RU2208916C1 - Method of search for multibeam wide-band signal and device for its realization, process of detection and evaluation of size of cluster of beam signals and unit for its realization - Google Patents
Method of search for multibeam wide-band signal and device for its realization, process of detection and evaluation of size of cluster of beam signals and unit for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2208916C1 RU2208916C1 RU2001131856A RU2001131856A RU2208916C1 RU 2208916 C1 RU2208916 C1 RU 2208916C1 RU 2001131856 A RU2001131856 A RU 2001131856A RU 2001131856 A RU2001131856 A RU 2001131856A RU 2208916 C1 RU2208916 C1 RU 2208916C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- correlation
- output
- unit
- input
- signal
- Prior art date
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 77
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 51
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 28
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 claims description 26
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 26
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 23
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 5
- 241000246123 Retama raetam Species 0.000 claims 1
- 238000003491 array Methods 0.000 claims 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 9
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 5
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 80
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 108010076504 Protein Sorting Signals Proteins 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 210000003813 thumb Anatomy 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений, созданных в едином изобретательском замысле, относится к радиотехнике, в частности к способу поиска многолучевого широкополосного сигнала и устройству для его реализации, способу обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей и блоку для его реализации, и может быть использована в системах сотовой радиосвязи с кодовым разделением каналов (системах CDMA). The group of inventions created in a single inventive concept relates to radio engineering, in particular to a method for searching for a multi-beam broadband signal and a device for its implementation, a method for detecting and estimating the size of a cluster of beam signals and a unit for its implementation, and can be used in cellular radio communication systems with code division multiplexing (CDMA systems).
В сотовых системах радиосвязи, в частности системах CDMA, прием широкополосных сигналов ведется в условиях многолучевого распространения сигналов. In cellular radio communication systems, in particular CDMA systems, the reception of broadband signals is carried out in conditions of multipath propagation of signals.
В городских районах многолучевость возникает при отражении передаваемого сигнала от окружающих зданий, машин и других объектов. In urban areas, multipath occurs when a transmitted signal is reflected from surrounding buildings, cars, and other objects.
В системах связи с широкополосными сигналами многолучевое распространение используется, как правило, для повышения достоверности передачи информации за счет корреляционного разделения сложных сигналов, пришедших по разным путям и суммирования их после демодуляции. In communication systems with broadband signals, multipath propagation is used, as a rule, to increase the reliability of information transmission due to the correlation separation of complex signals arriving in different ways and summing them after demodulation.
Анализ многолучевого распространения широкополосных сигналов и способов их обработки приведен в статье Дж. Л. Турина [1, Дж. Л. Турин. Введение в широкополосные методы борьбы с многолучевостью распространения радиосигналов и их применение в городских системах цифровой связи. ТИИЭР, т. 68, 3, март 1980, с.30-58.] и в книге А. Витерби [2, Andrew J. Viterbi. CDMA Principles of Spread Spectrum Communication. Addison-Wesly Publishing Company, 1995.]
Согласно рекомендациям ITU-R для IMT-2000 [3, Recommendation ITU-R M.I 225 Guidelines for evaluation of radio transmission technologies for IMT-2000] лучи могут находиться на нескольких смежных временных позициях области неопределенности. Совокупность лучей сигнала, для которых интервал задержки между любыми двумя смежными лучами менее или равен одному чипу расширяющей ПСП, называется кластером сигналов лучей.An analysis of the multipath propagation of broadband signals and their processing methods is given in the article by J. L. Turin [1, J. L. Turin. Introduction to broadband methods to combat the multipath propagation of radio signals and their application in urban digital communication systems. TIIER, vol. 68, 3, March 1980, pp. 30-58.] And in the book of A. Viterbi [2, Andrew J. Viterbi. CDMA Principles of Spread Spectrum Communication. Addison-Wesly Publishing Company, 1995.]
According to ITU-R Recommendations for IMT-2000 [3, Recommendation ITU-R MI 225 Guidelines for evaluation of radio transmission technologies for IMT-2000], the rays can be at several adjacent time positions of the uncertainty region. The set of signal beams for which the delay interval between any two adjacent beams is less than or equal to one expanding memory bandwidth chip is called a beam signal cluster.
Фиг. 1 иллюстрирует кластер лучей сигнала: (а) распределение плотности мощности лучей, (б) чип псевдослучайной последовательности. FIG. 1 illustrates a cluster of signal beams: (a) distribution of the power density of rays, (b) a pseudo-random sequence chip.
Результаты исследования профиля многолучевости приведены в статье [4, Саид С. Гассемзальде, Дональд Л. Шиллинг, Сион Хадад, К. Парса. Статистика многолучевого фединга для CDMA-сигнала прямой последовательности на частоте 2 ГГц в микросотах и внутри помещений. IEEE, 1994, 0-7803-1828-5/94, с. 604-607]. The results of the study of the multipath profile are given in the article [4, Said S. Gassemsalde, Donald L. Schilling, Sion Hadad, K. Parsa. Multipath statistics for a direct sequence CDMA signal at a frequency of 2 GHz in microcells and indoors. IEEE, 1994, 0-7803-1828-5 / 94, p. 604-607].
При приеме широкополосных многолучевых сигналов выполняется процедура поиска, которая, как правило, представляет собой сканирование области неопределенности с обнаружением сигнала в каждой ее точке. When receiving wideband multipath signals, a search procedure is performed, which, as a rule, is a scan of the uncertainty region with the detection of a signal at each of its points.
Известны различные способы и устройства поиска многолучевого широкополосного сигнала, например способ и устройство, описанные [5, Шумоподобные сигналы в системах передачи информации. Под ред. Пестрякова В.Б. - М.: Советское радио. 1973, с.31-38]. Various methods and devices for searching for a multi-beam broadband signal are known, for example, the method and device described [5, Noise-like signals in information transmission systems. Ed. Pestryakova V.B. - M .: Soviet radio. 1973, p.31-38].
Способ поиска широкополосных сигналов [5] заключается в том, что формируют два опорных сигнала, представляющие собой копии принимаемого сигнала, сдвинутые по фазе относительно друг друга на π/2, определяют сигнал взаимной корреляции между принимаемым сигналом и опорными сигналами путем перемножения и накопления синфазных компонент на интервале длительности сигнала, вычисляют квадратичные значения синфазной и квадратурной составляющих сигнала взаимной корреляции, полученные величины суммируют и из суммы извлекают квадратный корень, формируют выходную величину, которую после окончания сигнала сравнивают с заданным уровнем порога и по результатам сравнения принимают решение об обнаружении сигнала. The method of searching for broadband signals [5] is that they form two reference signals, which are copies of the received signal, phase shifted relative to each other by π / 2, determine the cross-correlation signal between the received signal and the reference signals by multiplying and accumulating in-phase components on the interval of the signal duration, the quadratic values of the in-phase and quadrature components of the cross-correlation signal are calculated, the obtained values are summed and the square root is extracted from the sum, f rmiruyut output value, after which the signal is compared with a predetermined threshold level and for receiving the results of comparison of the detection signal a decision.
Устройство [5, Шумоподобные сигналы в системах передачи информации / Под ред. Пестрякова В. Б. - М.: Советское радио, 1973, приведено на с.33, фиг. 2,3,6]. Device [5, Noise-like signals in information transmission systems / Ed. Pestryakova V. B. - M .: Soviet Radio, 1973, is given on p. 33, FIG. 2,3,6].
Устройство-аналог [5] содержит квадратурный коррелятор, включающий последовательно соединенные первый перемножитель, первый интегратор, первый квадратор и второй перемножитель, второй интегратор, второй квадратор, сумматор и блок извлечения квадратного корня, а также устройство содержит генератор копии принимаемого сигнала, ключ, пороговое устройство и формирователь порога, при этом первые входы перемножителей объединены и образуют вход устройства, вторые входы перемножителей соединены соответственно с первым и вторым выходами генератора копии принимаемого сигнала, выходы первого и второго квадраторов подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого соединен со входом блока извлечения квадратного корня, выход которого соединен с первым входом ключа, второй вход которого соединен с третьим выходом генератора копии сигнала, выход ключа соединен с первым входом порогового устройства, второй вход которого подключен к выходу формирователя порога, выход порогового устройства является выходом устройства. An analog device [5] contains a quadrature correlator including a first multiplier, a first integrator, a first quadrator and a second multiplier, a second integrator, a second quadrator, an adder and a square root extractor, and the device also contains a copy generator of the received signal, a key, a threshold the device and the threshold shaper, while the first inputs of the multipliers are combined and form the input of the device, the second inputs of the multipliers are connected respectively to the first and second outputs of the generator a copy of the received signal, the outputs of the first and second quadrators are connected respectively to the first and second inputs of the adder, the output of which is connected to the input of the square root extraction unit, the output of which is connected to the first input of the key, the second input of which is connected to the third output of the copy signal generator, the output of the key connected to the first input of the threshold device, the second input of which is connected to the output of the threshold shaper, the output of the threshold device is the output of the device.
Способ и устройство поиска широкополосных сигналов [5] реализуют следующим образом. The method and device for searching for broadband signals [5] are implemented as follows.
Генератор копии принимаемого сигнала формирует два опорных сигнала, представляющие собой копии принимаемого сигнала, сдвинутые по фазе относительно друг друга на π/2, и подает их на вторые входы первого и второго перемножителей. The generator of the copy of the received signal generates two reference signals, which are copies of the received signal, phase shifted relative to each other by π / 2, and feeds them to the second inputs of the first and second multipliers.
В квадратурном корреляторе определяют сигнал взаимной корреляции между принимаемым сигналом и опорными сигналами путем перемножения и накопления синфазных компонент на интервале длительности сигнала, вычисляют квадратичные значения синфазной и квадратурной составляющих сигнала взаимной корреляции, полученные величины суммируют и из суммы извлекают квадратный корень. Полученная величина через ключ, который по управляющему сигналу с генератора копии принимаемого сигнала замыкается в момент окончания накопления сигнала, поступает на первый вход порогового устройства, на второй вход которого поступает сигнал с формирователя порога. Пороговое устройство сравнивает полученную величину с заданным уровнем порога и по результатам сравнения принимает решение об обнаружении сигнала. In the quadrature correlator, the cross-correlation signal between the received signal and the reference signals is determined by multiplying and accumulating in-phase components in the interval of the signal duration, the quadratic values of the in-phase and quadrature components of the cross-correlation signal are calculated, the obtained values are summed and the square root is extracted from the sum. The obtained value through the key, which closes at the end of signal accumulation by the control signal from the copy generator of the received signal, is fed to the first input of the threshold device, the second input of which receives the signal from the threshold shaper. The threshold device compares the obtained value with a given threshold level and, based on the results of the comparison, makes a decision on detecting the signal.
Недостатком этого технического решения является то, что поиск компонент многолучевого широкополосного сигнала выполняется независимо друг от друга, то есть принимается решение об обнаружении сигнала на конкретной временной позиции. The disadvantage of this technical solution is that the search for the components of the multipath broadband signal is performed independently of each other, that is, a decision is made to detect the signal at a specific time position.
Этот подход является неоптимальным для обработки многолучевого широкополосного сигнала. This approach is not optimal for processing a multipath broadband signal.
Известно другое техническое решение способ и устройство поиска широкополосного сигнала, описанные в монографии А. Витерби [6, Andrew J. Viterbi. CDMA: principles of spread spectrum communication. Includes bibliographical references and index. ISBN 0-201-63374-4. I Title. TK 5103.45.V57 1995]. Another technical solution is known for the method and device for searching for a broadband signal described in the monograph by A. Viterbi [6, Andrew J. Viterbi. CDMA: principles of spread spectrum communication. Includes bibliographical references and index. ISBN 0-201-63374-4. I Title. TK 5103.45.V57 1995].
Способ поиска широкополосного сигнала по Витерби заключается в том, что осуществляют квадратурное преобразование принимаемого сигнала, образуя синфазную и квадратурную составляющие сигнала, формируют опорный сигнал, представляющий копию принимаемого сигнала, определяют сигнал взаимной корреляции принимаемого сигнала с опорным сигналом путем перемножения синфазной и квадратурной составляющих принимаемого сигнала с опорным сигналом и накопления, образуя последовательность значений сигнала взаимной корреляции, вычисляют квадраты синфазной и квадратурной компонент полученной последовательности значений сигнала взаимной корреляции, полученные величины суммируют на интервале обнаружения и накапливают, формируют выходную величину, которую сравнивают с заданным уровнем порога и по результатам сравнения принимают решение об обнаруженном сигнале. The way to search for a broadband signal according to Viterbi is that they perform quadrature conversion of the received signal, forming in-phase and quadrature components of the signal, form a reference signal representing a copy of the received signal, determine the signal for mutual correlation of the received signal with the reference signal by multiplying the in-phase and quadrature components of the received signal with the reference signal and accumulation, forming a sequence of values of the cross-correlation signal, calculate the squares infaznoy and quadrature components of the received signal sequence of cross-correlation values, the obtained values are summed to accumulate the detection and ranging, form the output value which is compared with a predetermined threshold level, and by comparing decide the detected signal.
Устройство содержит первый и второй перемножители, первые входы которых объединены и являются информационным входом устройства, вторые входы первого и второго перемножителей соединены с выходом генератора несущей частоты, причем второй вход первого перемножителя соединен с выходом генератора несущей частоты непосредственно, а второй вход второго перемножителя - через фазовращатель, выходы первого и второго перемножителей соответственного соединены с первыми входами первого и второго фильтров низкой частоты, блок корреляции, содержащий последовательно соединенные первый перемножитель и первый накопительный сумматор и второй перемножитель и второй накопительный сумматор, первый и второй входы блока корреляции, образованные первыми входами первого и второго перемножителей блока корреляции, соединены соответственно с выходами первого и второго фильтров низкой частоты, третий вход блока корреляции, образованный объединенными вторыми входами первого и второго перемножителей блока корреляции, соединен с выходом генератора опорного сигнала, первый и второй выходы блока корреляции, образованные выходами первого и второго накопительных сумматоров, соединены соответственно со входами первого и второго квадраторов, выходы которых соответственно подключены к первому и второму входу сумматора, выход которого соединен со входом блока некогерентного накопления, выход которого подключен к блоку сравнения с порогом, выход которого является выходом устройства. The device contains the first and second multipliers, the first inputs of which are combined and are the information input of the device, the second inputs of the first and second multipliers are connected to the output of the carrier frequency generator, the second input of the first multiplier connected to the output of the carrier frequency generator, and the second input of the second multiplier through phase shifter, the outputs of the first and second multipliers respectively connected to the first inputs of the first and second low-pass filters, the correlation block, the content connecting the first multiplier and the first accumulator adder and the second multiplier and the second accumulator adder, the first and second inputs of the correlation block formed by the first inputs of the first and second multipliers of the correlation block, connected respectively to the outputs of the first and second low-pass filters, the third input of the correlation block, formed by the combined second inputs of the first and second multipliers of the correlation block, connected to the output of the reference signal generator, the first and second outputs the correlation lock formed by the outputs of the first and second accumulators, respectively connected to the inputs of the first and second quadrators, the outputs of which are respectively connected to the first and second input of the adder, the output of which is connected to the input of the incoherent accumulation unit, the output of which is connected to the comparison unit with a threshold, the output which is the output of the device.
Способ и устройство [6] работают следующим образом. Смесь входного сигнала и шума поступает на первые входы первого и второго перемножителей, на вторые входы которых поступает сигнал с генератора несущей частоты, причем на второй вход первого перемножителя -непосредственно, а на второй вход второго перемножителя - через фазовращатель. Выходной сигнал с первого и второго перемножителей фильтруют на низкой частоте в первом и втором фильтрах низкой частоты. Таким образом осуществляют квадратурное преобразование принимаемого сигнала. The method and device [6] work as follows. The mixture of the input signal and noise is supplied to the first inputs of the first and second multipliers, the second inputs of which receive a signal from the carrier frequency generator, and to the second input of the first multiplier, directly, and to the second input of the second multiplier through the phase shifter. The output signal from the first and second multipliers is filtered at a low frequency in the first and second low-pass filters. Thus, quadrature conversion of the received signal is carried out.
Генератор опорного сигнала формирует опорный сигнал, представляющий копию принимаемого сигнала, и подает на третий вход блока корреляции (образованный вторыми входами первого и второго перемножителей блока корреляции), на первый и второй вход блока корреляции поступает выходной сигнал соответственно с первого и второго фильтров низкой частоты. Выходные сигналы первого и второго перемножителей блока корреляции поступают соответственно на входы первого и второго накопительных сумматоров. Таким образом вычисляют величину взаимной корреляции между принимаемым и опорным сигналами путем перемножения и накопления. The reference signal generator generates a reference signal representing a copy of the received signal and feeds it to the third input of the correlation block (formed by the second inputs of the first and second multipliers of the correlation block), the output signal from the first and second low-pass filters, respectively, comes to the first and second inputs of the correlation block. The output signals of the first and second multipliers of the correlation block are respectively received at the inputs of the first and second accumulative adders. In this way, the cross-correlation value between the received and reference signals is calculated by multiplication and accumulation.
