способ и устройство когерентного приема в обратном канале cdma по is-95

Формула изобретения

1. Способ когерентного приема многолучевого сигнала, при котором в каждом луче формируют спектр Уолша, осуществляют некогерентный многолучевый прием сигнала и определяют номер принятой функции Уолша, заключающийся в том, что в каждом луче определяют вектор оценки сигнала для сформированного спектра Уолша по номеру принятой функции Уолша, запоминают комплексные отсчеты спектра Уолша и задерживают на время оценки фазы несущей сигнала, оценивают фазу несущей принятого сигнала, используя усреднение векторов оценки сигнала на протяжении группы функций Уолша, производят когерентный прием задержанных спектров Уолша всех лучей с использованием оценок фазы несущей принятого сигнала, отличающийся тем, что в каждом луче вычисляют весовые коэффициенты каждой функции Уолша в группе регулировки мощности как отношение квадрата амплитуды комплексного отсчета спектра Уолша, соответствующего номеру принятой функции Уолша, к сумме квадратов амплитуд всех отсчетов этого спектра Уолша, вектор оценки сигнала определяют, устанавливая амплитуду комплексного отсчета спектра Уолша, соответствующего номеру принятой функции Уолша, равной весовому коэффициенту, рассчитанному для данной функции Уолша, суммируют все весовые коэффициенты по всем принимаемым лучам на протяжении каждой группы регулировки мощности, сравнивают полученное значение с порогом, при превышении порога выносят решение об обнаружении рабочей группы регулировки мощности, суммируют первые n векторов оценки сигнала и последние n векторов оценки сигнала в группе регулировки мощности, результаты суммирования используют для определения набега фазы по группе регулировки мощности, по рабочим группам регулировки мощности, с учетом весовых коэффициентов, определяют усредненную оценку набега фазы, используют полученную усредненную оценку набега фазы для коррекции постоянного набега фазы принимаемого сигнала в процессе когерентного приема.

2. Устройство когерентного приема, содержащее некогерентный приемник, когерентный приемник, L устройств для обработки одного из лучей, каждый из которых содержит линию задержки, последовательно соединенные блок оценки фазы и блок коррекции фазы, выход блока коррекции фазы каждого устройства для обработки одного из лучей соединен с соответствующим входом когерентного приемника, отличающийся тем, что введены пороговое устройство, два счетчика, а в каждый из L устройств для обработки одного из лучей введены последовательно соединенные блок вычисления весовых коэффициентов, блок вычисления вектора оценки входного сигнала, блок оценки сдвига фазы, блок оценки сдвига частоты, блок коррекции постоянного фазового сдвига, второй вход блока коррекции постоянного фазового сдвига, который является входом вектора оценки входного сигнала, соединен с выходом блока вычисления вектора оценки входного сигнала, второй выход блока вычисления весовых коэффициентов, который является выходом значений весовых коэффициентов на протяжении одной группы регулировки мощности, соединен со вторым входом блока оценки сдвига частоты, первый выход блока коррекции постоянного фазового сдвига, который является выходом вектора оценки сигнала, скорректированного по набегу фазы, соединен со вторым входом блока оценки фазы, второй выход блока коррекции постоянного фазового сдвига, который является выходом скорректированных комплексных отсчетов спектра Уолша, через линию задержки соединен со вторым входом блока коррекции фазы, который является входом задержанных комплексных отсчетов спектра Уолша, первые входы блока вычисления вектора оценки входного сигнала и блока вычисления весовых коэффициентов, третий вход блока коррекции постоянного фазового сдвига объединены с одним из L входов некогерентного приемника и являются входами входного спектра Уолша и соединены с соответствующим преобразователем Адамара, выход некогерентного приемника соединен со вторым входом блока вычисления весовых коэффициентов, который является входом номера принятой функции Уолша, и вторым входом блока вычисления вектора оценки входного сигнала всех L устройств для обработки одного из лучей, который также является входом номера принятой функции Уолша, третий выход блока вычисления весовых коэффициентов каждого устройства для обработки одного из лучей, который является выходом значений весовых коэффициентов на протяжении одной группы регулировки мощности, соединен с одним из L входов порогового устройства, выход которого соединен с третьим входом блока оценки сдвига частоты каждого устройства для обработки одного из лучей, который является входом сигнала разрешения на использование группы регулировки мощности, пятый вход блока коррекции постоянного фазового сдвига каждого устройства для обработки одного из лучей соединен с выходом счетчика, формирующего сигнал управления коррекцией элементов спектра и вектора оценки сигнала, выход счетчика, формирующего номер корректируемого спектра Уолша в группе регулировки мощности, соединен с первым входом блока оценки фазы, четвертым входом блока коррекции постоянного фазового сдвига и вторым входом блока оценки сдвига фазы всех L устройств для обработки одного из лучей, которые являются входами номера спектра Уолша в группе регулировки мощности.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Данное изобретение относится к способам радиотелефонии и устройствам для его осуществления, а более конкретно к осуществлению когерентного приема в обратном канале CDMA по стандарту IS-95. Это изобретение можно применять при работе на всех информационных скоростях при наличии комплексных дестабилизирующих воздействий фединга сигнала, доплеровского сдвига частоты, нестабильности опорных генераторов мобильного терминала и базовой станции.

