взаимных помех до допустимого значения. При использовании предлагаемой аппаратуры либо снимается необходимость применения регулировки мощности (при этом увеличивается пропускная способность системы за счет исключения из потока передаваемых сообщений служебных команд по регулировке мощности), либо снижаются требования к числу градаций и точности установки мощности передатчиков АС, что приводит к упрощению аппаратурной реализации передатчиков и увеличению пропускной способности системы. Режекция мощности ШПС от ближних АС снимает ограничения на минимально допустимые расстояния между ЦС и АС, имеющие место в прототипе (обусловленные конечным числом градаций мощности). Последнее обстоятельство повышает оперативно-тактические возможности системы. Рассмотрим аппаратурную реализацию блоков, входящих в предлагаемую аппаратуру. Для простоты понимания рассмотрим случай использования двух порогов П1 и П2 в анализаторе уровней 9, П1 > П2, что соответствует использованию двух блоков режекции 31 и 32 и разбиению абонентов на три группы. Сигналы АС первой группы превышают порог П1, сигналы второй группы АС превышают порог П2. Сигналы АС третьей группы принимаются от более удаленных АС и превышают ни П1, ни П2. Будем полагать, что приемники устройства построены по типовой схеме (например, как показано в авт. св. N 300946, кл. H 03 C 3/40, 1971). Эта схема представлена на фиг. 8, где обозначено: 81 - устройство синхронизации, 82, 86 - умножители (рециркуляторы), 83 - формирователь ортогональной ПСП, 84 - устройство фазирования, 85 - генератор опорной ПСП, 87, 89 - полосовые фильтры, 88 - фазовый детектор. При таком выполнении приемников сигнал синхронизации (СС) формируется устройством синхронизации 81. Выходом "СС" является выход блока 81, соединенный с входами генераторов ПСП 83 и 85. Выходами приемников 1, с которых подаются сигналы на блоки опорных сигналов 4, являются выходы блоков 83 и 85, формирующих ПСП синхро- и информационных каналов. Выходом приемника 1, с которого сигналы подаются в анализатор уровней 9, может быть выход фильтра 87 (или 89), т.к. эти выходы дают возможность измерить уровень "свернутого" ШПС. В этом случае анализатор уровней 9 может быть выполнен в виде n независимых линеек, каждая из которых связана с одним из n приемников и представляет собой последовательно соединенные детектор и две схемы сравнения с порогом. При этом в первой схеме сравнения с порогом продетектированный сигнал приемника сравнивается с порогом П1, во второй - с порогом П2. Таким образом, на выходе анализатора уровней формируются две команды: ПП1 (о превышении порога П1) и ПП2 (о превышении порога П2 < П1). Структурная схема блока режекции 3 приведена на фиг. 3, где обозначено: 31 - перемножитель (модулятор), 32 - режекторный фильтр, 33 - перемножитель (ремодулятор), 34 - полосовой фильтр, настроенный на несущую ШПС и имеющий полосу пропускания, равную полосе передаваемого ШПС, 35 - регулируемый элемент задержки (используется при необходимости). Поясним работу режекции на примере работы блока 31. На вход блока режекции 31 с выхода согласующего устройства 8 проступает входная смесь. На второй вход блока 31 подается опорный сигнал с выхода сумматора 101, который представляет собой либо опорный сигнал, сформированный одним из приемников, либо сумму опорных сигналов, сформированных несколькими приемниками, принятые сигналы которых превысили порог П1. Опорный сигнал со второго входа подается на перемножитель 31 непосредственно, а на 33 через элемент задержки 35. Заметим, что поступающие на блок 3 опорные сигналы синхронны с соответствующими ШПС во входной смеси. "Свернутые" сигналы режектируются в блоке 32 и, следовательно, не проходят на выход блока. В то же время ШПС от других АС, опорные сигналы которых не поступили на блок режекции, проходят на блок 33, т.