Выходные сигналы с блока корреляции, образованные выходными сигналами первого и второго накопительных сумматоров, поступают на входы первого и второго квадраторов, где вычисляют квадраты синфазной и квадратурной компонент полученных значений сигнала взаимной корреляции. The output signals from the correlation block formed by the output signals of the first and second accumulative adders are fed to the inputs of the first and second quadrators, where the squares of the in-phase and quadrature components of the obtained values of the cross-correlation signal are calculated.
Полученные квадраты компонент суммируют в выходном сумматоре, образуя квадрат модуля значений сигнала взаимной корреляции. Затем последовательно накапливают в блоке некогерентного накопления квадраты модулей значений сигнала взаимной корреляции на интервале обнаружения, сравнивают с заданным уровнем порога в блоке и по результатам сравнения принимают решение об обнаружении сигнала. The obtained squares of the components are summed in the output adder, forming a square of the module of values of the cross-correlation signal. Then, in the incoherent accumulation block, the squares of the modules of the cross-correlation signal values are sequentially accumulated over the detection interval, compared with a predetermined threshold level in the block, and the decision is made to detect the signal based on the results of the comparison.
Недостатками этого технического решения является то, что поиск компонент многолучевого широкополосного сигнала выполняется независимо друг от друга. То есть принимается решение об обнаружении сигнала на конкретной временной позиции. Такой подход является неоптимальным для обработки кластера сигналов. The disadvantages of this technical solution is that the search for components of a multipath broadband signal is performed independently of each other. That is, a decision is made to detect a signal at a specific time position. This approach is not optimal for processing a cluster of signals.
Количество энергии, заключенной в сигнале при многолучевом распространении неизменно. Поэтому чем больше на входе приемника независимых компонент многолучевого широкополосного сигнала, тем меньше энергия каждого из них, тем меньше отношение сигнал/шум в каждом луче. Характеристики поиска (вероятности ложной тревоги и пропуска сигнала) зависят от отношения сигнал/шум. Следовательно, с увеличением компонент многолучевого сигнала ухудшаются характеристики поиска. The amount of energy contained in the signal during multipath propagation is unchanged. Therefore, the more independent components of the multipath broadband signal at the input of the receiver, the lower the energy of each of them, the lower the signal-to-noise ratio in each beam. The search characteristics (false alarm probability and signal skipping) depend on the signal-to-noise ratio. Therefore, as the multipath component increases, the search performance deteriorates.
Наиболее близким техническим решением к заявляемым объектам группы изобретений - способу поиска многолучевого широкополосного сигнала и устройству для его реализации является изобретение [7, патент США 5805648. Method and apparatus for performing search acquisition in a CDMA communication system, hit. Cl. H 04 L 7/00]. The closest technical solution to the claimed objects of the group of inventions - the method of searching for a multipath broadband signal and device for its implementation is the invention [7, US patent 5805648. Method and apparatus for performing search acquisition in a CDMA communication system, hit. Cl. H 04 L 7/00].
Способ-прототип заключается в следующем: проводят многократное сканирование области неопределенности, при сканировании в каждой точке области неопределенности выполняют перемножение принимаемого и опорного сигнала, когерентное накопление полученного произведения, вычисление модуля, некогерентное накопление модулей когерентного накопления; результаты некогерентного накопления сравнивают с порогом, если порог превышен, то эта точка области неопределенности перепроверяется на следующей стадии поиска; на каждом этапе поиска параметры (число некогерентных накоплений, величина порога, размер окна) поиска меняются; на последнем этапе поиска принимают решение о величине задержки полезного сигнала). The prototype method is as follows: carry out multiple scans of the uncertainty region, when scanning at each point of the uncertainty region, the received and reference signals are multiplied, the product obtained is coherently accumulated, the module is calculated, and the coherent accumulation modules are incoherently accumulated; incoherent accumulation results are compared with a threshold; if the threshold is exceeded, then this point in the region of uncertainty is rechecked at the next stage of the search; at each stage of the search, the parameters (number of incoherent accumulations, threshold value, window size) of the search change; at the last stage of the search, they decide on the value of the delay of the useful signal).
Устройство-прототип (фиг. 2) содержит: антенну 1, приемник 2, генератор псевдослучайных последовательностей (ГПСП) 3, квадратурный коррелятор 4, первый 5 и второй 6 когерентные аккумуляторы, узел вычисления модуля 8, некогерентный аккумулятор 9 и узел вычисления порога 10, блок управления 12. The prototype device (Fig. 2) contains:
В устройстве-прототипе коррелятор 4, первый 5 и второй 6 когерентные аккумуляторы функционально вычисляют корреляцию входного сигнала с опорным сигналом. Поэтому эти блоки целесообразно представить, как блок корреляции 7 (как показано на фиг.2). Узел вычисления модуля 8, некогерентный аккумулятор 9 и узел вычисления порога 10 в совокупности функционально выполняют обнаружение сигналов лучей. Поэтому эти блоки целесообразно представить, как блок обнаружения сигналов лучей 11 (как показано на фиг.2). In the prototype device, the
На фиг.2 в соответствии с описанием прототипа показано: выход антенны 1 соединен со входом приемника 2, первый и второй выходы приемника 2 соединены соответственно с первым и вторым входами блока корреляции 7, при этом первый и второй входы блока корреляции 7 являются соответственно синфазным и квадратурным входами, образующими информационный вход блока корреляции 7, первый и второй входы блока корреляции 7 образованы соответственно первым и вторым входами квадратурного коррелятора 4, третий и четвертый входы блока корреляции 7, являющиеся соответственно синфазным и квадратурным входами опорного сигнала блока корреляции 7, соединены соответственно с первым и вторым выходами ГПСП, третий и четвертый входы блока корреляции 7 образованы соответственно третьим и четвертым входами квадратурного коррелятора 4, пятый вход блока корреляции 7, являющийся соответственно управляющим входом, соединен соответственно с первым выходом блока управления 12, формирующего на этом выходе сигнал управления длительностью интервала когерентных накоплений величин взаимной корреляции для синфазной и квадратурной составляющих сигнала, пятый вход блока корреляции 7 образован объединенными первыми входами первого 5 и второго 6 когерентных аккумуляторов, первый и второй выходы квадратурного коррелятора 4 соединены соответственно со вторыми входами первого 5 и второго 6 когерентных аккумуляторов, выход первого 5 когерентного аккумулятора, образующий первый выход блока корреляции 7, соединен с первым входом блока обнаружения сигналов лучей 11, выход второго 6 когерентного аккумулятора, образующий второй выход блока корреляции 7, соединен со вторым входом блока обнаружения сигналов лучей 11, первый и второй входы блока 11 образованы соответственно первым и вторым входами узла вычисления модуля 8, выход узла вычисления модуля 8 соединен с первым входом некогерентного аккумулятора 9, второй вход некогерентного аккумулятора 9, образующий третий вход блока 11, соединен с четвертым выходом блока управления 12, выход некогерентного аккумулятора 9 соединен с первым входом узла вычисления порога 10, второй вход узла вычисления порога 10, образующий четвертый вход блока 11, соединен с пятым выходом блока управления 12, выход блока вычисления порога 10, образующий выход блока 11, соединен со входом блока управления 12, второй выход которого соединен со входом ГПСП 3, третий выход блока управления 12 является выходом устройства, на третьем выходе блок управления 12 формирует сигнал, определяющий временное положение сигнала луча. Figure 2 in accordance with the description of the prototype shows: the output of the antenna 1 is connected to the input of the receiver 2, the first and second outputs of the receiver 2 are connected respectively to the first and second inputs of the correlation unit 7, while the first and second inputs of the correlation unit 7 are respectively in-phase and the quadrature inputs forming the information input of the correlation block 7, the first and second inputs of the correlation block 7 are formed respectively by the first and second inputs of the quadrature correlator 4, the third and fourth inputs of the correlation block 7, which are respectively, in-phase and quadrature inputs of the reference signal of the correlation block 7 are connected respectively to the first and second outputs of the GPSS, the third and fourth inputs of the correlation block 7 are formed respectively by the third and fourth inputs of the quadrature correlator 4, the fifth input of the correlation block 7, which is respectively the control input, is connected respectively with the first output of the control unit 12, forming at this output a control signal for the duration of the interval of coherent accumulations of cross-correlation values for the in-phase the fourth and fourth components of the signal, the fifth input of the correlation block 7 is formed by the combined first inputs of the first 5 and second 6 coherent batteries, the first and second outputs of the quadrature correlator 4 are connected respectively to the second inputs of the first 5 and second 6 coherent batteries, the output of the first 5 coherent battery, forming the first output of the correlation unit 7 is connected to the first input of the ray signal detection unit 11, the output of the second 6 coherent battery, forming the second output of the correlation unit 7, is connected connected to the second input of the ray signal detection unit 11, the first and second inputs of block 11 are formed respectively by the first and second inputs of the calculation unit of module 8, the output of the calculation unit of module 8 is connected to the first input of the incoherent battery 9, the second input of the incoherent battery 9, forming the third input of the block 11, connected to the fourth output of the control unit 12, the output of the incoherent battery 9 is connected to the first input of the threshold calculation unit 10, the second input of the threshold calculation unit 10, forming the fourth input of the block 11, is connected to the output of the control unit 12, the output of the threshold calculation unit 10, forming the output of the unit 11, is connected to the input of the control unit 12, the second output of which is connected to the input of the GPS 3, the third output of the control unit 12 is the output of the device, the control unit 12 generates a signal at the third output defining the temporary position of the beam signal.
Работает способ и устройство (прототип) следующим образом. Входной сигнал поступает на антенну 1. Проводится многократное сканирование области неопределенности с использованием приемника 2. При сканировании в каждой точке области неопределенности выполняют перемножение принимаемого и опорного сигнала, когерентное накопление полученного произведения, используя для выполнения этих операций ГПСП 3, квадратурный коррелятор 4, первый 5 и второй 6 когерентные аккумуляторы. В узле 8 вычисляют модуль полученного когерентного накопления произведения. В некогерентном аккумуляторе 9 выполняют некогерентное накопление модулей когерентного накопления полученного произведения. Результаты некогерентного накопления сравнивают с порогом в узле 10, если порог превышен, то эта точка области неопределенности перепроверяется на следующей стадии поиска; на каждом этапе поиска параметры (число некогерентных накоплений, величина порога, размер окна) поиска меняются; на последнем этапе поиска принимают решение о величине задержки полезного сигнала. The method and device (prototype) works as follows. The input signal is fed to
Недостатками способа и устройства прототипа является то, что поиск компонент многолучевого широкополосного сигнала выполняется независимо друг от друга. То есть, при поиске обнаружение каждой из компонент многолучевого сигнала осуществляется независимо от других. The disadvantages of the method and device of the prototype is that the search for components of a multipath broadband signal is performed independently of each other. That is, when searching, the detection of each component of the multipath signal is carried out independently of the others.
Такой подход является неоптимальным для обработки кластера сигналов. This approach is not optimal for processing a cluster of signals.
Характеристики поиска компонент многолучевого сигнала можно улучшить путем обработки не отдельных компонент, а кластера сигналов в целом. The search characteristics of multipath signal components can be improved by processing not individual components, but a cluster of signals as a whole.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей и блоку для его реализации, входящих в заявляемую группу изобретений, является изобретение [8, патент РФ 2164057, Способ обнаружения кластера многолучевого сигнала и устройство для его реализации, МПК 7 Н 04 В 7/216, Н 04 L 7/00].The closest technical solution to the claimed method for detecting and estimating the size of the cluster of beam signals and the unit for its implementation, included in the claimed group of inventions, is the invention [8, RF patent 2164057, Method for detecting a multipath signal cluster and device for its implementation, IPC 7 H 04 B 7/216, H 04 L 7/00].
Способ - прототип обнаружения кластера многолучевого сигнала заключается в том, что, формируют опорный сигнал и L-1 дополнительных опорных сигналов, совпадающих по форме с опорным сигналом, представляющим собой копию принимаемого сигнала, задерживают опорный сигнал в соответствии с гипотезой о задержке принимаемого сигнала, задерживают дополнительные опорные сигналы в соответствии с гипотезой об области задержки лучей кластера обнаруживаемого сигнала, вычисляют вектор сигнала взаимной корреляции между принимаемым и опорным сигналами, определяя его как исходный вектор взаимной корреляции, вычисляют векторы сигналов взаимной корреляции между принимаемым и дополнительными опорными сигналами, определяя их как L-1 дополнительных исходных векторов взаимной корреляции, выполняют Q этапов преобразований над L исходными векторами взаимной корреляции, где Q≥1, при этом если Q=l, то выполняют только первый этап преобразования, который заключается в том, что преобразуют каждый из L исходных векторов взаимной корреляции в К вторичных векторов взаимной корреляции путем поворота исходного вектора взаимной корреляции на углы (К-1)φ0, при этом шаг поворота вектора φ0 выбирают таким образом, чтобы (К-1)φ0 не превышало 2π при максимальном К, образуя при этом L групп по К вторичных векторов взаимной корреляции; образуют КL суммарных векторов взаимной корреляции, каждый из которых представляет сумму вторичных векторов взаимной корреляции, содержащих по одному вторичному вектору взаимной корреляции из каждой группы таким образом, чтобы каждая из полученных сумм отличалась от любой другой по крайней мере одним вторичным вектором взаимной корреляции; вычисляют модули полученных суммарных векторов взаимной корреляции и из них выделяют максимальный, если Q>1, то выполняют первый этап преобразования, а затем на каждом последующем этапе преобразуют каждый из L исходных для данного этапа векторов взаимной корреляции, обеспечивающих максимальный суммарный вектор взаимной корреляции на предыдущем этапе, в R вторичных векторов взаимной корреляции путем поворота исходного вектора взаимной корреляции на углы (R-1)φR, при этом шаг поворота вектора φR, выбирают таким образом, чтобы (R-1)φR не превышало шаг поворота вектора на предыдущем этапе при максимальном R, образуя таким образом L групп по R вторичных векторов взаимной корреляции; образуют RL суммарных векторов взаимной корреляции, содержащих по одному вектору из каждой группы, таким образом, чтобы каждый из полученных суммарных векторов взаимной корреляции отличался от любых других по крайней мере одним вектором взаимной корреляции; вычисляют модули полученных суммарных векторов взаимной корреляции и из них определяют максимальный, который используют в качестве выходной величины, которую сравнивают с заданным уровнем порога и по результатам сравнения принимают решение об обнаружении сигнала.Method - a prototype detection of a multipath signal cluster consists in the fact that they form a reference signal and L-1 additional reference signals that match in shape with the reference signal, which is a copy of the received signal, delay the reference signal in accordance with the hypothesis about the delay of the received signal, delay additional reference signals in accordance with the hypothesis of the delay region of the rays of the cluster of the detected signal, calculate the vector of the cross-correlation signal between the received and reference signals defining it as the initial cross-correlation vector, the cross-correlation signal vectors between the received and additional reference signals are calculated, defining them as L-1 of the additional initial cross-correlation vectors, Q steps of transformations are performed on the L initial cross-correlation vectors, where Q≥1, at if Q = l, then only the first stage of the conversion is performed, which consists in converting each of the L original cross-correlation vectors into K secondary cross-correlation vectors by turning the cross-correlation vector at angles (K-1) φ 0 , and the rotation step of the vector φ 0 is chosen so that (K-1) φ 0 does not exceed 2π at maximum K, forming at the same time L groups of K secondary vectors of mutual correlations; form K L total cross-correlation vectors, each of which represents the sum of the secondary cross-correlation vectors, containing one secondary cross-correlation vector from each group so that each of the sums obtained differs from any other by at least one secondary cross-correlation vector; the modules of the resulting total cross-correlation vectors are calculated and the maximum one is extracted from them, if Q> 1, then the first conversion step is performed, and then at each subsequent step each of the L initial cross-correlation vectors initial for this stage is transformed, providing the maximum total cross-correlation vector at the previous stage, R secondary cross-correlation vectors by rotating the cross-correlation of the original vector by angles (R-1) φ R, wherein the step of vector rotation φ R, is selected so that the (R-1) φ R not thumbs alo step rotation of the vector in the previous step at the maximum R, thereby forming the L groups R secondary cross-correlation vector; form R L total cross-correlation vectors containing one vector from each group, so that each of the resulting cross-correlation vectors differs from any other by at least one cross-correlation vector; the modules of the resulting mutual cross-correlation vectors are calculated and the maximum is determined from them, which is used as an output quantity, which is compared with a given threshold level and, based on the comparison results, a decision is made about signal detection.