Уровень техники

В настоящее время в сотовых системах радиосвязи широко используется множественный доступ с кодовым разделением (CDMA), основанный на прямом расширении спектра псевдослучайной последовательностью.

Известен предложенный Qualcomm Inc. стандарт IS-95 сотовой системы связи CDMA с использованием ортогональной модуляции, объединенной с двоичным сверточным кодированием и двоичным перемежением, описанный в TIA/EIA IS-95. Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread-Spectrum Cellular Systems. Telecommunication Industry Association, July 1993 [1]. Предлагаемая в стандарте некогерентная демодуляция в обратном канале приводит к потерям при суммировании и, следовательно, к существенному снижению коэффициента усиления.

В статье Р. Sсhramm, I.Hudeг. Соhегеnt Dеmоdulation fог IS-95 Uplink. Ргос. IЕЕЕ, ISSSТА, Int. Symр. оn Sрг. Тесhniques and Аррl., Germanу, Аugust, 1996 [2] предложен способ когерентной демодуляции сигнала при использовании ортогональной модуляции с оценкой канала по решениям. Здесь демодуляция выполняется с помощью Rakе-приемника, который формирует выходной сигнал коррелятора. Когерентный демодулятор имеет преимущества по сравнению с некогерентным демодулятором, особенно при многолучевом приеме сигнала. В настоящее время наиболее распространенные способы построения псевдокогерентных приемников основаны на вычислении тем или иным способом набега (ошибки) фазы для принятого сигнала и последующей коррекции фазы принимаемого сигнала на основании полученной оценки.

В качестве прототипа выбран известный способ когерентного приема с использованием скользящего окна для оценки фазы принятого сигнала, описанный в статье Р.Schramm,I.Нudег.Соhегеnt Dеmоdulation fоr IS-95 Uplink. Ргос. IЕЕЕ, ISSSТА, Iпt. Symp. оn Spr. Тесhniques and Арр1.,Germany, August 1996 [3]. Принцип работы схемы основан на оценке фазы принятого сигнала на протяжении некоторой группы функций Уолша. При этом для выделения необходимой группы используется скользящее окно. Длину окна рекомендуется брать равной 20-ти функциям Уолша. Этот способ приема заключается в следующем:

а) определяют номер принятой функции Уолша некогерентным способом,

б) определяют вектор оценки сигнала для текущего спектра Уолша, выделяя из него комплексный отсчет, соответствующий номеру принятой функции Уолша,

в) одновременно запоминают отсчеты спектра Уолша и задерживают на время оценки фазы несущей сигнала,

г) оценивают фазу принятого сигнала на протяжении некоторой группы функций Уолша, используя усреднение векторов оценки сигнала при помощи скользящего окна,

д) вычисляют оценку фазы несущей сигнала путем нахождения числа, комплексно сопряженного полученной усредненной оценке векторов,

е) перемножают задержанные на время оценки отсчеты спектра Уолша с оценкой фазы несущей сигнала,

ж) производят когерентный прием сигнала по скорректированному спектру Уолша.

Блок-схема для реализации такого способа представлена на фиг. 1. Устройство содержит последовательно соединенные блок быстрого преобразования Адамара 1, некогерентный приемник 2, блок оценки фазы 3, блок коррекции фазы 5, когерентный приемник 6, выход которого является выходом устройства. Выход блока быстрого преобразования Адамара 1 соединен со входом линии задержки 4, выход которой соединен со вторым входом блока коррекции фазы 5.

Работает устройство следующим образом.

С выхода блока быстрого преобразования Адамара 1 выдаются комплексные отсчеты спектра Уолша по I и Q каналам, которые одновременно поступают в некогерентный приемник 2 и линию задержки 4. В некогерентном приемнике 2 определяют номер принятой функции Уолша некогерентным способом по максимуму нормы или амплитуды отсчетов спектра Уолша.

Линия задержки 4 служит для сохранения отсчетов на время получения оценки фазы несущей сигнала.