к. в блоке 31 на них накладывается дополнительная манипуляция по закону поданных опорных сигналов, а в блоке 33 за счет перемножения с теми же опорными сигналами она снимается. Входная смесь, из которой исключены ШПС тех АС, принятые сигналы которых превысили порог П1 через полосовой фильтр 34, настроенный на несущую ШПС общую для всех АС с полосой пропускания, равной полосе ШПС, подается на выход блока режекции 3. Элемент задержки 35 используется при необходимости для выравнивания сигналов по времени для обеспечения синхронности входных сигналов в блоке 33. В качестве перемножителей 31 и 33 могут быть использованы различные типы балансных модуляторов (см. Тузов Г.И. Статистическая теория приема сложных сигналов. М.: Радио и связь, 1977, с. 51). Заметим, что термин "перемножитель" применительно к терминологии ШПС означает наложение и снятие, манипуляции по закону ПСП (см. упомянутую монографию Тузова Г.И.). Структурная схема блока опорных сигналов приведена на фиг. 4, где обозначено: 41 - генератор частоты гетеродина, 42, 43 - перемножители (фазовые манипуляторы), 44 - сумматор, 45, 46 - элементы задержки, 47 - фазовращатель на 90o. Блок опорных сигналов 4 представляет собой формирователь ШПС на частоте гетеродина. Элементы задержки 45, 46 введены для обеспечения синхронности сформированных опорных сигналов с входными ШПС с учетом возможных задержек сигналов в трактах аппаратуры. Эти элементы являются и используются при необходимости. Опорные ПСП приемника через элементы задержки 45, 46 поступают на перемножители 42, 43 (фазовые манипуляторы), где манипулируют по фазе (на 0, 180o) сигнал гетеродина, формируемый в блоке 41 в синфазном и квадратурных каналах, которые суммируются в блоке 44. Структурная схема блока управления 6 (для случая использования двух блоков режекции 3) приведена на фиг. 6, где обозначено: 6-1 - устройство формирования команд управления коммутаторами, 61 - ключи, 62 - схема ИЛИ, 63 - сумматоры по модулю два, 64 - ключи, 65 - ключи, 66 - инверторы. Блок управления 6 содержит два идентичных устройства 6-1, обеспечивающих формирование команд управления коммутаторами 5 и 7, а также инверторы 66 и ключи 64, 65. На входы блока 6 с выходов приемника 1 поступают команды: сигнал синхронизации - СС, превышение порога П1 - ПП1 и превышение порога П2 - ПП2. На входы первого устройства 6-1 подаются команды СС и ПП1, а на входы второго устройства 6-1 поступают сигналы СС и ПП2 через ключи 64 и 65, управляемые командой ПП1, инвертируемой в блоке 66. Работает блок управления 6 следующим образом. На каждый из ключей 61 подается команда СС, свидетельствующая о вхождении данного приемника в синхронизм со своей АС, а также команда ПП, свидетельствующая о превышении ("1") или непревышении ("0") уровнем принимаемого данным приемником сигнала установленного порога П1. 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". Сигналы с выходов ключей 61 первого устройства 6-1 являются командами подключения блоков 4 к сумматору 101








Формула изобретения
Приемная аппаратура базовой станции системы радиосвязи с кодовым разделением каналов, содержащая n приемников, анализатор уровней принимаемого сигнала, входы которого соединены с выходами приемников, первый разветвитель, отличающаяся тем, что введены первый и второй коммутаторы, блок управления, n формирователей опорного сигнала, k сумматоров, k блоков режекции мощных широкополосных сигналов, k разветвителей, n выходов первого, второго, ..., (k + 1)-го разветвителей соединены соответственно с первой, второй, .., (k + 1)-й группами входов первого коммутатора, выходы которого соединены с входами n приемников, вторые выходы которых соединены с входами соответствующих формирователей опорных сигналов, выходы которых соединены с входами второго коммутатора, выходы второго коммутатора соединены с входами k сумматоров, выходы которых соединены с входами k блоков режекции мощных широкополосных сигналов, выходы которых соединены с входами соответствующих разветвителей, один из выходов первого разветвителя соединен с вторым входом первого блока режекции мощных широкополосных сигналов, кроме того, выходы анализатора уровней принимаемого сигнала соединены с входами блока управления, выходы которого соединены с входами первого и второго коммутаторов.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8