Устройство - прототип (фиг. 3) содержит L блоков корреляции 71-7L , L блоков формирования вторичных векторов взаимной корреляции 131-13L , блок объединения вторичных векторов взаимной корреляции 14, блок вычисления модуля 15, блок выбора максимума 16, блок оценки и коррекции фазы 17 и блок сравнения с порогом 18, при этом первые и вторые входы блоков корреляции 71-7L объединены и являются соответственно синфазными и квадратурными входами, образующими информационный вход устройства, третьи входы блоков корреляции 71-7L являются опорным и соединены с выходами генератора опорного сигнала 3, синфазный и квадратурный выходы каждого из L блоков корреляции 71-7L, представляющие исходный вектор взаимной корреляции, соединены соответственно с первыми и вторыми входами, соответствующего им, из L таких блоков, блока формирования вторичных векторов взаимной корреляции 131-13L первый и второй выходы каждого блока формирования вторичных векторов взаимной корреляции, соответствующие синфазным и квадратурным составляющим вторичного вектора взаимной корреляции, соединены с соответствующими им входами блока объединения вторичных векторов взаимной корреляции 14, образуя на его входе сигнал, представляющий L групп по два вторичных вектора взаимной корреляции, первый и второй выходы блока объединения вторичных векторов взаимной корреляции 14, представляющие синфазную и квадратурную составляющие 2L суммарных векторов взаимной корреляции, являются выходами блока объединения вторичных векторов взаимной корреляции 14, которые соединены с соответствующими им входами блока вычисления модуля 15, выходы которого соединены с соответствующими им входами блока выбора максимума 16, блок выбора максимума 16, формирующий на одном из выходов сигнал, определяющий суммарный вектор с максимальным модулем, соединен с первым входом блока оценки и коррекции фазы 17, а на другом выходе - формирующий сигнал, определяющий номер сумматора блока объединения вторичных векторов взаимной корреляции 14, на выходе которого получен максимальный суммарный вектор, соединен со вторым входом блока оценки и коррекции фазы 17, блок оценки и коррекции фазы 17, формирующий на выходах управляющие сигналы, определяющие угол поворота исходных векторов взаимной корреляции, соединен с дополнительными входами блоков формирования вторичных векторов взаимной корреляции 131-13L, дополнительный выход блока оценки и коррекции фазы 17, определяющий максимальный из полученных суммарных векторов после завершения Q этапного преобразования, соединен со входом блока сравнения с порогом 18, выход которого является выходом устройства.The prototype device (Fig. 3) contains L correlation blocks 7 1 -7 L , L blocks for the formation of secondary cross-correlation vectors 13 1 -13 L , a unit for combining secondary cross-correlation vectors 14, a calculation unit for module 15, a maximum selection block 16, a block evaluation and correction of phase 17 and the comparison unit with threshold 18, while the first and second inputs of the correlation blocks 7 1 -7 L are combined and are respectively in-phase and quadrature inputs forming the information input of the device, the third inputs of the correlation blocks 7 1 -7 L are the reference and connected to a reference signal generator passages 3-phase and quadrature outputs of each of the L blocks correlation July 1 -7 L, representing the initial cross-correlation vector, respectively connected to first and second inputs corresponding to them L of such blocks, the block forming secondary cross-correlation vectors 13 1 -13 L first and second outputs of each block forming secondary cross-correlation vectors corresponding to the phase and quadrature components of the secondary cross-correlation vector, connected to their respective WMOs ami combining unit secondary vectors crosscorrelation 14, forming at its input a signal representing the L groups of two secondary vector cross-correlation, the first and second output combining unit secondary vectors crosscorrelation 14 representing the phase and quadrature components 2 L total vectors the cross correlation are the outputs of the unit combining the secondary cross-correlation vectors 14, which are connected to their respective inputs of the calculation unit of module 15, the outputs of which are connected to the corresponding and to them the inputs of the maximum selection block 16, the maximum selection block 16, which generates a signal defining the total vector with the maximum module at one of the outputs, is connected to the first input of the phase 17 estimation and correction block, and at the other output, a shaping signal that determines the block adder number combining the secondary cross-correlation vectors 14, at the output of which the maximum total vector is obtained, is connected to the second input of the phase estimation and correction block 17, the phase estimation and correction block 17, which generates control signals at the outputs, determines The angle of rotation of the initial cross-correlation vectors is connected to the additional inputs of the blocks for the formation of secondary cross-correlation vectors 13 1 -13 L , the additional output of the phase estimation and correction block 17, which determines the maximum of the resulting total vectors after completing the Q stage conversion, is connected to the input of the comparison unit with a threshold of 18, the output of which is the output of the device.
Работает устройство - прототип следующим образом. The device works - the prototype as follows.
Генератор опорного сигнала 3 формирует опорный сигнал, представляющий копию принимаемого демодулированного сигнала и L-1 дополнительных опорных сигналов, совпадающих по форме с опорным сигналом. Задерживают опорный сигнал в соответствии с гипотезой о задержке принимаемого сигнала и задерживают дополнительные опорные сигналы в соответствии с гипотезой об области задержки лучей кластера обнаруживаемого сигнала. Генератор опорного сигнала 3 подает опорные сигналы на соответствующие им третьи входы блоков корреляции 71-7L на первый и второй входы которых поступает входной информационный сигнал.The
В блоке корреляции 71 вычисляют синфазную и квадратурную составляющие принимаемого многолучевого сигнала и опорного сигнала, образуя исходный вектор взаимной корреляции. В блоках корреляции 7L-1 вычисляют синфазные и квадратурные составляющие обнаруживаемого кластера многолучевого сигнала и дополнительных опорных сигналов, образуя таким образом L-1 дополнительных исходных векторов взаимной корреляции. Таким образом в блоках корреляции 71-7L вычисляют L исходных векторов взаимной корреляции.In the correlation block 7 1, the in-phase and quadrature components of the received multipath signal and the reference signal are calculated, forming the initial cross-correlation vector. In correlation blocks 7 L-1, the in -phase and quadrature components of the detected cluster of the multipath signal and additional reference signals are calculated, thus forming L-1 additional source cross-correlation vectors. Thus, in the correlation blocks 7 1 -7 L calculate L source cross-correlation vectors.
L исходных векторов взаимной корреляции с выходов блоков корреляции 71-7L поступают на соответствующие им входы блоков формирования вторичных векторов взаимной корреляции 131-13L В каждом блоке формирования вторичных векторов взаимной корреляции исходные вектора взаимной корреляции поступают на первые и вторые входы, на дополнительные входы которых поступают поворачивающие множители с блока оценки и коррекции фазы 17. Исходные вектора взаимной корреляции преобразуют во вторичные вектора взаимной корреляции путем поворота исходного вектора взаимной корреляции на 0 и +180 градусов, образуя таким образом на выходе блоков 131-13L L групп по два вторичных вектора взаимной корреляции в каждой (поворот на +180 и ноль градусов).L of the original cross-correlation vectors from the outputs of the correlation blocks 7 1 -7 L are fed to the corresponding inputs of the blocks for the formation of the secondary cross-correlation vectors 13 1 -13 L In each block of the formation of the secondary cross-correlation vectors, the initial cross-correlation vectors are sent to the first and second inputs, additional inputs of which rotary factors come from the phase estimation and
L групп по два вторичных вектора взаимной корреляции с блоков 131-13L поступают на соответствующие им входы блока объединения вторичных векторов взаимной корреляции 14. В блоке 14 образуют 2L суммарных векторов, каждый из которых представляет сумму вторичных векторов, содержащих по одному вторичному вектору из каждой группы таким образом, чтобы каждая из полученных сумм отличалась от любой другой, по крайней мере, одним вторичным вектором.L groups of two secondary cross-correlation vectors from blocks 13 1 -13 L are fed to the corresponding inputs of the block combining the secondary cross-correlation vectors 14. In block 14, 2 L total vectors are formed, each of which represents the sum of the secondary vectors containing one secondary vector from each group in such a way that each of the sums obtained differs from any other by at least one secondary vector.
2L суммарных векторов с блока 14 поступают на блок вычисления модуля 15, в котором вычисляют модули полученных суммарных векторов.2 L total vectors from block 14 are supplied to the calculation unit of
Значения модулей суммарных векторов с блока 15 поступают на блок выбора максимума 16. The values of the modules of the total vectors from
Блок выбора максимума 16, который определяет максимальный суммарный вектор из полученных сумм вторичных векторов. Эта операция выполняется путем последовательного считывания значений модулей суммарных векторов и определения максимального из них. При этом в элементе памяти запоминается номер входа с максимальным значением модуля. Этот номер равен номеру сумматора с максимальным значением суммарного вектора. На выходе блок 16 формирует два значения: на первом выходе - максимальное значение модуля, а на втором - номер сумматора, на выходе которого получен максимальный вектор и выдает эти значения соответственно на первый и второй входы блока оценки и коррекции фазы 17. The
На втором этапе в блоке оценки и коррекции фазы 17 по номеру сумматора с максимальным выходным вектором определяют углы поворотов слагаемых максимального суммарного вектора. Затем каждый исходный вектор поворачивают на угол, равный углу поворота на первом этапе, и на угол, равный сумме угла поворота на первом этапе и угла +φ. Таким образом, формируют две группы по два вектора в каждой. At the second stage, in the evaluation and correction block of
Затем выполняют 2L суммирований и определяют максимальный суммарный вектор.Then perform 2 L summation and determine the maximum total vector.
На третьем этапе в блоке оценки и коррекции фазы 17 по номеру сумматора с максимальным суммарным вектором определяют углы поворотов слагаемых максимального суммарного вектора. Затем каждый исходный вектор поворачивают на угол, равный повороту на втором этапе, и на угол, равный сумме угла поворота на первом этапе и угла минус φ. Таким образом, формируют две группы по два вектора в каждой. At the third stage, in the evaluation and correction block of
Затем выполняют суммирование векторов и определяют максимальный суммарный вектор. Then the summation of the vectors is performed and the maximum total vector is determined.
После завершения третьего этапа преобразования блок оценки и коррекции фазы 17 выдает на блок сравнения с порогом 18 модуль максимального вектора. After completing the third stage of the conversion, the phase estimation and
В блоке 18 сравнивают значение модуля с заданным уровнем порога и по результатам сравнения принимают решение об обнаружении кластера сигнала. In
Способ и устройство - прототип позволяют обнаружить кластер сигналов лучей, однако при этом они не выполняют оценку размера кластера сигналов лучей. Это означает, что при обнаружении многолучевого сигнала размер обрабатываемого сигнала может превышать размер кластера. То есть в состав обрабатываемого сигнала могут входить шумовые компоненты. Это приводит к ухудшению параметров обнаружения. Method and device - prototype allow you to detect a cluster of ray signals, however, they do not evaluate the size of the cluster of ray signals. This means that when a multipath signal is detected, the size of the processed signal may exceed the cluster size. That is, the processed signal may include noise components. This leads to deterioration of the detection parameters.
Задача, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, - это улучшение характеристик поиска многолучевого широкополосного сигнала, которое достигается за счет обнаружения и одновременной обработки компонент кластера многолучевого сигнала лучей и одиночных сигналов лучей. The problem to which the claimed group of inventions is directed is to improve the search characteristics of a multipath broadband signal, which is achieved by detecting and simultaneously processing the components of a cluster of a multipath beam signal and single beam signals.
Поставленная задача достигается путем использования заявляемой группы изобретений; способа поиска многолучевого широкополосного сигнала и устройства для его реализации, способа обнаружения и оценки размера кластера сигнала лучей и устройства его реализующего. The problem is achieved by using the claimed group of inventions; a method for searching a multipath broadband signal and a device for its implementation, a method for detecting and estimating a cluster size of a ray signal and a device for realizing it.
Для достижения поставленной задачи в способ поиска многолучевого широкополосного сигнала, заключающийся в том, что выполняют последовательное сканирование области неопределенности, формируют опорный сигнал, представляющий собой копию принимаемого сигнала, при сканировании вычисляют комплексную величину корреляции между принимаемым сигналом и сформированным опорным сигналом, образуя комплексную величину взаимной корреляции, выполняют обнаружение сигнала, согласно изобретению дополнительно вводят следующую последовательность действий (операций):
выполняют последовательное сканирование области неопределенности с шагом, равным или меньше одного чипа расширяющей псевдослучайной последовательности (ПСП),
формируют дополнительно L-1 опорных сигналов, совпадающих по форме с опорным сигналом, причем все L сформированные опорные сигналы сдвинуты относительно друг друга на один элемент ПСП или менее,
при сканировании вычисляют комплексные величины взаимной корреляции между принимаемым сигналом и L-1 дополнительно сформированными опорными сигналами, образуя дополнительно L-1 комплексных величин взаимной корреляции,
выделяют из L комплексных величин взаимной корреляции J комплексных величин взаимной корреляции, модуль которых превышает заданное значение порога P1,
- из J комплексных величин взаимной корреляции выделяют:
смежные комплексные величины взаимной корреляции, сдвинутые по времени относительно друг друга на один чип или менее чипа, определяя их как группы комплексных величин взаимной корреляции,
оставшиеся комплексные величины взаимной корреляции, которые сдвинуты относительно смежных комплексных величин взаимной корреляции более чем на чип, определяют как независимые комплексные величины взаимной корреляции,
- в каждой группе комплексных величин взаимной корреляции выполняют коррекцию фаз каждой комплексной величины взаимной корреляции,
- выполняют обнаружение и определяют размер кластера сигналов лучей, используя для этого группы скорректированных комплексных величин взаимной корреляции, запоминают размер кластера сигналов лучей и его временное положение,
выполняют обнаружение одиночных сигналов лучей, используя для этого независимые комплексные величины взаимной корреляции, запоминают временные положения обнаруженных одиночных сигналов лучей.To achieve this goal, a method for searching for a multipath broadband signal, which consists in sequentially scanning the uncertainty region, forming a reference signal, which is a copy of the received signal, when scanning, the complex correlation value between the received signal and the generated reference signal is calculated, forming a complex value of the mutual correlations, perform signal detection, according to the invention, the following sequence of de actions (operations):
perform sequential scanning of the region of uncertainty with a step equal to or less than one chip expanding pseudo-random sequence (SRP),
additionally generating L-1 reference signals matching in shape with the reference signal, wherein all L formed reference signals are shifted relative to each other by one SRP element or less,
when scanning, calculate the complex values of the cross-correlation between the received signal and L-1 additionally formed reference signals, forming additional L-1 complex values of the cross-correlation,
isolated from L complex cross-correlation values J complex cross-correlation values, the modulus of which exceeds a predetermined threshold value P 1 ,
- from J complex values of cross-correlation distinguish:
adjacent complex cross-correlation values shifted in time relative to each other by one chip or less of the chip, defining them as groups of complex cross-correlation values,
the remaining complex cross-correlation values that are shifted relative to adjacent complex cross-correlation values by more than a chip are defined as independent complex cross-correlation values,
- in each group of complex values of cross-correlation, phase correction of each complex value of cross-correlation is performed,
- perform detection and determine the size of the cluster of beam signals, using for this group of adjusted complex values of cross-correlation, remember the size of the cluster of beam signals and its temporary position,
detect single beam signals using independent complex cross-correlation values, memorize the temporary positions of the detected single beam signals.
При этом коррекцию фаз каждой комплексной величины взаимной корреляции выполняют путем умножения на комплексную величину с модулем, равным единице, и с фазой, равной оценке фазы комплексной величины взаимной корреляции, взятой с противоположным знаком. In this case, the phase correction of each complex cross-correlation value is performed by multiplying by the complex value with a module equal to one and with a phase equal to the phase estimate of the complex cross-correlation value taken with the opposite sign.