В блоке оценки фазы 3 выделяют из текущего спектра Уолша комплексный отсчет, соответствующий номеру принятой функции Уолша, полученный в некогерентном приемнике 2. Для получения оценки фазы принятого сигнала используют усреднение выделенных отсчетов на протяжении некоторой группы функций Уолша при помощи скользящего окна. Скользящее окно формируется при помощи фильтра низких частот (ФНЧ), входящего в состав блока 3. Задержанные на время оценки в блоке 4 отсчеты спектра Уолша перемножают в блоке коррекции фазы 5 с величиной, комплексно сопряженной полученной в блоке 3 оценке фазы несущей сигнала. После коррекции спектра Уолша в блоке 6 производят когерентный прием сигнала.

Однако этот способ эффективен только при непрерывном сигнале. Причина неэффективной работы метода при пониженных информационных скоростях заключается в том, что при использовании скользящего окна в буфере ФНЧ неизбежно оказываются отсчеты, не входящие в группы регулировки мощности. Таким образом, при оценке фазы в большинстве ситуаций используются отсчеты, не содержащие информации о полезном сигнале.

Сущность изобретения.

Задачей, которая решается данным изобретением, является увеличение емкости системы СDМА за счет перехода к когерентному приему многолучевого сигнала на базовой станции при любых информационных скоростях при высокочастотном фединге и при воздействии постоянных сдвигов частоты.

Для увеличения емкости системы в способе когерентного приема в обратном канале СDМА по IS-95, заключающемся в том, что определяют номер принятой функции Уолша, определяют вектор оценки сигнала для текущего спектра Уолша по номеру принятой функции Уолша, запоминают отсчеты спектра Уолша и задерживают на время оценки фазы несущей сигнала, оценивают фазу несущей принятого сигнала, используя усреднение векторов оценки сигнала на протяжении группы функций Уолша, и производят когерентный прием задержанных спектров Уолша с использованием оценки фазы несущей принятого сигнала, вычисляют весовые коэффициенты каждой функции Уолша в группе регулировки мощности как отношение квадрата амплитуды комплексного отсчета, соответствующего номеру принятой функции Уолша, к сумме квадратов амплитуд всех отсчетов данного спектра Уолша, определяют вектор оценки сигнала с помощью весовых коэффициентов, заменяя амплитуду комплексного отсчета, соответствующего номеру принятой функции Уолша, на весовой коэффициент, рассчитанный для данной функции Уолша, суммируют все весовые коэффициенты по всем принимаемым лучам на протяжении каждой группы регулировки мощности, сравнивают полученное значение с порогом, при превышении порога выносят решение об обнаружении рабочей группы регулировки мощности, суммируют первые n векторов оценки сигнала и последние n векторов оценки сигнала в группе регулировки мощности, результаты суммирования используют для определения набега фазы по группе регулировки мощности, определяют усредненную оценку набега фазы по оценкам набега фазы в m смежных рабочих группах регулировки мощности с учетом весовых коэффициентов, используют полученную усредненную оценку набега фазы для когерентного приема.

Для достижения той же цели в устройство когерентного приема в обратном канале СDМА, содержащем некогерентный приемник, линию задержки, последовательно соединенные блок оценки фазы, блок коррекции фазы, когерентный приемник, введено L фингеров, каждый из которых содержит последовательно соединенные блок вычисления весовых коэффициентов, блок вычисления вектора оценки входного сигнала, блок оценки сдвига фазы, блок оценки сдвига частоты, блок коррекции постоянного фазового сдвига, а также пороговое устройство, второй вход блока коррекции постоянного фазового сдвига соединен с выходом блока вычисления вектора оценки входного сигнала, второй выход блока вычисления весовых коэффициентов соединен со вторым входом блока оценки сдвига частоты, первый выход блока коррекции постоянного фазового сдвига соединен со вторым входом блока оценки фазы, второй выход блока коррекции постоянного фазового сдвига через линию задержки соединен со вторым входом блока коррекции фазы, первые входы блока вычисления вектора оценки входного сигнала, блока вычисления весовых коэффициентов и третий вход блока коррекции постоянного фазового сдвига объединены с одним из L входов некогерентного приемника и соединены с соответствующим преобразователем Адамара, выход некогерентного приемника соединен со вторыми входами блока вычисления весовых коэффициентов и блока вычисления вектора оценки входного сигнала всех L фингеров, третий выход блока вычисления весовых коэффициентов каждого фингера соединен с одним из L входов порогового устройства, выход которого соединен с третьим входом блока оценки сдвига частоты каждого фингера, пятый вход блока коррекции постоянного фазового сдвига каждого фингера соединен с выходом счетчика 0...64, выход счетчика 0...5 соединен с первым входом блока оценки фазы, четвертым входом блока коррекции постоянного фазового сдвига и вторым входом блока оценки сдвига фазы всех L фингеров, кроме того, когерентный приемник является общим для всех фингеров.