Для решения поставленной задачи в устройство поиска многолучевого широкополосного сигнала, содержащее антенну, приемник, блок формирования опорных сигналов, блок корреляции, блок управления и блок обнаружения одиночных сигналов лучей, выход антенны соединен со входом приемника, первый и второй выходы приемника, соединены соответственно с первым и вторым входами блока корреляции, при этом первый и второй входы блока корреляции являются соответственно синфазным и квадратурным входами, образующими информационный вход блока корреляции, третий и четвертый входы блока корреляции, являющиеся соответственно синфазным и квадратурным входами опорного сигнала блока корреляции, соединены соответственно с первым и вторым выходами блока формирования опорных сигналов, пятый вход блока корреляции, являющийся соответственно управляющим входом, соединен соответственно с первым выходом блока управления, формирующего на этом выходе сигнал управления длительностью интервала когерентных накоплений величин взаимной корреляции, первый вход блока управления соединен с выходом блока обнаружения одиночных сигналов лучей, второй выход блока управления, формирующего на этом выходе сигнал управления сдвигами опорных сигналов, соединен со входом блока формирования опорных сигналов, третий выход блока управления, формирующего на третьем выходе сигнал, определяющий временное положение сигнала одиночного луча, является первым выходом устройства, согласно изобретению введены:
L-1 первых и L-1 вторых дополнительных выходов блока формирования опорных сигналов, являющихся соответственно синфазными и квадратурными выходами опорного сигнала, которые соединены с соответствующими им L-1 третьими и L-1 четвертыми входами блока корреляции,
L-1 первых дополнительных выходов блока управления, являющихся сигналами управления длительностью интервала когерентных накоплений величин взаимной корреляции, которые соединены с соответствующими им L-1 пятыми входами блока корреляции,
коммутатор, блок вычисления модулей комплексных величин взаимной корреляции, блок сравнения с порогом, первое и второе оперативные запоминающие устройства, блок выделения групп комплексных величин взаимной корреляции, блок коррекции фазы и блок обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей,
при этом введены новые связи: 2L выходов блока корреляции, формирующего на этих выходах сигналы L комплексных величин взаимной корреляции, соединены с соответствующими им 2L первыми входами коммутатора, второй вход коммутатора и первый вход второго оперативного запоминающего устройства объединены и соединены с четвертым выходом блока управления, формирующего на этом выходе управляющий сигнал коммутации последовательностью записи L комплексных величин взаимной корреляции, блок управления, формирующий на пятом выходе управляющий сигнал, определяющий интервал записи и считывания величин взаимной корреляции, соединен с первым входом первого оперативного запоминающего устройства и вторым входом второго оперативного запоминающего устройства, второй вход первого оперативного запоминающего устройства и вход блока вычисления модулей комплексных величин взаимной корреляции объединены и соединены с выходом коммутатора, выход блока вычисления модулей комплексных величин взаимной корреляции, соединен со входом блока сравнения с порогом, блок сравнения с порогом, на выходе которого сформирован сигнал превышения заданного значения порога, соединен со вторым входом блока управления, шестой выход блока управления соединен с объединенными третьими входами первого и второго запоминающих устройств, первое оперативное запоминающее устройство, формирующее на первом и втором выходах значения J выделенных комплексных величин взаимной корреляции, соединено соответственно с первым и вторым входами блока выделения групп комплексных величин взаимной корреляции, второе запоминающее устройство, формирующее на выходе сигнал о номерах J выделенных комплексных величин взаимной корреляции, соединено с третьим входом блока выделения групп комплексных величин взаимной корреляции, блок выделения групп комплексных величин взаимной корреляции, формирующий на первом и втором выходах выделенные группы комплексных величин взаимной корреляции, соединен соответственно с первым и вторым входами блока коррекции фазы и первым и вторым входами блока обнаружения одиночных сигналов лучей, на третьем выходе - выделенные независимые комплексные величины взаимной корреляции, соединен с третьим входом блока обнаружения одиночных сигналов лучей, на четвертом выходе - сигнал, определяющий интервал поступления каждой группы скорректированных комплексных величин взаимной корреляции, соединен с первым входом блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей, на пятом выходе - сигнал о временных сдвигах групп скорректированных комплексных величин взаимной корреляции, соединен со вторым входом блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей и третьим входом блока управления, блок коррекции фазы, формирующий на выходе скорректированные величины выделенных групп комплексных величин взаимной корреляции, соединен с третьим входом блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей, первый выход блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей, формирующего на первом выходе сигнал о размере кластера сигналов лучей, является вторым выходом устройства, на втором выходе - сигнал о временном положении кластера сигналов лучей, является третьим выходом устройства, на третьем выходе - сигнал, определяющий временной интервал обработки группы величин взаимной корреляции, соединен с четвертым входом блока управления, седьмой выход блока управления соединен с четвертым входом блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей.To solve the problem, a multibeam broadband signal search device comprising an antenna, a receiver, a reference signal generation unit, a correlation unit, a control unit and a single beam signal detection unit, the antenna output is connected to the receiver input, the first and second receiver outputs are connected to the first and the second inputs of the correlation block, while the first and second inputs of the correlation block are respectively in-phase and quadrature inputs, forming the information input of the correlation block, the third and fourth inputs of the correlation block, which are respectively in-phase and quadrature inputs of the reference signal of the correlation block, are connected respectively to the first and second outputs of the block for generating the reference signals, the fifth input of the correlation block, which is respectively the control input, is connected respectively to the first output of the control block forming this output control signal for the duration of the interval of coherent accumulations of cross-correlation values, the first input of the control unit is connected to the output of the block detection of single beam signals, the second output of the control unit forming the control signal for the shift of the reference signals at this output is connected to the input of the block for generating the reference signals, the third output of the control unit forming the signal at the third output that determines the temporary position of the signal of the single beam is the first output of the device , according to the invention introduced:
L-1 first and L-1 second additional outputs of the reference signal generating unit, which are respectively in-phase and quadrature outputs of the reference signal, which are connected to the corresponding L-1 third and L-1 fourth inputs of the correlation unit,
L-1 of the first additional outputs of the control unit, which are control signals for the duration of the interval of coherent accumulations of cross-correlation values, which are connected to the corresponding L-1 fifth inputs of the correlation unit,
a switch, a unit for calculating modules of complex cross-correlation values, a threshold comparison unit, first and second random access memory, a unit for allocating groups of complex cross-correlation values, a phase correction unit, and a beam signal cluster size detection and estimation unit,
new connections were introduced: 2L outputs of the correlation unit, generating L complex cross-correlation signals at these outputs, connected to the corresponding 2L first inputs of the switch, the second input of the switch and the first input of the second random access memory are combined and connected to the fourth output of the control unit, generating at this output a control switching signal by the recording sequence L of the complex cross-correlation values, a control unit generating a control signal at the fifth output, the determining interval for recording and reading cross-correlation values is connected to the first input of the first random access memory and the second input of the second random access memory, the second input of the first random access memory and the input of the calculation unit of the modules of the complex cross-correlation values are combined and connected to the output of the switch, the output of the calculation unit modules of complex values of cross-correlation, connected to the input of the comparison unit with a threshold, the comparison unit with a threshold, at the output of which a signal for exceeding a predetermined threshold value is generated, connected to the second input of the control unit, the sixth output of the control unit is connected to the combined third inputs of the first and second memory devices, the first random access memory device generating the J values of the selected complex cross-correlation values at the first and second outputs is connected respectively, with the first and second inputs of the block allocating groups of complex values of cross-correlation, the second storage device forming at the output e signal about the numbers J of the selected complex cross-correlation values, connected to the third input of the unit for identifying the groups of complex cross-correlation values, the unit for highlighting the groups of complex cross-correlation values, forming the selected groups of complex cross-correlation values at the first and second outputs, connected to the first and second the inputs of the phase correction unit and the first and second inputs of the unit for detecting single beam signals, at the third output are the selected independent complex values of the mutual correlation, connected to the third input of the unit for detecting single signals of rays, at the fourth output - a signal that determines the interval of arrival of each group of adjusted complex cross-correlation values, connected to the first input of the unit for detecting and evaluating the size of the cluster of beam signals, at the fifth output - a signal of time shifts groups of adjusted complex cross-correlation values, connected to the second input of the detection and estimation unit for the cluster of ray signals and the third input of the control unit, block phase correction, which generates adjusted values of selected groups of complex cross-correlation values at the output, is connected to the third input of the ray signal cluster size detection and estimation unit, the first output of the ray signal cluster size detection and estimation unit, which generates a signal about the size of the beam signal cluster at the first output, is the second output of the device, at the second output is the signal about the temporary position of the cluster of ray signals, is the third output of the device, at the third output is the signal defining the time interval for processing the group of cross-correlation values is connected to the fourth input of the control unit, the seventh output of the control unit is connected to the fourth input of the detection and estimation unit of the cluster of beam signals.
Для достижения поставленной задачи в способ обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей, заключающемся в том, что обнаружение кластера сигналов лучей выполняют в Q этапов, при обнаружении кластера сигналов лучей используют сформированные комплексные величины взаимной корреляции между принимаемым сигналом и опорными сигналами, суммируют комплексные величины взаимной корреляции, формируют выходные величины, согласно изобретению вводят следующую последовательность действий (операций):
- одновременно с обнаружением кластера сигналов лучей выполняют оценку размера кластера сигналов в Q этапов, где Q=N-1, N -количество комплексных величин взаимной корреляции в выделенной группе величин взаимной корреляции, причем на каждом этапе:
- формируют скользящее окно, размер которого равен W=N-q+1, где q - номер текущего этапа,
- выполняют сканирование выделенной группы комплексных величин корреляции скользящим окном с шагом, равным шагу поиска,
- на каждом шаге сканирования суммируют комплексные величины взаимной корреляции, находящиеся внутри сформированного скользящего окна, и вычисляют отношения модулей полученных сумм комплексных величин взаимной корреляции к значениям порога, установленным для каждого размера скользящего окна, и запоминают их и соответствующие им временные положения и размеры скользящих окон, если эти отношения превышают значение единицы,
- после завершения Q этапов сканирования из запомненных отношений модулей сумм комплексных величин взаимной корреляции к значениям порогов выбирают максимальное значение, и по размеру и положению скользящего окна, соответствующего этому максимальному значению, определяют размер кластера и его временное положение, которые используют в качестве выходных величин.To achieve this goal, a method for detecting and estimating the size of a cluster of ray signals, which consists in detecting a cluster of ray signals in Q steps, when detecting a cluster of ray signals, use the generated complex values of the mutual correlation between the received signal and the reference signals, summarize the complex values of the mutual correlations form output values, according to the invention, the following sequence of actions (operations) is introduced:
- simultaneously with the detection of a cluster of ray signals, an estimate is made of the size of the cluster of signals in Q stages, where Q = N-1, N is the number of complex cross-correlation values in the selected group of cross-correlation values, and at each stage:
- form a sliding window, the size of which is equal to W =
- perform a scan of the selected group of complex correlation values by a sliding window with a step equal to the search step,
- at each scanning step, the complex cross-correlation values located inside the generated sliding window are summed up, and the ratio of the modules of the obtained sums of the complex cross-correlation values to the threshold values set for each sliding window size is calculated, and their corresponding temporary positions and sizes of the sliding windows are stored if these relationships exceed the value of unity,
- after completing the Q stages of scanning, the maximum value is selected from the stored relations of the modules of the sums of the complex cross-correlation values to the threshold values, and the cluster size and its temporal position are determined by the size and position of the sliding window corresponding to this maximum value, which are used as output values.
Для решения поставленной задачи в блок обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей, содержащий узел вычисления модулей сумм комплексных величин взаимной корреляции и узел выбора максимума, согласно изобретению дополнительно введены:
последовательно соединенные первое оперативное запоминающее устройство и интегратор, узел вычисления отношения модулей сумм комплексных величин взаимной корреляции к значениям порога, второе оперативное запоминающее устройство, узел управления, узел вычисления порога, первый и второй регистры, первый и второй сумматоры,
при этом соответственно введены новые связи: первый вход первого оперативного запоминающего устройства является третьим входом блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей, вход узла вычисления модулей сумм комплексных величин взаимной корреляции соединен с выходом интегратора, выход узла вычисления модулей сумм комплексных величин взаимной корреляции соединен с первым входом узла вычисления отношения модулей сумм комплексных величин взаимной корреляции к значениям порога, выход которого соединен с первым входом второго оперативного запоминающего устройства, второй, третий и четвертый входы второго оперативного запоминающего устройства соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами узла управления, первый, второй и третий выходы второго оперативного запоминающего устройства соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами узла выбора максимума, первый выход которого является первым выходом блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей, второй выход узла выбора максимума соединен с первым входом первого сумматора, выход которого является вторым выходом блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей, второй вход первого сумматора соединен с выходом второго сумматора, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго регистров, вход второго регистра является четвертым входом блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей, первый вход первого регистра и вход узла управления объединены, образуя первый вход блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей, второй вход первого регистра является вторым входом блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей, четвертый выход узла управления соединен со вторым входом первого оперативного запоминающего устройства, пятый выход узла управления соединен со входом узла вычисления порога, выход которого соединен со вторым входом узла вычисления отношения модулей сумм комплексных величин взаимной корреляции к значениям порога, шестой выход узла управления является третьим выходом блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей.To solve the problem, in the block for detecting and evaluating the size of the cluster of ray signals, comprising a node for calculating the modules of the sums of the complex cross-correlation values and a node for selecting the maximum, according to the invention, the following are additionally introduced:
the first random access memory and integrator connected in series, the node for calculating the ratio of the modules of the sums of the complex cross-correlation values to the threshold values, the second random access memory, the control node, the threshold calculation node, the first and second registers, the first and second adders,
at the same time, new connections were introduced accordingly: the first input of the first random access memory is the third input of the ray signal cluster cluster size detection and estimation unit, the input of the unit for calculating the modules of the sums of the complex cross-correlation values is connected to the output of the integrator, the output of the node for calculating the modules of the sums of the complex cross-correlation values is connected to the first input of the node for calculating the ratio of the modules of the sums of the complex cross-correlation values to the threshold values, the output of which is connected to the first input of the second second random access memory, the second, third and fourth inputs of the second random access memory are connected respectively to the first, second and third outputs of the control unit, the first, second and third outputs of the second random access memory are connected to the first, second and third inputs of the maximum selection node, the first output of which is the first output of the block for detecting and estimating the size of the cluster of ray signals, the second output of the maximum selection node is connected to the first input of the first sum a matora, the output of which is the second output of the ray signal cluster cluster detection and estimation unit, the second input of the first adder is connected to the output of the second adder, the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of the first and second registers, the input of the second register is the fourth input of the detection and evaluation unit the size of the cluster of ray signals, the first input of the first register and the input of the control node are combined to form the first input of the detection and estimation unit for the cluster of ray signals, the second input of the first the first register is connected to the second input of the first random access memory, the fifth output of the control unit is connected to the input of the threshold calculation unit, the output of which is connected to the second input of the unit for calculating the ratio of complex sum modules the cross-correlation values to the threshold values, the sixth output of the control node is the third output of the detection and evaluation unit size of the cluster of beam signals.
Сопоставительный анализ заявляемого способа поиска многолучевого широкополосного сигнала с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается наличием новых существенных признаков, - это то, что последовательное сканирование области неопределенности выполняют с шагом, равным или меньше одного чипа расширяющей псевдослучайной последовательности (ПСП), формируют дополнительно L-1 опорных сигналов, совпадающих по форме с опорным сигналом, причем все L сформированные опорные сигналы сдвинуты относительно друг друга на один элемент ПСП или менее, при сканировании вычисляют комплексные величины взаимной корреляции между принимаемым сигналом и L-1 дополнительно сформированными опорными сигналами, образуя дополнительно L-1 комплексных величин взаимной корреляции, выделяют из L комплексных величин взаимной корреляции J комплексных величин взаимной корреляции, модуль которых превышает заданное значение порога Р1 из J комплексных величин взаимной корреляции выделяют: смежные комплексные величины взаимной корреляции, сдвинутые по времени относительно друг друга на один чип или менее чипа, определяя их как группы комплексных величин взаимной корреляции, оставшиеся комплексные величины взаимной корреляции, которые сдвинуты относительно смежных комплексных величин взаимной корреляции более чем на чип, определяют как независимые комплексные величины взаимной корреляции; в каждой группе комплексных величин взаимной корреляции выполняют коррекцию фаз каждой комплексной величины взаимной корреляции, выполняют обнаружение и определяют размер кластера сигналов лучей, используя для этого группы скорректированных комплексных величин взаимной корреляции, запоминают размер кластера сигналов лучей и его временное положение, выполняют обнаружение одиночных сигналов лучей, используя для этого независимые комплексные величины взаимной корреляции, запоминают временные положения обнаруженных одиночных сигналов лучей.A comparative analysis of the proposed method for searching for a multipath broadband signal with a prototype shows that the claimed method is distinguished by the presence of new significant features, namely that a sequential scan of the uncertainty region is performed with a step equal to or less than one chip of the expanding pseudorandom sequence (PSP), and an additional L- 1 reference signals coinciding in shape with the reference signal, and all L formed reference signals are shifted relative to each other by one element SP or less, when scanning, complex cross-correlation values between the received signal and L-1 additionally generated reference signals are calculated, additionally forming L-1 complex cross-correlation values, L complex cross-correlation values J complex cross-correlation values, the modulus of which exceeds the specified the threshold value P 1 from J complex values of cross-correlation distinguish: adjacent complex values of cross-correlation, shifted in time relative to each other by one a chip or less of a chip, defining them as groups of complex cross-correlation values, the remaining complex cross-correlation values that are shifted relative to adjacent complex cross-correlation values by more than a chip are defined as independent complex cross-correlation values; in each group of complex cross-correlation values, the phases are corrected for each complex cross-correlation value, the cluster is detected and the size of the cluster of beam signals is determined using a group of corrected complex cross-correlation values for this group, the cluster of beam signals and its temporal position are memorized, single beam signals are detected using independent complex cross-correlation values for this, the temporal positions of the detected single signals are stored s rays.
Эти существенные отличительные признаки позволяют получить новый технический эффект, а именно - обнаруживать не отдельные компоненты кластера сигналов лучей, а кластер сигналов в целом и таким образом улучшить характеристики поиска многолучевого широкополосного сигнала. These significant distinguishing features make it possible to obtain a new technical effect, namely, to detect not individual components of a cluster of ray signals, but a cluster of signals as a whole, and thus improve the search characteristics of a multi-beam broadband signal.
Сопоставительный анализ заявляемого устройства для реализации способа поиска многолучевого широкополосного сигнала с прототипом показал, что заявляемое устройство отличается наличием следующих существенных отличительных признаков: введены L-1 первых и L-1 вторых дополнительных выходов блока формирования опорных сигналов, являющихся соответственно синфазными и квадратурными выходами опорного сигнала, которые соединены с соответствующими им L-1 третьими и L-1 четвертыми входами блока корреляции, L-1 первых дополнительных выходов блока управления, являющихся сигналами управления длительностью интервала когерентных накоплений величин взаимной корреляции, которые соединены с соответствующими им L-1 пятыми входами блока корреляции, введены коммутатор, блок вычисления модулей комплексных величин взаимной корреляции, блок сравнения с порогом, первое и второе оперативные запоминающие устройства, блок выделения групп комплексных величин взаимной корреляции, блок коррекции фазы и блок обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей, а также введены новые связи, перечисленные в отличительной части формулы изобретения, между упомянутыми блоками. A comparative analysis of the inventive device for implementing the method of searching for a multi-beam broadband signal with a prototype showed that the inventive device is characterized by the following significant distinguishing features: L-1 first and L-1 second additional outputs of the reference signal generating unit are introduced, which are respectively in-phase and quadrature outputs of the reference signal which are connected to the corresponding L-1 third and L-1 fourth inputs of the correlation block, L-1 of the first additional outputs of the block control signals, which are control signals for the duration of the interval of coherent accumulations of cross-correlation values, which are connected to the corresponding L-1 fifth inputs of the correlation unit, a commutator, a unit for calculating modules of complex cross-correlation values, a threshold comparison unit, first and second random access memory devices, are introduced allocation of groups of complex cross-correlation values, a phase correction unit and a detection and estimation unit for a cluster of ray signals, and also introduced new relationships, listing are included in the characterizing part of the claims between said blocks.
Эти существенные отличительные признаки заявляемого устройства позволяют полностью реализовать все признаки заявляемого способа поиска многолучевого широкополосного сигнала и обнаруживать не отдельные компоненты кластера сигналов лучей, а кластер сигналов в целом и таким образом улучшить характеристики поиска многолучевого широкополосного сигнала. These significant distinguishing features of the claimed device make it possible to fully realize all the features of the proposed method for searching for a multipath broadband signal and to detect not individual components of a cluster of beam signals, but a cluster of signals as a whole and thus improve the search characteristics of a multipath broadband signal.
Сопоставительный анализ заявляемого способа поиска многолучевого широкополосного сигнала и устройства для его реализации с другими техническими решениями (аналогами), известными в данной области техники, не позволил выявить признаки, заявленные в отличительной части формул изобретения. Следовательно, заявляемый способ и устройство для его реализации отвечают критериям: "новизна", "существенные отличия", "неочевидность" и отвечают изобретательскому уровню. A comparative analysis of the proposed method for searching for a multipath broadband signal and a device for its implementation with other technical solutions (analogs) known in the art did not reveal the features claimed in the characterizing part of the claims. Therefore, the claimed method and device for its implementation meet the criteria: "novelty", "significant differences", "non-obviousness" and meet the inventive step.
Сопоставительный анализ заявляемого способа обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей с прототипом показал, что заявляемый способ существенно отличается от прототипа, а именно: одновременно с обнаружением кластера сигналов лучей выполняют оценку размера кластера сигналов в Q этапов, где Q= N-1, N - количество комплексных величин взаимной корреляции в выделенной группе величин взаимной корреляции, причем на каждом этапе: формируют скользящее окно, размер которого равен W= N-q+1, где q - номер текущего этапа, выполняют сканирование выделенной группы комплексных величин корреляции скользящим окном с шагом, равным шагу поиска, на каждом шаге сканирования суммируют комплексные величины взаимной корреляции, находящиеся внутри сформированного скользящего окна, и вычисляют отношения модулей полученных сумм комплексных величин взаимной корреляции к значениям порога, установленным для каждого размера скользящего окна, и запоминают их, если эти отношения превышают значение единицы, и соответствующие им временные положения и размеры скользящих окон, после завершения Q этапов сканирования из вычисленных отношений модулей сумм комплексных величин взаимной корреляции к значениям порогов выбирают максимальное значение, и по размеру и положению скользящего окна, соответствующего этому максимальному значению, определяют размер кластера и его временное положение, которые используют в качестве выходных величин. A comparative analysis of the proposed method for detecting and evaluating the size of the cluster of ray signals with the prototype showed that the claimed method is significantly different from the prototype, namely: simultaneously with the detection of a cluster of ray signals, the size of the cluster of signals is evaluated in Q stages, where Q = N-1, N - the number of complex cross-correlation values in the selected group of cross-correlation values, and at each stage: form a sliding window, the size of which is W = N-q + 1, where q is the number of the current stage, scan After a group of complex correlation values of a sliding window with a step equal to the search step, at each scan step, the complex cross-correlation values inside the formed sliding window are summed up and the ratio of the modules of the obtained sums of the cross-correlation complex values to the threshold values established for each size of the sliding window is calculated , and remember them, if these relations exceed the value of unity, and the corresponding temporary positions and sizes of the sliding windows, after the completion of Q stage From the calculated ratios of the modules of the sums of the complex cross-correlation values to the threshold values, the maximum value is selected, and the cluster size and its temporary position are determined by the size and position of the sliding window corresponding to this maximum value, which are used as output values.
Эти существенные отличительные признаки по сравнению с прототипом позволяют получить новый технический эффект - одновременно с обнаружением кластера сигналов лучей определять его размер. These significant distinguishing features in comparison with the prototype allow you to get a new technical effect - simultaneously with the detection of a cluster of ray signals to determine its size.
Сопоставительный анализ заявляемого блока для реализации способа обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей с прототипом показал, что заявляемый блок существенно отличается от прототипа, т.е. согласно изобретению дополнительно введены первое оперативное запоминающее устройство, интегратор, узел вычисления отношения модулей сумм комплексных величин взаимной корреляции к значениям порога, второе оперативное устройство, первый и второй сумматоры, первый и второй регистры, узел вычисления порога и узел управления, а также соответственно введены новые связи между перечисленными узлами и элементами блок-схемы. A comparative analysis of the claimed unit for implementing the method for detecting and evaluating the size of the cluster of ray signals with the prototype showed that the claimed unit is significantly different from the prototype, i.e. according to the invention, a first random access memory, an integrator, a node for calculating the ratio of the modules of the sums of the complex cross-correlation values to the threshold values, a second operational device, the first and second adders, the first and second registers, the threshold calculation node and the control node are additionally introduced, and new the relationship between the listed nodes and the elements of the flowchart.
Сопоставительный анализ заявляемого способа обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей и блока его реализующего с другими техническими решениями (аналогами) не позволил выявить признаки, заявленные в отличительной части формул изобретения. Следовательно, заявляемый способ и блок для его реализации отвечают критериям: "новизна", "существенные отличия", "неочевидность" и отвечают изобретательскому уровню. A comparative analysis of the proposed method for detecting and evaluating the size of the cluster of ray signals and the block implementing it with other technical solutions (analogues) did not allow to reveal the features claimed in the characterizing part of the claims. Therefore, the claimed method and unit for its implementation meet the criteria: "novelty", "significant differences", "non-obviousness" and meet the inventive step.
А в совокупности заявляемая группа изобретений: способ поиска многолучевого широкополосного сигнала и устройство для его реализации, способ обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей и блок, его реализующий, позволяет улучшить характеристики поиска многолучевого широкополосного сигнала за счет обнаружения не отдельных компонент кластера сигналов лучей, а кластера сигналов в целом, т.е. решить поставленную задачу. In the aggregate, the claimed group of inventions: a method for searching a multipath broadband signal and a device for its implementation, a method for detecting and estimating the size of a cluster of beam signals and a unit that implements it, can improve the search performance of a multipath broadband signal by detecting not individual components of the cluster of beam signals, but a cluster of signals in general, i.e. solve the problem.
Описание заявляемой группы изобретений поясняется графическими материалами. The description of the claimed group of inventions is illustrated by graphic materials.
Фиг. 1 иллюстрирует кластер многолучевого сигнала: (а) распределение плотности мощности лучей сигнала, б) чип псевдослучайной последовательности). FIG. 1 illustrates a cluster of a multipath signal: (a) a distribution of the power density of the signal beams, b) a pseudo-random sequence chip).
На фиг.2 выполнена блок-схема устройства-прототипа для устройства поиска многолучевого широкополосного сигнала. Figure 2 is a block diagram of a prototype device for a search device for a multipath broadband signal.
На фиг.3 показана блок-схема устройства обнаружения кластера многолучевого сигнала. Figure 3 shows a block diagram of a device for detecting a cluster of a multipath signal.
На фиг.4 показана блок-схема заявляемого устройства поиска многолучевого широкополосного сигнала. Figure 4 shows a block diagram of the inventive device search for a multipath broadband signal.
На фиг. 5 показан пример выполнения блока корреляции 7 для реализации заявляемого устройства. In FIG. 5 shows an example implementation of the correlation unit 7 for implementing the inventive device.
На фиг.6 показан пример выполнения блока формирования опорных сигналов 3 для реализации заявляемого устройства. Figure 6 shows an example implementation of the block forming the reference signals 3 for the implementation of the inventive device.
На фиг.7 показан пример выполнения блока обнаружения одиночных сигналов лучей 11 для реализации заявляемого устройства. 7 shows an example implementation of a unit for detecting single signals of
На фиг. 8 показан пример выполнения блока выделения групп комплексных величин взаимной корреляции 24 для реализации заявляемого устройства. In FIG. 8 shows an example of a block allocation of groups of complex values of
На фиг.9 показан пример выполнения блока коррекции фазы 25 для реализации заявляемого устройства. Figure 9 shows an example implementation of the phase correction block 25 for implementing the inventive device.
На фиг. 10 показана блок-схема заявляемого блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей 26. In FIG. 10 shows a block diagram of the inventive unit for detecting and estimating the size of a cluster of beam signals 26.
На фиг.11 показан пример выполнения блока управления 12 для заявляемого устройства. Figure 11 shows an example implementation of the control unit 12 for the inventive device.
Заявляемое устройство поиска многолучевого широкополосного сигнала (фиг. 4) содержит антенну 1, приемник 2, блок формирования опорных сигналов 3, блок корреляции 7, блок управления 12 и блок обнаружения одиночных сигналов лучей 11, выход антенны 1 соединен со входом приемника 2, первый и второй выходы приемника 2, соединены соответственно с первым и вторым входами блока корреляции 7, при этом первый и второй входы блока корреляции 7 являются соответственно синфазным и квадратурным входами, образующими информационный вход блока корреляции 7, третий и четвертый входы блока корреляции 7, являющиеся соответственно синфазным и квадратурным входами опорного сигнала блока корреляции, соединены соответственно с первым и вторым выходами блока формирования опорных сигналов 3, пятый вход блока корреляции 7, являющийся управляющим входом, соединен соответственно с первым выходом блока управления 12, формирующего на этом выходе сигнал управления длительностью интервала когерентных накоплений величин взаимной корреляции, первый вход блока управления 12 соединен с выходом блока обнаружения одиночных сигналов лучей 11, второй выход блока управления 12, формирующего на этом выходе сигнал управления сдвигами опорных сигналов, соединен со входом блока формирования опорных сигналов 3, третий выход блока управления 12, формирующего на третьем выходе сигнал, определяющий временное положение сигнала одиночного луча, является первым выходом устройства, согласно изобретению введены: L-1 первых и L-1 вторых дополнительных выходов блока формирования опорных сигналов, являющихся соответственно синфазными и квадратурными выходами опорного сигнала, которые соединены с соответствующими им L-1 третьими и L-1 четвертыми входами блока корреляции, L-1 первых дополнительных выходов блока управления, являющихся сигналами управления длительностью интервала когерентных накоплений величин взаимной корреляции, которые соединены с соответствующими им L-1 пятыми входами блока корреляции, коммутатор 19, блок вычисления модулей комплексных величин взаимной корреляции 20. блок сравнения с порогом 21, первое 22 и второе 23 оперативные запоминающие устройства, блок выделения групп комплексных величин взаимной корреляции 24, блок коррекции фазы 25 и блок обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей 26, при этом 2L выходов блока корреляции 7, формирующего на этих выходах сигналы L комплексных величин взаимной корреляции, соединены с соответствующими им 2L первыми входами коммутатора 19, второй вход коммутатора 19 и первый вход второго оперативного запоминающего устройства 23 объединены и соединены с четвертым выходом блока управления 12, формирующего на этом выходе управляющий сигнал коммутации последовательностью записи L комплексных величин взаимной корреляции, блок управления 12, формирующий на пятом выходе управляющий сигнал, определяющий интервал записи и считывания величин взаимной корреляции, соединен пятым выходом с первым входом первого оперативного запоминающего устройства 22 и вторым входом второго оперативного запоминающего устройства 23, второй вход первого оперативного запоминающего устройства 22 и вход блока вычисления модулей комплексных величин взаимной корреляции 20 объединены и соединены с выходом коммутатора 19, выход блока вычисления модулей комплексных величин взаимной корреляции 20, соединен со входом блока сравнения с порогом 21, блок сравнения с порогом 21, на выходе которого сформирован сигнал превышения заданного значения порога, соединен со вторым входом блока управления 12, шестой выход блока управления 12 соединен с объединенными третьими входами первого 22 и второго 23 запоминающих устройств, первое оперативное запоминающее устройство 22, формирующее на первом и втором выходах J выделенных комплексных величин взаимной корреляции, соединено соответственно с первым и вторым входами блока выделения групп комплексных величин взаимной корреляции 24, второе запоминающее устройство 23, формирующее на выходе сигнал о номерах J выделенных комплексных величин взаимной корреляции, соединено с третьим входом блока выделения групп комплексных величин взаимной корреляции 24, блок выделения групп комплексных величин взаимной корреляции 24, формирующий на первом и втором выходах выделенные группы комплексных величин взаимной корреляции, соединен соответственно с первым и вторым входами блока коррекции фазы 25 и первым и вторым входами блока обнаружения одиночных сигналов лучей 11, на третьем выходе - выделенные независимые комплексные величины взаимной корреляции, соединен с третьим входом блока обнаружения одиночных сигналов лучей 11, на четвертом выходе - сигнал, определяющий интервал поступления каждой группы скорректированных комплексных величин взаимной корреляции, соединен с первым входом блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей 26, на пятом выходе - сигнал о временных сдвигах групп скорректированных комплексных величин взаимной корреляции, соединен со вторым входом блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей 26 и третьим входом блока управления 12, блок коррекции фазы 25, формирующий на выходе скорректированные величины выделенных групп комплексных величин взаимной корреляции, соединен с третьим входом блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей 26, первый выход блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей 26, формирующего на первом выходе сигнал о размере кластера сигналов лучей, является вторым выходом устройства, на втором выходе - сигнал о временном положении кластера сигналов лучей, является третьим выходом устройства, на третьем выходе - сигнал, определяющий временной интервал обработки группы величин взаимной корреляции, соединен с четвертым входом блока управления 12, седьмой выход блока управления 12 соединен с четвертым входом блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей 26. The inventive device search for a multi-beam broadband signal (Fig. 4) contains an antenna 1, a receiver 2, a block for generating reference signals 3, a correlation unit 7, a control unit 12 and a unit for detecting single beam signals 11, the output of the antenna 1 is connected to the input of the receiver 2, the first and the second outputs of the receiver 2 are connected respectively to the first and second inputs of the correlation block 7, while the first and second inputs of the correlation block 7 are respectively in-phase and quadrature inputs, forming the information input of the correlation block 7, third the first and fourth inputs of the correlation block 7, which are respectively in-phase and quadrature inputs of the reference signal of the correlation block, are connected respectively to the first and second outputs of the block for generating the reference signals 3, the fifth input of the correlation block 7, which is the control input, is connected respectively to the first output of the control unit 12 forming at this output a control signal for the duration of the interval of coherent accumulations of cross-correlation values, the first input of the control unit 12 is connected to the output of the detection unit about beam signals 11, the second output of the control unit 12, forming a control signal for shifting the reference signals at this output, is connected to the input of the block for generating the reference signals 3, the third output of the control unit 12, which generates a signal determining the temporary position of the single beam signal at the third output, is the first output of the device according to the invention introduced: L-1 first and L-1 second additional outputs of the block forming the reference signals, which are respectively in-phase and quadrature outputs of the reference a signal that is connected to the corresponding L-1 third and L-1 fourth inputs of the correlation unit, L-1 of the first additional outputs of the control unit, which are control signals for the duration of the interval of coherent accumulations of cross-correlation values, which are connected to their corresponding L-1 fifth inputs correlation unit, switch 19, unit for calculating modules of complex cross-correlation values 20. unit for comparison with threshold 21, first 22 and second 23 random access memory, unit for identifying complex groups led mutual correlation 24, a phase correction block 25, and a block for detecting and evaluating the size of the cluster of beam signals 26, while the 2L outputs of the correlation unit 7, which generates signals L of the complex cross-correlation values at these outputs, are connected to the corresponding 2L first inputs of the switch 19, the second the input of the switch 19 and the first input of the second random access memory 23 are combined and connected to the fourth output of the control unit 12, forming at this output a control switching signal by the recording sequence L complex of mutual cross-correlation values, the control unit 12, which generates a control signal at the fifth output defining the interval for recording and reading cross-correlation values, is connected by the fifth output to the first input of the first random access memory 22 and the second input of the second random access memory 23, the second input of the first random access memory devices 22 and the input of the unit for calculating the modules of the complex values of the cross-correlation 20 are combined and connected to the output of the switch 19, the output of the unit for calculating the modules complex values of cross-correlation 20, connected to the input of the comparison unit with a threshold 21, a comparison unit with a threshold 21, the output of which generates a signal for exceeding a predetermined threshold value, connected to the second input of the control unit 12, the sixth output of the control unit 12 is connected to the combined third inputs of the first 22 and the second 23 storage devices, the first random access memory 22, forming on the first and second outputs J selected complex cross-correlation values, is connected respectively with the first and second m inputs of the block allocation of groups of complex values of mutual correlation 24, the second storage device 23, which generates an output signal about the numbers J selected complex values of mutual correlation, is connected to the third input of the block selection of groups of complex values of mutual correlation 24, the block selection of groups of complex values of cross correlation 24 forming the selected groups of complex cross-correlation values at the first and second outputs is connected respectively to the first and second inputs of the phase correction block 25 and the first and the second inputs of the unit for detecting single signals of rays 11, at the third output, the selected independent complex values of mutual correlation, connected to the third input of the unit for detecting single signals of rays 11, at the fourth output, a signal that determines the interval of arrival of each group of adjusted complex values of cross-correlation, connected to the first input of the block for detecting and estimating the size of the cluster of ray signals 26, at the fifth output, a signal about the time shifts of the groups of adjusted complex quantities mutually correlation, is connected to the second input of the detection and estimation unit for the cluster of ray signals 26 and the third input of the control unit 12, the phase correction unit 25, which generates the adjusted values of the selected groups of complex cross-correlation values at the output, is connected to the third input of the detection and evaluation unit of the cluster size ray signals 26, the first output of the detection and estimation unit for the cluster of ray signals 26, which forms a signal about the size of the cluster of ray signals at the first output, is the second output of the device, the second output is a signal about the temporary position of the cluster of ray signals, is the third output of the device, at the third output is a signal that determines the processing time interval for the group of cross-correlation values, connected to the fourth input of the control unit 12, the seventh output of the control unit 12 is connected to the fourth input of the detection unit and estimating the cluster size of the beam signals 26.