Перечень чертежей

Фиг. 1 - блок-схема приемного устройства с фазовой коррекцией (прототип), где

1 - блок быстрого преобразования Адамара,

2 - некогерентный приемник,

3 - блок оценки фазы,

4 - линия задержки,

5 - блок коррекции фазы,

6 - когерентный приемник.

Фиг. 2 - блок-схема многолучевого приемника с устройством фазовой коррекции (предлагаемое устройство), где

1 - блок коррекции постоянных изменений фазы между принятыми символами Уолша,

2 - блок коррекции быстрых изменений фазы за счет фединга,

3 - некогерентный приемник,

4 - блок вычисления вектора оценки входного сигнала,

5 - блок вычисления весовых коэффициентов,

6 - пороговое устройство,

7 - счетчик 0...64,

8 - блок оценки сдвига фазы в группе регулировки мощности,

9 - блок коррекции постоянного фазового сдвига,

10 - блок оценки сдвига частоты,

11 - счетчик 0...5,

12 - когерентный приемник,

13 - блок оценки фазы,

14 - блок коррекции фазы,

15 - линия задержки (ОЗУ).

Фиг. 3 - схема блока вычисления весовых коэффициентов, где

51 - первый блок суммирования,

52 - делитель,

53 - второй блок суммирования,

54 - блок вычисления нормы числа,

55 - селектор.

Фиг. 4 - схема порогового устройства, где

61 - блок установки порога,

62 - блок суммирования,

63 - блок сравнения с порогом.

Фиг. 5 - схема блока вычисления вектора оценки входного сигнала, где

41 - перемножитель,

42 - делитель,

43 - блок вычисления амплитуды,

44 - селектор.

Фиг. 6 - схема блока оценки сдвига фазы в группе регулировки мощности, где

81 - блок вычисления фазы,

82 - перемножитель,

83 - блок вычисления комплексно сопряженного числа,

84, 85 - блок суммирования.

Фиг. 7 - схема блока оценки сдвига частоты, где

101 - делитель,

102, 103 - блок суммирования,

104, 105 - коммутаторы,

106 - перемножитель.

Фиг. 8 - схема блока коррекции постоянного фазового сдвига, где

91 - коммутатор,

92 - перемножитель,

93 - генератор,

94 - мультиплексор.

Фиг. 9 - схема блока оценки фазы и блока коррекции фазы, где

131 - блок суммирования,

132 - блок вычисления комплексно сопряженного числа,

141 - перемножитель,

142 - блок выделения реальной части числа.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения

Заявляемое изобретение включает способ и устройство коррекции фазы сигнала, которые осуществляют когерентный прием в рамках обратного канала IS-95 при частоте несущей 800 МГц.

Способ заключается в следующем:

а) определяют номер принятой функции Уолша по сумме всех лучей (по максимуму амплитуды или нормы),

б) вычисляют весовые коэффициенты каждой из функций Уолша в группе регулировки мощности как отношение квадрата амплитуды комплексного отсчета, соответствующего номеру принятой функции Уолша, к сумме квадратов амплитуд всех отсчетов данного спектра Уолша,

в) вычисляют с помощью весовых коэффициентов вектор оценки сигнала, для этого выделяют из спектра Уолша комплексный отсчет, соответствующий номеру принятой функции Уолша, и амплитуду полученного комплексного отсчета заменяют на весовой коэффициент, рассчитанный для данной функции Уолша,

г) суммируют все весовые коэффициенты по всем принимаемым лучам на протяжении каждой группы регулировки мощности,

д) сравнивают полученное значение с порогом,

е) при превышении порога выносят решение об обнаружении рабочей группы регулировки мощности,

ж) суммируют первые n векторов и последние n векторов в группе регулировки мощности и вычисляют разность фаз между ними,

з) результаты суммирования используют для определения набега фазы по группе регулировки мощности,

и) определяют усредненную оценку набега фазы по оценкам набега фазы в m смежных рабочих группах регулировки мощности с учетом весовых коэффициентов,

к) скорректированные по постоянному набегу фазы, отсчеты спектра Уолша запоминают,

л) запомненные отсчеты спектра Уолша перемножают с комплексно сопряженными значениями оценки фазы несущей,

м) когерентный прием производят с использованием усредненной оценки набега фазы для когерентного приема.

Поскольку сигнал при пониженных скоростях передачи данных перфорирован, то на практике возникает одна из двух ситуаций:

- прием группы регулировки мощности, содержащей смесь полезного сигнала и гауссовского шума,

- прием группы регулировки мощности, содержащей только гауссовский шум.