Блок корреляции 7 (фиг.5) для заявляемого устройства поиска многолучевого широкополосного сигнала содержит L квадратурных корреляторов 41-4L и соответственно каждому квадратурному коррелятору первый и второй когерентные аккумуляторы соответственно 51-5L-61-6L, первые входы L квадратурных корреляторов 41-4L, объединены, образуя первый синфазный вход блока корреляции 7, вторые входы L квадратурных корреляторов 41-4L объединены, образуя второй квадратурный вход блока корреляции 7, третий вход каждого из L квадратурных корреляторов 41-4L образует третьи синфазные входы опорных сигналов блока корреляции, четвертый вход каждого из L квадратурных корреляторов 41-4L образует четвертые квадратурные входы опорных сигналов блока корреляции 7, первый выход каждого, из L, квадратурного коррелятора 41-4L соединен со вторым входом первого когерентного аккумулятора, соответствующего данному квадратурному коррелятору, второй выход каждого, из L, квадратурного коррелятора 41-4L соединен со вторым входом второго когерентного аккумулятора, соответствующего данному квадратурному коррелятору, первые входы L первых когерентных аккумуляторов 51-5L и первые входы L вторых когерентных аккумуляторов 61-6L объединены, образуя пятый вход блока корреляции 7, выходы L первых когерентных аккумуляторов 51-5L и выходы L вторых когерентных аккумуляторов 61-6L образуют 2L выходов блока корреляции 7.The correlation block 7 (Fig. 5) for the inventive multi-beam broadband signal search device contains L quadrature correlators 4 1 -4 L and, respectively, each quadrature correlator, the first and second coherent batteries, respectively 5 1 -5 L -6 1 -6 L , the first inputs L quadrature correlators 4 1 -4 L are combined, forming the first in-phase input of the correlation block 7, the second inputs of L quadrature correlators 4 1 -4 L are combined, forming the second quadrature input of the correlation block 7, the third input of each of L quadrature correlators 4 1 -4 L form a third-phase reference signal inputs of the correlation unit, the fourth input of each of the L correlators quadrature April 1 -4 L forms a fourth quadrature inputs a reference signal correlation unit 7, the first output of each of L, quadrature correlator April 1 -4 L connected to the second input of the first coherent battery corresponding to a given quadrature correlator, the second output of each of L, a quadrature correlator 4 1 -4 L is connected to the second input of the second coherent battery corresponding to this quadrature correlator , the first inputs L of the first coherent batteries 5 1 -5 L and the first inputs L of the second coherent batteries 6 1 -6 L are combined to form the fifth input of the correlation block 7, the outputs L of the first coherent batteries 5 1 -5 L and the outputs L of the second coherent batteries 6 1 -6 L form 2L correlation unit 7 outputs.
Блок формирования опорных сигналов 3 (фиг.6) для заявляемого устройства поиска многолучевого широкополосного сигнала содержит генератор псевдослучайных последовательностей 29 (ГПСП) и первую 27 и вторую 28 линии задержки, при этом вход ГПСП 29 является входом блока формирования опорных сигналов 3, первый выход ГПСП 29, формирующего на этом выходе синфазный опорный сигнал, соединен со входом первой 27 линии задержки, второй выход ГПСП 29, формирующего на этом выходе квадратурный опорный сигнал, соединен со входом второй 28 линии задержки, выходы первой 27 и второй 28 линий задержки являются выходами блока формирования опорных сигналов 3, соответственно синфазными и квадратурными выходами сформированных L опорных сигналов, сдвинутых относительно друг друга на один элемент ПСП или менее. The reference signal generating unit 3 (FIG. 6) for the inventive multi-beam broadband signal search device comprises a pseudo-random sequence generator 29 (GPS) and a first 27 and second 28 delay line, the input of the
Блок обнаружения одиночных сигналов лучей 11 (фиг.7) для заявляемого устройства поиска многолучевого широкополосного сигнала содержит последовательно соединенные узел вычисления модуля 8, некогерентный аккумулятор 9 и узел вычисления порога 10, выход которого является выходом блока обнаружения одиночных сигналов лучей 11, второй вход некогерентного аккумулятора 9 является третьим входом блока обнаружения одиночных сигналов лучей 11, а первый и второй входы узла вычисления модуля 8 являются соответственно первым и вторым входами блока обнаружения одиночных сигналов лучей 11. The unit for detecting single signals of beams 11 (Fig. 7) for the inventive device for searching for a multi-beam broadband signal contains serially connected unit for calculating
Блок выделения групп комплексных величин взаимной корреляции 24 (фиг.8) для заявляемого устройства поиска многолучевого широкополосного сигнала содержит первый 30, второй 31, третий 32 и четвертый 33 регистры и узел сравнения 34, при этом входы первого 30, второго 31 и третьего 32 регистров являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока выделения групп комплексных величин взаимной корреляции 24, выходы первого 30 и второго 31 регистров являются соответственно первым и вторым выходами блока выделения групп комплексных величин взаимной корреляции 24, выход третьего 32 регистра соединен с первым входом узла сравнения 34 и входом четвертого 33 регистра, выход четвертого 33 регистра соединен со вторым входом узла сравнения 34 и является пятым выходом блока выделения групп комплексных величин взаимной корреляции 24, первый и второй выходы узла сравнения 34 являются соответственно четвертым и третьим выходами блока выделения групп комплексных величин взаимной корреляции 24. The unit for selecting groups of complex cross-correlation values 24 (Fig. 8) for the inventive search device for a multi-beam broadband signal contains the first 30, second 31, third 32 and fourth 33 registers and a comparison node 34, while the inputs of the first 30, second 31 and third 32 registers are respectively the first, second and third inputs of the unit for allocating groups of complex values of
Блок коррекции фазы 25 (фиг.9) для заявляемого устройства поиска многолучевого широкополосного сигнала содержит последовательно соединенные узел оценки фазы величин взаимной корреляции 35 и перемножитель 36, при этом первые входы узла оценки фазы величин взаимной корреляции 35 и перемножителя 36 объединены, образуя первый вход блока коррекции фазы 25, вторые входы узла оценки фазы величин взаимной корреляции 35 и перемножителя 36 объединены, образуя второй вход блока коррекции фазы 25, выход перемножителя 36 является выходом блока коррекции фазы 25. The phase correction block 25 (Fig. 9) for the inventive multi-beam broadband signal search device comprises series-connected cross-correlation
Блок обнаружения и оценки кластера сигналов лучей 26 (фиг.10) для заявляемого способа обнаружения и оценки кластера сигналов лучей содержит узел вычисления модулей сумм комплексных величин взаимной корреляции 39 и узел выбора максимума 42, согласно изобретению дополнительно введены: последовательно соединенные первое оперативное запоминающее устройство 37 и интегратор 38, узел вычисления отношения модулей сумм комплексных величин взаимной корреляции к значениям порога 40, второе оперативное запоминающее устройство 41, узел управления 43, узел вычисления порога 44, первый 45 и второй 45 регистры, первый 46 и второй 47 сумматоры, при этом: первый вход первого оперативного запоминающего устройства 37 является третьим входом блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей 26, вход узла вычисления модулей сумм комплексных величин взаимной корреляции 39 соединен с выходом интегратора, выход узла вычисления модулей сумм комплексных величин взаимной корреляции 39 соединен с первым входом узла вычисления отношения модулей сумм комплексных величин взаимной корреляции к значениям порога 40, выход которого соединен с первым входом второго оперативного запоминающего устройства 41, второй, третий и четвертый входы второго оперативного запоминающего устройства 41 соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами узла управления 43, первый, второй и третий выходы второго оперативного запоминающего устройства 41 соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами узла выбора максимума 42, первый выход которого является первым выходом блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей 26, второй выход узла выбора максимума 42 соединен с первым входом первого сумматора 46, выход которого является вторым выходом блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей 26, второй вход первого сумматора 46 соединен с выходом второго сумматора, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого 45 и второго 48 регистров, вход второго регистра 48 является четвертым входом блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей 26, первый вход первого регистра 45 и вход узла управления 43 объединены, образуя первый вход блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей 26, второй вход первого регистра 45 является вторым входом блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей 26, четвертый выход узла управления 43 соединен со вторым входом первого оперативного запоминающего устройства 37, пятый выход узла управления 43 соединен со входом узла вычисления порога 44, выход которого соединен со вторым входом узла вычисления отношения модулей сумм комплексных величин взаимной корреляции к значениям порога 40, шестой выход узла управления 43 является третьим выходом блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей 26. The unit for detecting and evaluating the cluster of ray signals 26 (Fig. 10) for the inventive method for detecting and evaluating the cluster of ray signals contains a node for calculating modules of the sums of complex cross-correlation values 39 and a node for selecting a maximum of 42, according to the invention, the following are additionally introduced: serially connected first random access memory 37 and integrator 38, a node for calculating the ratio of modules of sums of complex cross-correlation values to threshold values 40, a second random access memory 41, a control node 43, a node threshold calculations 44, the first 45 and second 45 registers, the first 46 and second 47 adders, wherein: the first input of the first random access memory 37 is the third input of the ray signal cluster cluster size detection and estimation unit 26, the input of the node for calculating the modules of the sums of complex cross-correlation values 39 is connected to the output of the integrator, the output of the node for computing the modules of the sums of the complex cross-correlation values 39 is connected to the first input of the node for computing the ratio of the modules of the sums of the cross-correlation complex values to Horog 40, the output of which is connected to the first input of the second random access memory 41, the second, third and fourth inputs of the second random access memory 41 are connected respectively to the first, second and third outputs of the control unit 43, the first, second and third outputs of the second random access memory 41 connected respectively to the first, second, and third inputs of the maximum selection node 42, the first output of which is the first output of the detection and estimation unit for the cluster of ray signals 26, the second the stroke of the maximum selection unit 42 is connected to the first input of the first adder 46, the output of which is the second output of the ray signal cluster cluster detection and estimation unit 26, the second input of the first adder 46 is connected to the output of the second adder, the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of the first 45 and the second 48 registers, the input of the second register 48 is the fourth input of the detection and estimation unit for the cluster of ray signals 26, the first input of the first register 45 and the input of the control unit 43 are combined to form the first input d of the detection unit and estimating the size of the cluster of beam signals 26, the second input of the first register 45 is the second input of the unit for detecting and evaluating the size of the cluster of beam signals 26, the fourth output of the control unit 43 is connected to the second input of the first random access memory 37, the fifth output of the control unit 43 is connected with the input of the node for calculating the threshold 44, the output of which is connected to the second input of the node for calculating the ratio of the modules of the sums of the complex values of cross-correlation to the values of the threshold 40, the sixth output of the control node 43 is is the third output of the block for detecting and estimating the size of the cluster of ray signals 26.
Блок управления 12 (фиг.11) для заявляемого устройства поиска многолучевого широкополосного сигнала содержит сдвиговый регистр 49, первый 50, второй 51, третий 52 и четвертый 53 счетчики, первый 54, второй 55, третий 56, четвертый 57 и пятый 58 логические элементы "И", умножитель 59, первый 60 и второй 61 логические элементы "ИЛИ", первый 62 и второй 63 триггеры, инвертор 64, сумматор 65, регистр 66, генератор тактовых импульсов 67, при этом L первых выходов сдвигового регистра 49 являются соответственно первыми выходами блока управления 12, второй выход сдвигового регистра 49 является вторым выходом блока управления и соединен объединенными первыми входами первого логического элемента; "И" 60 и первого триггера 62, вход сдвигового регистра 49 объединен со входом третьего счетчика 52 и соединен с выходом первого счетчика 50, вход первого счетчика 50, первый вход первого логического элемента "И" 54 и первый вход пятого логического элемента "И" 58 объединены и соединены с выходом генератора тактовых импульсов 67, вход второго счетчика 51 соединен с выходом первого логического элемента "И" 54, первый выход второго счетчика 51 является четвертым выходом блока управления 12, а второй выход второго счетчика 51 соединен со вторым входом первого триггера 62 и вторым входом первого логического элемента "ИЛИ" 60, выход первого триггера 62 соединен с объединенными входом инвертора 64, первым входом третьего логического элемента "И" 56 и вторым входом первого логического элемента "И" 54 и является пятым выходом блока управления 12, выход инвертора 64 соединен с первым входом второго логического элемента "ИЛИ" 61, второй вход которого объединен со вторым входом пятого логического элемента "И" и соединен с выходом третьего логического элемента "И" 56, второй вход третьего логического элемента "И" 56 является вторым входом блока управления 12, первый вход сумматора 65 является третьим входом блока управления 12, выход сумматора соединен со входом регистра 66, выход которого соединен с первым входом четвертого логического элемента "И" 57, выход которого является третьим выходом блока управления 12, второй вход четвертого логического элемента "И" 57 является первым входом блока управления 12, выход третьего счетчика 52 соединен со входом умножителя 59, выход которого соединен со вторым входом сумматора 65 и является седьмым выходом блока управления 12, выход второго логического элемента "И" 55 является шестым выходом блока управления 12, первый вход второго логического элемента "И" 55 соединен с выходом второго логического элемента "ИЛИ" 61, второй вход второго логического элемента "И" 55 соединен с первым выходом четвертого счетчика 53, второй выход которого соединен с первым входом второго триггера 63, второй вход второго триггера 63 объединен с первым входом четвертого счетчика 53 и соединен с выходом первого логического элемента "ИЛИ" 60, выход второго триггера 63 соединен с третьим входом пятого логического элемента "И" 58, четвертый вход которого является четвертым входом блока управления 12, выход пятого логического элемента "И" 58 соединен со вторым входом четвертого счетчика 53. The control unit 12 (Fig.11) for the inventive device search for multipath broadband signal contains a shift register 49, first 50, second 51, third 52 and fourth 53 counters, first 54, second 55, third 56, fourth 57 and fifth 58 logic gates " AND, multiplier 59, first 60 and second 61 logic gates OR, first 62 and second 63 triggers, inverter 64, adder 65, register 66, clock generator 67, while L first outputs of the shift register 49 are respectively the first outputs control unit 12, the second output of the shift reg tra 49 is a second output of the control unit and is connected to the combined first inputs of the first NAND gate; "And" 60 and the first trigger 62, the input of the shift register 49 is combined with the input of the third counter 52 and connected to the output of the first counter 50, the input of the first counter 50, the first input of the first logical element "And" 54 and the first input of the fifth logical element "And" 58 are combined and connected to the output of the clock generator 67, the input of the second counter 51 is connected to the output of the first logic element “I” 54, the first output of the second counter 51 is the fourth output of the control unit 12, and the second output of the second counter 51 is connected to the second input of the first igger 62 and the second input of the first OR gate 60, the output of the first trigger 62 is connected to the combined input of the inverter 64, the first input of the third AND gate 56 and the second input of the first AND gate 54 and is the fifth output of the control unit 12 , the output of the inverter 64 is connected to the first input of the second logical element "OR" 61, the second input of which is combined with the second input of the fifth logical element "AND" and connected to the output of the third logical element "AND" 56, the second input of the third logical element "AND" 56 yavl is the second input of the control unit 12, the first input of the adder 65 is the third input of the control unit 12, the output of the adder is connected to the input of the register 66, the output of which is connected to the first input of the fourth logical element "AND" 57, the output of which is the third output of the control unit 12, the second the input of the fourth logical element "AND" 57 is the first input of the control unit 12, the output of the third counter 52 is connected to the input of the multiplier 59, the output of which is connected to the second input of the adder 65 and is the seventh output of the control unit 12, the output of the second AND gate 55 is the sixth output of the control unit 12, the first input of the second AND gate 55 is connected to the output of the second OR gate 61, the second input of the second AND gate 55 is connected to the first output of the fourth counter 53, the second output of which is connected to the first input of the second trigger 63, the second input of the second trigger 63 is combined with the first input of the fourth counter 53 and connected to the output of the first logical element "OR" 60, the output of the second trigger 63 is connected to the third input of the fifth the AND gate 58, the fourth input of which is the fourth input of the control unit 12, the output of the fifth AND gate 58 is connected to the second input of the fourth counter 53.