Если проводить оценку фазы сигнала в течение одной группы регулировки мощности и применять полученную оценку к тем же самым отсчетам сигнала, задержанным на одну группу регулировки мощности, то весь процесс оценки и коррекции будет сосредоточен в рамках одной группы регулировки мощности (сигнальной группы из шести функций Уолша).

Принимаемый сигнал может быть подвержен фазовым искажениям, возникающим из-за воздействия постоянных изменений фазы (за счет доплеровского сдвига частоты и нестабильности опорных генераторов) и влияния фединга принимаемого сигнала. В связи с этим была реализована схема приемника с устройством коррекции, которое включается в каждый из L фингеров демодулятора и состоит из двух независимых блоков коррекции:

- блока коррекции постоянных изменений фазы между принятыми символами Уолша (1);

- блока коррекции быстрых (случайных) изменений фазы за счет фединга сигнала (2).

Блок-схема многолучевого приемника с устройством фазовой коррекции, например, для приема 4-х лучей приведена на фиг.2. Приемник содержит 4 фингера. Фингер - это схема обработки одного луча. Каждый из L фингеров содержит последовательно соединенные блок вычисления весового коэффициента 5 и блок вычисления вектора оценки входного сигнала 4, первые входы которых соединены с блоком быстрого преобразования Адамара (БПА) непосредственно, а вторые входы - через некогерентный приемник 3. Выход блока вычисления вектора оценки входного сигнала 4 соединен с первыми входами блока коррекции постоянного фазового сдвига 9 и блока оценки сдвига фазы 8. Выход блока оценки сдвига фазы 8 соединен с первым входом блока оценки сдвига частоты 10, второй вход которого соединен со вторым выходом блока вычисления весовых коэффициентов 5, а третий - с выходом порогового устройства 6, вход которого соединен со вторым выходом блока вычисления весовых коэффициентов 5. Выход блока оценки сдвига частоты 10 соединен с первым входом блока коррекции постоянного фазового сдвига 9, второй вход которого соединен с блоком БПА. Выход счетчика 0. . . 5 (11) соединен со вторым входом блока оценки сдвига фазы 8, третьим входом блока коррекции постоянного фазового сдвига 9 и с первым входом блока оценки фазы 13. Первый выход блока коррекции постоянного фазового сдвига 9 соединен со вторым входом блока оценки фазы 13, второй выход блока 9 соединен со входом линии задержки 15. Выход блока оценки фазы 13 соединен с блоком коррекции фазы 14, второй вход которого соединен с выходом линии задержки 15. Выход блока коррекции фазы 14 соединен с соответствующим входом когерентного приемника 12. Пятый вход блока коррекции постоянного фазового сдвига 9 каждого фингера соединен с выходом счетчика 0...64 (7). Счетчики 11 и 7, когерентный приемник 12, некогерентный приемник 3 и пороговое устройство 6 являются общими для всех фингеров.

Обработка спектров Уолша в каждом из 4-х фингеров производится независимо от других фингеров. Для определения границ группы регулировки мощности используется счетчик 0... 5 (11). Счетчик устанавливают в значение, равное номеру принимаемой функции Уолша. Входные спектры Уолша поступают с блока быстрого преобразования Адамара (БПА) и обрабатываются в блоках 1 и 2. Скорректированные спектры Уолша поступают на вход когерентного приемника 12, где производится когерентное объединение сигнала по всем лучам. Для коррекции спектров используются результаты многолучевого некогерентного приема - номер функции Уолша из некогерентного приемника 3. В состав каждого фингера входит блок вычисления весовых коэффициентов 5. Данный блок по результатам некогерентного приема (номер функции Уолша из блока 3) вычисляет весовые коэффициенты каждой из 6-ти функций Уолша в группе регулировки мощности как отношение нормы принятого сигнала к сумме норм всего спектра Уолша. Вычисленный весовой коэффициент используется в блоках вычисления вектора оценки сигнала 4, блоках оценки рассогласования частоты 10 и пороговом устройстве 6. В блоке 4 производится вычисление вектора оценки сигнала, для чего выделяется комплексный отсчет спектра Уолша, соответствующий некогерентному решению. Амплитуда полученного комплексного отсчета заменяется на весовой коэффициент, рассчитанный для данной функции Уолша в блоке вычисления весовых коэффициентов 5. Общим для всех фингеров является пороговое устройство (блок 6). Необходимая для его работы информация о количестве принимаемых в данный момент лучей поступает в устройства поиска лучей. Пороговое устройство 6 суммирует все весовые коэффициенты по всем принимаемым лучам на протяжении каждой группы регулировки мощности и сравнивает полученное значение с порогом. Таким образом, производится обнаружение групп регулировки мощности, содержащих полезный сигнал и обладающих при этом хорошим отношением сигнал/шум. Информация об обнаружении хорошей (рабочей) группы регулировки мощности передается в блоки 10. Оценка и коррекция постоянных сдвигов частоты производится в блоке 1. На основании сформированных в блоке 4 векторов оценки сигнала производится оценка набега фазы в принимаемой группе регулировки мощности. Для этого в блоке оценки фазового сдвига 8 производится суммирование первых пяти векторов в группе регулировки мощности и последних пяти векторов в группе регулировки мощности и вычисление разности фаз между ними.