Реализуют заявляемый способ поиска многолучевого широкополосного сигнала на устройстве, блок-схема которого показана на фиг.4. Implement the inventive method of searching for a multipath broadband signal on the device, a block diagram of which is shown in figure 4.
Входной сигнал из антенны 1 поступает в приемник 2, который его усиливает, фильтрует, преобразует на видеочастоту и преобразует в цифровую форму. Цифровые отсчеты синфазной и квадратурной составляющей сигнала с приемника 2 поступают на первый синфазный и второй квадратурный входы блока корреляции 7, образуя информационный вход блока 7. The input signal from the
Блок формирования опорных сигналов 3 формирует L синфазных и L квадратурных опорных сигналов, сдвинутых относительно друг друга на один элемент ПСП или менее, эти сигналы поступают соответственно на третьи и четвертые входы блока корреляции 7. The block for generating the reference signals 3 generates L in-phase and L quadrature reference signals shifted relative to each other by one element of the SRP or less, these signals are supplied respectively to the third and fourth inputs of the correlation block 7.
Блок управления 12 формирует управляющий сигнал интервалом когерентных накоплений величин взаимной корреляции соответственно для синфазной и квадратурной составляющих сигнала, который поступает с первого выхода блока управления 12 на пятый вход блока корреляции 7. The control unit 12 generates a control signal with an interval of coherent accumulations of cross-correlation values for the in-phase and quadrature components of the signal, which comes from the first output of the control unit 12 to the fifth input of the correlation unit 7.
Блок корреляции 7, содержащий L параллельных квадратурных корреляторов 41-4L (фиг. 5), каждый из которых представляет собой канал обнаружения сигналов лучей, вычисляет комплексные величины взаимной корреляции между сигналом, поступающим из приемника 2 и L опорными сигналами, образуя, таким образом на выходе, L комплексных величин взаимной корреляции (2L выходов).Correlation unit 7, containing L parallel quadrature correlators 4 1 -4 L (Fig. 5), each of which is a channel for detecting beam signals, calculates the complex values of the cross-correlation between the signal coming from receiver 2 and L reference signals, forming, thus way of output, L complex cross-correlation values (2L outputs).
Выходные сигналы с блока корреляции 7 поступают на первые входы коммутатора 19. The output signals from the correlation unit 7 are supplied to the first inputs of the
С помощью коммутатора 19, блока вычисления модулей комплексных величин взаимной корреляции 20, блока сравнения с порогом 21 и блока управления 12, из L комплексных величин взаимной корреляции выделяют Q комплексных величин взаимной корреляции, модуль которых превышает заданное значение порога и записывают их в первое оперативное запоминающее устройство 22 (ОЗУ). Using a
С помощью блока управления 12 определяют номера выделенных Q комплексных величин взаимной корреляции, которые равны номерам каналов обнаружения (квадратурным корреляторам) блока корреляции 7, на выходе которых они получены и записывают их во второе оперативное запоминающее устройство 23 (ОЗУ). Using the control unit 12, the numbers of the allocated Q complex cross-correlation values are determined, which are equal to the numbers of the detection channels (quadrature correlators) of the correlation unit 7, at the output of which they are received and write them to the second random access memory 23 (RAM).
Блок управления 12 формирует управляющий сигнал, который поступает с пятого выхода на второй вход второго оперативного запоминающего устройства 23 (ОЗУ) и первый вход первого оперативного запоминающего устройства 22. По этому управляющему сигналу ОЗУ 22 записывает комплексные величины взаимной корреляции, ОЗУ 23 записывает номера выделенных Q комплексных величин взаимной корреляции. The control unit 12 generates a control signal, which comes from the fifth output to the second input of the second random access memory 23 (RAM) and the first input of the first random access memory 22. According to this control signal, the RAM 22 records the complex cross-correlation values, the
Затем Q комплексных величин взаимной корреляции, а также номера этих величин, считываются из ОЗУ 22 и ОЗУ 23 соответственно и поступают на блок выделения групп комплексных величин взаимной корреляции 24. Then Q complex values of cross-correlation, as well as the numbers of these values, are read from RAM 22 and
В блоке выделения групп комплексных величин взаимной корреляции 24 из Q комплексных величин взаимной корреляции выделяют смежные комплексные величины взаимной корреляции, сдвинутые по времени относительно друг друга на один чип или менее чипа. Полученные группы комплексных величин взаимной корреляции поступают с первого и второго выходов блока 24 соответственно на первый и второй входы блока коррекции фазы 25 и первый и второй входы блока обнаружения одиночных сигналов лучей 11. In the unit for separating groups of complex cross-correlation values 24 from Q complex cross-correlation values, adjacent complex cross-correlation values separated in time relative to each other by one chip or less of the chip are extracted. The obtained groups of complex values of cross-correlation come from the first and second outputs of
С третьего выхода блока выделения групп комплексных величин взаимной корреляции 24 на третий вход блока обнаружения одиночных сигналов лучей 11 поступают независимые комплексные величины взаимной корреляции, которые сдвинуты относительно выделенных групп смежных комплексных величин взаимной корреляции более чем на чип, и синхросигнал для выполнения обработки этих величин в блоке обнаружения одиночных сигналов. From the third output of the unit for identifying groups of complex cross-correlation values 24 to the third input of the unit for detecting single signals of
Выделенные группы комплексных величин взаимной корреляции поступают в блок коррекции фазы 25. The selected groups of complex cross-correlation values are sent to the phase correction block 25.
С четвертого и пятого выходов блока выделения групп комплексных величин взаимной корреляции 24 на первый и второй входы блока обнаружения кластеров сигналов лучей 26 поступает сигнал, определяющий интервал поступления каждой группы комплексных величин взаимной корреляции и сигнал о временных сдвигах группы скорректированных комплексных величин взаимной корреляции. From the fourth and fifth outputs of the unit for identifying groups of complex cross-correlation values 24, a signal is received at the first and second inputs of the unit for detecting clusters of ray signals 26, which determines the arrival interval of each group of complex cross-correlation values and a signal about the time shifts of the group of adjusted complex cross-correlation values.
В блоке 25 в каждой группе комплексных величин взаимной корреляции выполняют коррекцию фазы каждой комплексной величины взаимной корреляции. Коррекцию фазы каждой комплексной величины взаимной корреляции выполняют, например, путем умножения на комплексную величину с модулем, равным единице, и с фазой, равной оценке фазы комплексной величины взаимной корреляции, взятой с противоположным знаком. Скорректированные величины поступают на блок обнаружения и оценки размера кластеров сигналов лучей 26. In block 25, in each group of complex cross-correlation values, phase correction of each complex cross-correlation value is performed. The phase correction of each complex cross-correlation value is performed, for example, by multiplying by the complex value with a modulus equal to one and with a phase equal to the phase estimate of the complex cross-correlation value taken with the opposite sign. The adjusted values are sent to the unit for detecting and evaluating the size of the clusters of ray signals 26.
Блок 26 выполняет обнаружение кластеров сигналов лучей и определяет временное положение обнаруженного кластера сигналов лучей, на выходе формирует два выходных сигнала: с первого выхода поступает сигнал о размере обнаруженного кластера сигналов лучей, а со второго выхода - сигнал о временном положении обнаруженного кластера сигналов лучей.
Блок управления 12 формирует управляющие сигналы для блока корреляции 7, блока формирования опорных сигналов 3, коммутатора 19, первого 22 и второго 23 оперативных запоминающих устройств (ОЗУ) и блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей 26 и обеспечивает совместную работу всех блоков устройства для выполнения поставленной задачи. The control unit 12 generates control signals for the correlation unit 7, the reference
Для лучшего понимания работы заявляемого устройства поиска многолучевого широкополосного сигнала рассмотрим подробнее работу блоков, входящих в структуру этого устройства. Блок-схемы этих устройств приведены как примеры для реализации заявляемого устройства. For a better understanding of the operation of the inventive device search for a multipath broadband signal, let us consider in more detail the operation of the blocks included in the structure of this device. The block diagrams of these devices are given as examples for implementing the inventive device.
Для формирования L комплексных величин взаимной корреляции блок корреляции 7 содержит L квадратурных корреляторов 41-4L (фиг.5), каждый из которых представляет собой канал обнаружения сигнала луча. Каждому квадратурному коррелятору 41-4L соответствует первый и второй когерентные аккумуляторы соответственно 51-5L и 61-6L, которые по управляющему сигналу с блока 12 осуществляют когерентное накопление величин взаимной корреляции соответственно для синфазной и квадратурной составляющих сигнала.To form L complex cross-correlation values, the correlation unit 7 contains L quadrature correlators 4 1 -4 L (Fig. 5), each of which represents a beam signal detection channel. Each quadrature correlator 4 1 -4 L corresponds to the first and second coherent batteries, respectively, 5 1 -5 L and 6 1 -6 L , which, according to the control signal from block 12, coherently accumulate cross-correlation values for the in-phase and quadrature components of the signal, respectively.
По поступившим сигналам блок корреляции 7 вычисляет комплексные величины взаимной корреляции между сигналом, поступающим из приемника 2 и L опорными сигналами, накапливает их на установленном интервале накопления, получая на выходе L комплексных величин взаимной корреляции. According to the received signals, the correlation unit 7 calculates the complex values of the cross-correlation between the signal coming from the receiver 2 and L reference signals, accumulates them on the set accumulation interval, receiving at the output L the complex values of the mutual correlation.
Для вычисления L комплексных величин взаимной корреляции необходимо сформировать L синфазных и L квадратурных опорных сигналов, поэтому целесообразно выполнить блок формирования опорных сигналов 3 как показано на фиг.6. ГПСП 29 формирует соответственно синфазный и квадратурный опорные сигналы и подает соответственно на входы первой 27 и второй 28 линий задержки. Первая 27 линия задержки формирует на выходах L синфазных опорных сигналов, а вторая 28 линия задержки - L квадратурных опорных сигналов, которые являются синфазными и квадратурными опорными сигналами блока 3. To calculate the L complex values of the cross-correlation, it is necessary to form L in-phase and L quadrature reference signals, therefore, it is advisable to perform the block forming the reference signals 3 as shown in Fig.6. The
Блок обнаружения одиночных сигналов лучей 11 (фиг.6) может быть выполнен различным образом. Например, может быть выполнен так же, как и в прототипе. Схема этого устройства выполнена таким образом, что позволяет обнаруживать сигналы лучей, но не способна обнаруживать кластеры лучей сигналов, и не выполняет оценку размера кластера сигналов лучей. Поэтому авторы сознательно не изменили структуру этого блока, оставив блок-схему прежней, изменили связи (сигналы, поступающие на входы этого блока), настроив работу блока таким образом, чтобы он осуществлял обнаружение одиночных сигналов лучей. Поэтому блок 11 упомянут в ограничительной части формулы (это общий признак с прототипом), а связи - первый, второй и третий входы, соединенные соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока 24 являются новыми, они включены в отличительную часть формулы изобретения. The detection unit of single signals of the rays 11 (Fig.6) can be performed in various ways. For example, can be performed in the same way as in the prototype. The circuit of this device is designed in such a way that it allows to detect ray signals, but is not able to detect clusters of ray signals, and does not evaluate the size of the cluster of ray signals. Therefore, the authors deliberately did not change the structure of this block, leaving the block diagram the same, changed the connections (signals arriving at the inputs of this block), adjusting the operation of the block so that it would detect single beam signals. Therefore, the
Блок обнаружения одиночных сигналов лучей выполнен в виде последовательно включенных блоков вычисления модуля 8, некогерентного аккумулятора 9 и узла вычисления порога. Синхросигнал с блока выделения групп комплексных величин взаимной корреляции 24 определяет моменты времени, в которые необходимо выполнять сравнение с порогом. The unit for detecting single beam signals is made in the form of series-connected blocks for calculating the
В блоке выделения групп комплексных величин взаимной корреляции 24 (фиг. 8) входные синфазная и квадратурная составляющие величины взаимной корреляции (Q выделенных комплексных величин взаимной корреляции), а также номер последующей величины, который равен номеру канала обнаружения (квадратурного коррелятора) блока корреляции 7, на выходе которого получена эта величина, записываются в регистры 30-32. In the unit for identifying groups of complex cross-correlation values 24 (Fig. 8), the input in-phase and quadrature components of the cross-correlation value (Q of the selected complex cross-correlation values), as well as the number of the subsequent value, which is equal to the number of the detection channel (quadrature correlator) of the correlation block 7, the output of which this value is obtained, are recorded in registers 30-32.
Входные синфазная и квадратурная составляющие величины взаимной корреляции с выходов регистров первого 30 и второго 31 регистров поступают на выход блока 24. The input in-phase and quadrature components of the cross-correlation value from the outputs of the registers of the first 30 and second 31 registers are fed to the output of
При записи в регистры 30-32 последующей величины взаимной корреляции ее номер перезаписывается в четвертый регистр 33, а в третий регистр 32 записывается номер "новой" последующей величины. Таким образом, в одном регистре 33 записан номер текущей величин взаимной корреляции, а в другом 32 - последующей. Выходные сигналы этих регистров 32 и 33 сравниваются в узле сравнения 34. Если номера отличаются на единицу, то узел сравнения 34 формирует сигнал, определяющий интервал поступления группы комплексных величин взаимной корреляции. В противном случае - синхросигнал для блока обнаружения одиночных сигналов (признак одиночного сигнала лучей). When recording in registers 30-32 of the subsequent cross-correlation value, its number is overwritten in the fourth register 33, and the number of the "new" subsequent value is recorded in the third register 32. Thus, in one register 33, the number of the current cross-correlation values is recorded, and in the other 32, the next. The output signals of these registers 32 and 33 are compared in the comparison node 34. If the numbers differ by one, then the comparison node 34 generates a signal that determines the interval of receipt of the group of complex cross-correlation values. Otherwise, a clock signal for a single signal detection unit (sign of a single beam signal).
Номера текущих величин взаимной корреляции, сигнал, определяющий интервал поступления группы комплексных величин взаимной корреляции и синхросигнал для блока обнаружения одиночных сигналов (признак одиночного сигнала лучей) поступают на выходы блока 24. The numbers of the current cross-correlation values, a signal defining the arrival interval of the group of complex cross-correlation values and a clock signal for the single signal detection unit (sign of a single beam signal) are supplied to the outputs of
В блоке коррекции фазы 25 (фиг.9) выходные сигналы с блока выделения групп комплексных величин взаимной корреляции 24 поступают на объединенные первые и вторые входы узла оценки фазы величин взаимной корреляции 35 и перемножителя 36. В узле 35 выполняется оценка фазы величины взаимной корреляции. Полученная оценка фазы величины взаимной корреляции поступает на третий вход перемножителя 36. В перемножителе 36 эта величина умножается на комплексную величину с модулем, равным единице, и с фазой, равной оценке фазы комплексной величины взаимной корреляции, взятой с противоположным знаком. Полученное значение поступает на третий вход блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей 26. In the phase correction unit 25 (Fig. 9), the output signals from the unit for allocating groups of complex cross-correlation values 24 are fed to the combined first and second inputs of the phase estimation unit of the cross-correlation values 35 and the multiplier 36. In the
Рассмотрим подробнее работу блока обнаружения и оценки размера кластеров сигналов лучей 26 (фиг.10), так как этот блок в составе заявляемого устройства поиска многолучевого широкополосного сигнала выполняет обнаружение и оценку размера кластера сигналов лучей, т.е. реализует второй заявляемый способ в заявляемой группе изобретений. Этот блок полностью реализует все признаки второго заявляемого способа, отличается новизной и неочевидностью решения задачи. Let us consider in more detail the operation of the unit for detecting and estimating the size of clusters of ray signals 26 (Fig. 10), since this block, as part of the inventive device for searching for a multi-beam broadband signal, detects and estimates the size of the cluster of ray signals, i.e. implements the second claimed method in the claimed group of inventions. This unit fully implements all the features of the second proposed method, is distinguished by the novelty and non-obviousness of the solution to the problem.
В блоке обнаружения и оценки размера кластеров сигналов лучей 26 (фиг. 10) скорректированные величины взаимной корреляции, принадлежащие к одной группе, записываются в первое оперативное запоминающее устройство 37 (ОЗУ). Запись величин в первое ОЗУ 37 выполняется по сигналу о временных сдвигах группы обрабатываемых комплексных величин с блока выделения групп комплексных величин взаимной корреляции 24, который поступает на первый вход блока обнаружения и оценки размера кластеров сигналов лучей 26 и затем на узел управления 43. Этот блок формирует сигнал записи для первого ОЗУ 37. Сигнал о временных сдвигах группы обрабатываемых комплексных величин взаимной корреляции записывается в регистр 45 по сигналу, определяющему интервал поступления группы комплексных величин взаимной корреляции, который поступает с блока выделения групп комплексных величин взаимной корреляции 24 на второй вход блока 26. In the unit for detecting and evaluating the size of the clusters of ray signals 26 (Fig. 10), the adjusted cross-correlation values belonging to one group are recorded in the first random access memory 37 (RAM). The values are written to the first RAM 37 based on a signal about the time shifts of the group of processed complex quantities from the block for selecting groups of complex cross-correlation values 24, which is fed to the first input of the detection and estimation unit cluster size of the beam signals 26 and then to the control unit 43. This block generates a write signal for the first RAM 37. A signal about the time shifts of the group of processed complex cross-correlation values is recorded in
Обнаружение и оценку размера кластера сигналов лучей выполняют в Q этапов, где Q=N-1, N - количество комплексных величин взаимной корреляции в записанной группе. The detection and estimation of the size of the cluster of ray signals is performed in Q steps, where Q = N-1, N is the number of complex cross-correlation values in the recorded group.
На каждом этапе выполняют сканирование записанной группы комплексных величин корреляции скользящим окном размером W=N-q+l, где q - номер текущего этапа. Сканирование выполняется путем многократного считывания из первого ОЗУ 37 W= N-q+l комплексных величин взаимной корреляции. При первом считывании первым считывается первый элемент группы, а последним - элемент группы с номером W. При втором считывании первым считывается второй элемент группы, а последним - элемент группы с номером W+1. При каждом считывании номера первого и последнего считываемых элементов увеличиваются на единицу. Считывание заканчивается после считывания последнего элемента в группе. Например, пусть группа состоит из пяти элементов, а размер окна равен трем. Тогда при первом считывании считываются первый второй и третий элементы, при втором - второй, третий и четвертый элементы, при третьем - третий, четвертый и пятый элементы. Считывание на этом заканчивается, так как считан последний элемент в группе. At each stage, a recorded group of complex correlation values is scanned with a sliding window of size W = N-q + l, where q is the number of the current stage. Scanning is performed by repeatedly reading from the first RAM 37 W = N-q + l complex cross-correlation values. At the first reading, the first element of the group is read first, and the last is the element of the group with the number W. At the second reading, the second element of the group is read first, and the last is the element of the group with the number W + 1. With each reading, the numbers of the first and last readable elements increase by one. Reading ends after reading the last item in the group. For example, suppose a group consists of five elements, and the size of the window is three. Then, at the first reading, the first second and third elements are read, at the second - the second, third and fourth elements, at the third - the third, fourth and fifth elements. Reading ends here, since the last element in the group has been read.
При каждом считывании выполняют последовательное суммирование с накоплением величин взаимной корреляции, используя для этого интегратор 38, вычисление модуля этой суммы и вычисление отношения полученного модуля к значению порога, установленного для этого скользящего окна, используя для этих операций соответственно узлы 39 и 40. Each reading performs sequential summation with accumulation of cross-correlation values, using the
Если отношение полученного модуля к значению порога больше единицы (в узле 40), то во втором ОЗУ 41 запоминают величину полученного отношения и соответствующее ему временное положение и размер скользящего окна. Временное положение окна определяется номером первого считываемого элемента группы. Величины временного положения и размера скользящего окна записываются во второе ОЗУ 41 с узла управления 43. If the ratio of the received module to the threshold value is greater than one (in node 40), then in the
После завершения Q этапов вычислений, из всех полученных отношений модулей сумм комплексных величин взаимной корреляции к значениям порогов выбирают максимальное значение, используя для этой операции узел выбора максимума 42. Для этого величины отношений модулей и соответствующие им временные положения и размеры скользящего окна считываются из второго ОЗУ 41 на узел выбора максимума 42, который определяет максимальное отношение и запоминает соответствующее ему временное положение и размер скользящего окна. По размеру скользящего окна, соответствующего этому максимальному значению, определяют размер кластера. After completing the Q calculation steps, from all the obtained relations of the modules of the sums of the complex cross-correlation values to the threshold values, the maximum value is selected using the maximum selection node 42 for this operation. For this, the values of the module relations and the corresponding temporary positions and sizes of the sliding window are read from the
Сигнал, определяющий размер кластера, с первого выхода узла выбора максимума 42 поступает на первый выход блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей 26. The signal determining the size of the cluster, from the first output of the node selecting the maximum 42 is supplied to the first output of the detection and evaluation unit size of the cluster of beam signals 26.
Временное положение скользящего окна относительно временного положения первой величины из группы обрабатываемых комплексных величин со второго выхода узла выбора максимума 42 поступает на первый вход первого сумматора 46, а на второй вход первого сумматора 46 со второго сумматора 47 поступает значение временного положения группы обрабатываемых комплексных величин относительно начала области поиска, которое равно сумме временного положения группы обрабатываемых комплексных величин относительно временного положения первой из L комплексных величин и временному положению этой величины относительно границы области поиска, которые записаны в первый 45 и второй 48 регистры соответственно. Выходной сигнал первого сумматора 46 определяет временное положение кластера и поступает на второй выход блока 26. The temporary position of the sliding window relative to the temporary position of the first quantity from the group of processed complex quantities from the second output of the maximum selection node 42 is supplied to the first input of the first adder 46, and the second time of the first adder 46 from the second adder 47 receives the value of the temporary position of the group of processed complex quantities relative to the beginning search area, which is equal to the sum of the temporary position of the group of processed complex quantities relative to the temporary position of the first of L complex GOVERNMENTAL quantities and time position of this value relative to the boundary search area that are recorded on the first 45 and second registers 48, respectively. The output signal of the first adder 46 determines the temporary position of the cluster and is fed to the second output of
Узел управления 43 управляет последовательностью операций записи и считывания первого ОЗУ 37), вычислений отношений модулей сумм комплексных величин взаимной корреляции к соответствующим значениям порогов, записи и считывания второго ОЗУ 41 (управляющие входы). The control node 43 controls the sequence of write and read operations of the first RAM 37), calculates the ratio of the modules of the sums of the complex values of the cross-correlation to the corresponding thresholds, write and read the second RAM 41 (control inputs).
После завершения Q этапов вычислений, узел управления 43 формирует сигнал окончания обнаружения кластера сигналов лучей (шестой выход), который является третьим выходом блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей 26. After completing the Q calculation steps, the control unit 43 generates a signal for detecting the cluster of beam signals (sixth output), which is the third output of the detection and estimation unit for the cluster of beam signals 26.
Блок управления 12 можно реализовать различным образом. Один из возможных вариантов реализации блока управления 12 приведен на фиг.11. The control unit 12 can be implemented in various ways. One possible implementation of the control unit 12 is shown in Fig.11.
Блок управления 12 (фиг.11) работает следующим образом. The control unit 12 (Fig.11) operates as follows.
Первый счетчик 50 формирует сигнал окончания интервала накопления, который поступает на входы сдвигового регистра и третьего счетчика. The first counter 50 generates a signal for the end of the accumulation interval, which is fed to the inputs of the shift register and the third counter.
СL первых выходов сдвигового регистра 49 соответственно на первые выходы блока управления 12 поступают сигналы, управляющие длительностью интервала когерентных накоплений величин взаимной корреляции. Со второго выхода регистра 49 на второй выход блока управления 12, на первый вход первого логического элемента "ИЛИ" 60 и первый вход первого триггера 62 поступает сигнал сдвига опорного генератора на L элементов псевдослучайной последовательности (чипов). CL of the first outputs of the shift register 49, respectively, the first outputs of the control unit 12 receive signals that control the duration of the interval of coherent accumulations of cross-correlation values. From the second output of the register 49 to the second output of the control unit 12, the shift signal of the reference generator by L elements of the pseudo-random sequence (chips) is supplied to the first input of the first OR gate 60 and the first input of the first trigger 62.
Сигнал сдвига опорного генератора устанавливает первый триггер 62 в "единичное состояние", при котором с выхода первого триггера 62 поступает сигнал с уровнем "логической единицы". "Единичное состояние" первого триггера 62 соответствует состоянию считывания выходных значений корреляторов и их записи в первое ОЗУ 22. Выходной сигнал первого триггера 62, определяющий интервал записи и считывания из первого 22 и второго 23 ОЗУ, поступает на пятый выход блока управления 12. "Единичный" выходной сигнал первого триггера 62 разрешает прохождение тактовых импульсов через схему первого логического элемента "И" 54 на второй счетчик 51, который формирует сигнал, управляющий переключением (коммутацией) выходных сигналов блока корреляции 7 при их считывании и записи в первое ОЗУ 22. The shift signal of the reference generator sets the first flip-flop 62 to a "single state", in which a signal with the level of a "logical unit" is output from the output of the first flip-flop 62. The “single state” of the first flip-flop 62 corresponds to the state of reading the output values of the correlators and writing them to the first RAM 22. The output signal of the first flip-flop 62, which determines the write and read interval from the first 22 and second 23 RAM, is sent to the fifth output of the control unit 12. "Single "the output signal of the first trigger 62 allows the passage of clock pulses through the circuit of the first logic element" AND "54 to the second counter 51, which generates a signal that controls the switching (switching) of the output signals of the correlation unit and 7 when they are read and written to the first RAM 22.
Для записи в первое 22 и второе 23 ОЗУ четвертым счетчиком 53 формируется сигнал адреса записи. При этом в начальное состояние счетчик устанавливается сигналом сдвига опорного генератора, прошедшего через второй логический элемент "ИЛИ" 55, а адрес меняется только при поступлении с блока сравнения с порогом сигнала превышения порога. To write to the first 22 and second 23 RAM, the fourth counter 53 generates a write address signal. In this case, the counter is set to the initial state by the shift signal of the reference oscillator that passed through the second logical element "OR" 55, and the address changes only when the threshold exceeds the threshold signal from the comparison unit.
После завершения записи в первое 22 и второе 23 ОЗУ, второй счетчик 51 формирует сигнал окончания записи, который через первый логический элемент "ИЛИ" 60 устанавливает четвертый счетчик 53 в начальное состояние, первый триггер 62 - в нулевое состояние (сигнал "нулевого" логического уровня на выходе) и второй триггер 63 в единичное состояние. После чего выполняется считывание из первого 22 и второго 23 ОЗУ. After completing the recording in the first 22 and second 23 RAM, the second counter 51 generates a signal to end the recording, which through the first logical element "OR" 60 sets the fourth counter 53 to the initial state, the first trigger 62 to the zero state (signal of the "zero" logical level at the output) and the second trigger 63 to a single state. Then reads from the first 22 and second 23 RAM.
При считывании четвертый счетчик 53 формирует сигнал адреса считывания. Если с блока обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей 26 поступает сигнал, который определяет временной интервал обработки группы величин взаимной корреляции в блоке обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей 26, то считывание прекращается до завершения обработки. Для этого тактовые импульсы и сигнал, который определяет временной интервал обработки, объединяются по логической схеме во втором логическом элементе "И" 55. When reading, the fourth counter 53 generates a read address signal. If a signal is received from the detection and estimation unit for the size of the cluster of ray signals 26, which determines the processing time interval for the group of cross-correlation values in the detection and evaluation unit for the size of the cluster of ray signals 26, then the reading stops until the processing is completed. To do this, the clock pulses and the signal that determines the processing time interval are combined in a logical circuit in the second logical element "AND" 55.
Третий счетчик 52 формирует номер сдвига опорного сигнала на L (L - число корреляторов) шагов поиска. Произведение этого номера на L определяет номер сдвига опорного сигнала первого коррелятора, который поступает на блок обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей 26 и на вход сумматора 65. На первый вход сумматора 65 с блока выделения групп комплексных величин взаимной корреляции 24 поступает сигнал, определяющий сдвиг одиночного луча относительно сдвига опорного сигнала первого коррелятора. На выход сумматора 65 поступает сигнал, определяющий сдвиг одиночного луча относительно начала области поиска. Этот сдвиг, определяющий временное положение обнаруженного сигнала одиночного луча, записывается в регистр и при наличии признака обнаружения одиночного луча поступает на третий выход блока управления 12. The third counter 52 generates a shift number of the reference signal by L (L is the number of correlators) of the search steps. The product of this number by L determines the shift number of the reference signal of the first correlator, which is fed to the block for detecting and estimating the size of the cluster of beam signals 26 and to the input of the adder 65. A signal defining the shift a single beam relative to the shift of the reference signal of the first correlator. The output of the adder 65 receives a signal that determines the shift of a single beam relative to the beginning of the search area. This shift, which determines the temporary position of the detected signal of a single beam, is recorded in the register and, if there is a sign of detection of a single beam, is fed to the third output of the control unit 12.
Преимуществом заявляемой группы изобретений, включающей способ поиска многолучевого широкополосного сигнала и устройство для его реализации, способ обнаружения и оценки размера кластера сигналов лучей и блок, его реализующий, созданных в едином изобретательском замысле, по сравнению с известными техническими решениями в данной области техники является то, что заявляемая группа изобретений в совокупности позволяет улучшить характеристики поиска многолучевого широкополосного сигнала за счет обнаружения не отдельных компонент кластера сигналов лучей, а кластера сигналов в целом. An advantage of the claimed group of inventions, including a method for searching for a multi-beam broadband signal and a device for its implementation, a method for detecting and estimating the size of a cluster of ray signals and a unit that implements it, created in a single inventive concept, in comparison with known technical solutions in the art is that the claimed group of inventions together allows to improve the search characteristics of a multipath broadband signal by detecting not individual components of the cluster Dr. beam signals, and signals the cluster as a whole.
Кроме того, предлагаемая группа изобретений реализуется на известных в радиотехнике блоках и элементах, что позволяет использовать их в современных сотовых системах радиосвязи и в системах CDMA второго, третьего и четвертого поколений. In addition, the proposed group of inventions is implemented on blocks and elements known in radio engineering, which makes it possible to use them in modern cellular radio communication systems and in CDMA systems of the second, third and fourth generations.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001131856A RU2208916C1 (en) | 2001-11-27 | 2001-11-27 | Method of search for multibeam wide-band signal and device for its realization, process of detection and evaluation of size of cluster of beam signals and unit for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001131856A RU2208916C1 (en) | 2001-11-27 | 2001-11-27 | Method of search for multibeam wide-band signal and device for its realization, process of detection and evaluation of size of cluster of beam signals and unit for its realization |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2208916C1 true RU2208916C1 (en) | 2003-07-20 |
Family
ID=29210974
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001131856A RU2208916C1 (en) | 2001-11-27 | 2001-11-27 | Method of search for multibeam wide-band signal and device for its realization, process of detection and evaluation of size of cluster of beam signals and unit for its realization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2208916C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472172C2 (en) * | 2008-02-20 | 2013-01-10 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Detecting multibeam transmission for received sps signal |
WO2023106957A1 (en) * | 2021-12-10 | 2023-06-15 | Topcon Positioning Systems, Inc. | Global navigation system/radar common signal processing |
-
2001
- 2001-11-27 RU RU2001131856A patent/RU2208916C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Шумоподобные сигналы в системах передачи информации /Под ред. В.Б. Пестрякова. - М.: Советское радио, 1973 (с.33, фиг.2.3.6.). * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472172C2 (en) * | 2008-02-20 | 2013-01-10 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Detecting multibeam transmission for received sps signal |
US9285478B2 (en) | 2008-02-20 | 2016-03-15 | Qualcomm Incorporated | Multipath detection for received SPS signal |
WO2023106957A1 (en) * | 2021-12-10 | 2023-06-15 | Topcon Positioning Systems, Inc. | Global navigation system/radar common signal processing |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4649549A (en) | Apparatus for synchronizing linear PN sequences | |
JP3468189B2 (en) | Pattern generation circuit, multipath detection circuit using the same, and multipath detection method thereof | |
US7359465B2 (en) | Serial cancellation receiver design for a coded signal processing engine | |
US6549565B1 (en) | Code division multiple access system and method of operation with improved signal acquisition and processing | |
CN101571585B (en) | Method for eliminating interference signal of GPS receiver and system thereof | |
JP4295112B2 (en) | Construction of interference matrix for coded signal processing engine | |
RU2254680C2 (en) | Search device with programmed matched filter for search of multiple pilot signals | |
EP1209818A1 (en) | Multi-path detection circuit and method for a CDMA receiver | |
EP0887946B1 (en) | Synchronous capture circuit for code division multiple access communication | |
US7039097B2 (en) | CDMA receiver, path search method and program | |
US7106783B2 (en) | Method and apparatus for searching multipaths of mobile communication system | |
Sagiraju et al. | Fast acquisition implementation for high sensitivity global positioning systems receivers based on joint and reduced space search | |
RU2248668C2 (en) | Method for detecting mutual time mismatch of base station signals in cellular radio communication system | |
KR100453811B1 (en) | Apparatus for searching multipath in spread spectrum cummunicatios and method thereof | |
US7257097B2 (en) | Apparatus for searching a signal in mobile communication system and method thereof | |
RU2208916C1 (en) | Method of search for multibeam wide-band signal and device for its realization, process of detection and evaluation of size of cluster of beam signals and unit for its realization | |
RU2164057C1 (en) | Method and device for detecting multibeam signal cluster (alternatives) | |
CN110830077B (en) | A Fast Acquisition Method to Improve the Receiving Performance of Multi-channel Burst Signals | |
JP4335913B2 (en) | Method and system for capturing a received impulse radio signal | |
CN1921324B (en) | Multipath searching method for code division multiple access communication system | |
RU2208912C1 (en) | Method or reception of multibeam signal, process monitoring delay and size of cluster of beam signals and device for its realization | |
US7342953B2 (en) | Synchronization detection circuit | |
CN112987045A (en) | GNSS satellite signal capturing method and device and computer storage medium | |
RU2120180C1 (en) | Method of reception of multiray signals and device for its realization | |
RU2297713C2 (en) | Method and device for receiving multibeam signal |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171128 |