Полученная оценка фазы передается в блок оценки сдвига частоты 10. В случае получения из порогового устройства 6 сигнала обнаружения рабочей группы регулировки мощности полученная оценка усредняется в блоке оценки сдвига частоты 10 с другими аналогичными оценками. Для более точного определения фазового сдвига между соседними символами Уолша в группе регулировки мощности используются весовые коэффициенты. Таким образом, на выходе блока оценки сдвига частоты 10 формируется оценка постоянного сдвига частоты, которая передается в блок коррекции постоянного фазового сдвига 9. На основании последней полученной из блока 10 оценки в блоке 9 производится коррекция принимаемых спектров Уолша. Для этого всем элементам спектра придается фазовый сдвиг, обратный полученной оценке. Коррекция элементов спектра производится последовательно при значениях счетчика 7, равных 0-63. При значении счетчика 7, равном 64, корректируется вектор оценки сигнала. При этом считается, что первый спектр Уолша в группе регулировки мощности имеет нулевой постоянный набег фазы. Скорректированные по постоянному набегу фазы отсчеты спектра Уолша передаются в линию задержки 15. Линия задержки 15 представляет собой оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и рассчитана на хранение одной группы регулировки мощности. Это позволяет применять оценку фазы к тому же самому сигналу, по которому оценка была получена. Вычисленный в блоке 4 вектор оценки сигнала подвергается коррекции точно так же, как и обычные элементы спектра Уолша. Для этого при последнем отсчете счетчика 7 он поступает в блок коррекции постоянного фазового сдвига 9. После коррекции вектор оценки сигнала поступает в блок оценки фазы 13, где производится оценка фазы для окончательной фазовой коррекции (восстановления несущей). Для вычисления оценки фазы в блоке 13 производится суммирование 6-ти векторов оценки сигнала данной группы регулировки мощности. Полученная оценка передается в блок коррекции фазы 14, где задержанные в линии задержки 15 спектры Уолша перемножаются с числом, комплексно сопряженным полученной сумме векторов оценки сигнала. Для получения когерентно принятого спектра Уолша после перемножения от всех отсчетов спектра берется только реальная часть. Вычисленные таким образом спектры Уолша передаются в когерентный приемник 12 для их когерентного объединения и получения результатов многолучевого псевдокогерентного приема сигнала. Блок вычисления весовых коэффициентов 5 может быть выполнен так, как показано на фиг. 3. На один вход селектора 55 блока вычисления весовых коэффициентов 5 поступает входной спектр Уолша, а на другой вход - номер принятой функции Уолша от некогерентного приемника 3. Блок вычисления норм 54 вычисляет норму комплексного числа как сумму квадратов его реальной и мнимой частей для каждого из отсчетов спектра Уолша. Блок суммирования 53 накапливает сумму норм всех отсчетов спектра Уолша. Полученная сумма передается на один из входов делителя 52. Селектор 55 выделяет из спектра Уолша комплексный отсчет, соответствующий принятой функции Уолша. Выделенный отсчет передается на вход блока вычисления норм 54 для вычисления его нормы, и далее полученное значение поступает на второй вход делителя 52. Делитель 52 вычисляет весовой коэффициент принятой функции Уолша как отношение нормы выбранного отсчета к сумме норм всех отсчетов спектра Уолша. Вычисленный таким образом весовой коэффициент суммируется в сумматоре 51 на протяжении одной группы регулировки мощности (шесть оценок) и передается для дальнейшей обработки в блок оценки сдвига частоты 10.

Примером выполнения порогового устройства может служить схема, представленная на фиг. 4. На вход порогового устройства 6 от блока вычисления весовых коэффициентов 5 поступают вычисленные весовые коэффициенты группы регулировки мощности. Блок суммирования 62 вычисляет сумму весовых коэффициентов всех лучей. Результат суммирования передается на входы блока сравнения с порогом 63, где сравнивается с заранее заданной величиной порога. По результату сравнения принимается решение о пригодности группы регулировки мощности для дальнейшего использования. Группа регулировки мощности считается пригодной, если сумма весовых коэффициентов превышает порог. В этом случае на соответствующие входы поступает сигнал разрешения. Порог устанавливается в зависимости от количества принимаемых лучей. Значение порога определяется из соотношения



где L - количество задействованных фингеров (1...4).

Пример реализации блока вычисления вектора оценки входного сигнала 4 представлена на фиг. 5. Селектор 44 выделяет из спектра Уолша комплексный отсчет, соответствующий принятой функции Уолша. Выделенный отсчет передается на перемножитель 41 и вход блока вычисления амплитуды комплексного числа 43.

Вычисленная в блоке 43 амплитуда поступает на вход делителя 42, на второй вход которого поступает весовой коэффициент данной функции Уолша. Делитель 42 вычислят отношение весового коэффициента к амплитуде. Результат деления передается в перемножитель 41, где производится перемножение выделенного селектором 44 вектора и полученного делителем 42 частного. В результате данной последовательности операций формируется вектор оценки сигнала, амплитуда которого равна весовому коэффициенту, а фаза - фазе выделенного селектором 44 отсчета спектра. Сформированный вектор оценки передается для дальнейшего использования в блоки 8 и 9.

На фиг. 6 представлена схема блока оценки сдвига фазы в группе регулировки мощности. Работа этого блока заключается в следующем. Сформированные в блоке 4 вектора оценки входного сигнала поступают на вход блоков суммирования 84 и 85, которые работают под управлением счетчика 11. Блок суммирования 85 накапливает первые пять векторов оценки сигнала в группе регулировки мощности, блок суммирования 84 накапливает последние пять векторов. Для определения границ группы регулировки мощности используется значение счетчика 11. С выхода блока суммирования 85 накопленная сумма передается на вход устройства вычисления комплексно сопряженного числа 83. По окончании приема группы регулировки мощности перемножитель 82 выполняет перемножение оценки с выхода блока суммирования 84 с сигналом из блока 83. В результате описанной последовательности действий на выходе перемножителя 82 формируется комплексное число, фаза которого равна сдвигу фазы между оценками, сформированными в блоках суммирования 84 и 85. Это значение фазы выделяется при помощи блока вычисления фазы 81 и передается в блок оценки сдвига частоты 10.

Вариант выполнения схемы блока оценки сдвига частоты представлен на фиг. 7. Выдаваемая блоком 10 оценка содержит обобщенную информацию о постоянных изменениях фазы, вызванных двумя факторами:

- доплеровским сдвигом частоты;

- сдвигом частоты между опорными генераторами мобильной станции и базовой станции.

Работает блок оценки сдвига частоты 10 следующим образом. На перемножитель 106 и первый вход коммутатора 105 поступает весовой коэффициент принятой группы регулировки мощности (сумма 6-ти весовых коэффициентов функций Уолша в группе регулировки мощности) из блока вычисления весовых коэффициентов 5. На второй вход перемножителя 106 поступает оценка сдвига фазы, вычисленная в блоке 8. Полученная в результате перемножения в блоке 106 взвешенная оценка фазы поступает на первый вход коммутатора 104. На второй вход коммутаторов 104 и 105 поступает сигнал из блока 6. В случае обнаружения рабочей группы регулировки мощности из блока 6 поступает разрешающий сигнал, данные с первых входов коммутаторов 104 и 105 передаются на их выходы. Сумматоры 102 и 103 производят накопление поступающих из коммутаторов 104 и 105 данных. Результат суммирования передается на делитель 101, где вычисляется отношение, числителем которого является значение суммы из блока суммирования 102, а знаменателем - сумма из блока суммирования 103. Результат деления (усредненная оценка постоянного сдвига фазы) передается в блок коррекции постоянного фазового сдвига 9. При поступлении запрещающего сигнала из блока 6 коммутаторы 104 и 105 блокируют входные данные, значение на выходах коммутаторов 104 и 105 равно нулю, и, таким образом, значение на выходе делителя 101 остается неизменным. В случае прихода нового луча на сумматоры 104 и 105 поступает сигнал сброса, по которому накопленные в блоках суммирования 104 и 105 значения обнуляются.

На фиг. 8 представлена блок-схема блока коррекции постоянного фазового сдвига 9. Блок 9 предназначен для коррекции постоянного сдвига частоты. Для этого генератор 93 по оценке сдвига частоты из блока 10 и значению счетчика 11 (номеру корректируемого спектра в группе регулировки мощности) генерирует корректирующие отсчеты и передает их на перемножитель 92. Каждый из отсчетов спектра Уолша и вектор оценки сигнала корректируются последовательно, для чего используется мультиплексирование данных при помощи мультиплексора 94 и последующее разделение откорректированных данных при помощи коммутатора 91. Для управления работой мультиплексора 94 и коммутатора 91 используются отсчеты счетчика 7. На первый вход мультиплексора 94 поступают отсчеты спектра Уолша из БПА, которые после коррекции в перемножителе 92 передаются через коммутатор 91 в линию задержки 15. На второй вход мультиплексора 94 поступает вектор оценки входного сигнала из блока 4, который после коррекции в блоке 92 передается через коммутатор 91 в блок оценки фазы 13 для дальнейшего использования. В результате коррекции комплексным отсчетам спектра Уолша придают фазовый сдвиг, обратный произведению сохраненной оценки постоянного сдвига фазы и номера функции Уолша в группе регулировки мощности.

Пример структурной схемы блока оценки фазы 13 и блока коррекции фазы 14 приведен на фиг. 9. Блоки 13 и 14 предназначены для окончательной оценки и коррекции спектра Уолша перед осуществлением когерентного приема в блоке 12. Работа блоков состоит в следующем. Блок суммирования 131 суммирует получаемые из блока 9 вектора оценки сигнала, скорректированные по постоянному набегу фазы. После накопления 6-ти оценок результат передается в блок 132, где вычисляется комплексно сопряженное полученной оценке число. Для определения границ группы регулировки мощности используются отсчеты счетчика 11. Такой подход позволяет исключить из получаемой в блоке 131 суммы вектора оценки сигнала, не принадлежащие данной группе регулировки мощности. Результат работы блока 132 передается на вход перемножителя 141, где вычисляется произведение задержанных на время вычисления оценки в линии задержки 15 комплексных отсчетов спектра Уолша и сформированного в блоке 132 корректирующего значения, полученного по этой же самой группе регулировки мощности. При данном исполнении операций оценки (в блоке 13) и коррекции (в блоке 14) обработка сигнала производится в рамках одной группы регулировки мощности, что позволяет исключить влияние оценок, полученных по разным группам регулировки мощности, друг на друга. После коррекции фазы в блоке 141 отсчеты спектров Уолша передаются на блок выделения реальной части комплексного числа 142, где происходит формирование спектров Уолша с действительными отсчетами, представляющими собой реальную часть поступивших на вход отсчетов. Данная операция представляет собой когерентный прием спектров Уолша. С выхода блока 142 когерентно принятые спектры Уолша передаются в когерентный приемник 12, где производится их когерентное суммирование по всем лучам и выносится когерентное решение о номере принятой функции Уолша по номеру максимального положительного элемента спектра.

Алгоритм реализации предлагаемого изобретения заключается в следующем.

Исходными данными для алгоритма служат результаты некогерентного Rake-приема, а именно

- Комплексные спектры Уолша, полученные для одной группы регулировки мощности - W_l,k,i,, где l0..L-1 - номер фингера, L - общее число фингеров, k0. . 5 - номер символа Уолша в рамках одной группы регулировки мощности, i0..63

- Жесткое решение _k0..63, полученное по результатам некогерентного Rake-приема. Rake-прием проводится по следующему правилу:



Порядок выполняемых для осуществления когерентного приема операций:

1. Сохранение в памяти комплексных спектров Уолша W _l,k,i в рамках одной группы регулировки мощности.

2. Вычисление весового коэффициента, требуемого для оценки отношения сигнал/шум в каждом символе Уолша



3. Вычисление оценки отношения сигнал/шум в каждом луче в рамках одной группы регулировки мощности



4. Вычисление оценки отношения сигнал/шум в группе регулировки мощности для порогового устройства, требуемой для определения активной группы регулировки мощности



5. Вычисление оценки вектора сигнала в каждом спектре Уолша



6. Вычисление оценки частоты доплера по принятой группе регулировки мощности



7. Сравнение величины с порогом Р и в случае превышения выполнение операции усреднения частоты доплера. Данная операция выполняется все время жизни луча. Результат обнуляется при переопределении фингера на новый луч



Пороговое значение Р описывается выражением где L - количество принимаемых лучей.

8. Коррекция частоты доплера





9. Поучение усредненного вектора оценки сигнала



10. Окончательная коррекция и когерентный Rake-прием



11. Передача W_k,i на вычисление мягкого решения.

Как видно из приведенного алгоритма, для эффективной работы предлагаемого устройства нужна информация о количестве принимаемых в данный момент лучей, имеющаяся в приемнике. Кроме того, необходимо передавать из устройства поиска лучей информацию о переходе на новый луч (какой фингер был перестроен). Поскольку постоянный сдвиг частоты в лучах может быть различным, при переходе на новый луч старая оценка обнуляется.

Предлагаемое изобретение по сравнению с известными техническими решениями в данной области техники позволяет при использовании устройства в приемнике базовой станции СDМА с частотой несущей 800 МГц получить выигрыш в помехоустойчивости от 1,0 до 1,2 dВ на всех скоростях передачи данных. Это эквивалентно увеличению емкости соты на 25...30%.