RU2297713C2 - Method and device for receiving multibeam signal - Google Patents
Method and device for receiving multibeam signal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2297713C2 RU2297713C2 RU2004100254/09A RU2004100254A RU2297713C2 RU 2297713 C2 RU2297713 C2 RU 2297713C2 RU 2004100254/09 A RU2004100254/09 A RU 2004100254/09A RU 2004100254 A RU2004100254 A RU 2004100254A RU 2297713 C2 RU2297713 C2 RU 2297713C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- components
- input
- complex
- positions
- output
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 53
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 60
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 45
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 42
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 12
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 claims description 11
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 11
- 230000036039 immunity Effects 0.000 abstract description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009499 grossing Methods 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 28
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 6
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 2
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 101100201832 Caenorhabditis elegans rsp-5 gene Proteins 0.000 description 1
- 241001584775 Tunga penetrans Species 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000013075 data extraction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003389 potentiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способу и устройству приема многолучевого сигнала, и может быть использовано в системах связи с подвижными объектами.The invention relates to the field of radio engineering, in particular to a method and device for receiving a multipath signal, and can be used in communication systems with moving objects.
В системах связи с подвижными объектами каналы распространения сигнала между приемником и передатчиком данных являются многолучевыми и нестационарными. Обычно, многолучевость канала распространения в мобильных системах связи учитывают посредством суммирования энергии компонент многолучевого сигнала в Rake-приемнике. Сигнал каждого луча принимается отдельным однолучевым приемником, содержащим, в том числе, блок временной синхронизации. Этот подход является эффективным при наличии нескольких хорошо разрешаемых компонент многолучевого сигнала, т.е. отстоящих друг от друга по времени на несколько чипов. Чип ПСП - это длительность одного элементарного временного интервала псевдослучайной последовательности. Однако нередко частотно-селективный фединг носит такой характер, что компоненты многолучевого сигнала являются неразрешаемыми (разность временных положений сигналов соседних лучей меньше чипа ПСП).In communication systems with moving objects, the signal propagation channels between the receiver and the data transmitter are multipath and non-stationary. Typically, the multipath of the propagation channel in mobile communication systems is taken into account by summing the energy of the components of the multipath signal in a Rake receiver. The signal of each beam is received by a separate single-beam receiver, including, inter alia, a time synchronization block. This approach is effective in the presence of several well-resolved multipath components, i.e. spaced apart by time on several chips. The PSP chip is the duration of one elementary time interval of a pseudo-random sequence. However, often the frequency-selective fading is of such a nature that the components of the multipath signal are unresolvable (the difference in the temporal positions of the signals of adjacent rays is smaller than the PSP chip).
Из-за неверной оценки числа компонент многолучевого сигнала имеют место энергетические потери и ухудшение качества демодуляции как при отсутствии, так и при наличии фединга. Эти потери обусловлены неоптимальной обработкой сигнала, содержащего неразрешаемые лучи. Очевидно, работа эффективной системы слежения и демодуляции в условиях неразрешаемой многолучевости должна отличаться от работы известных устройств.Due to an incorrect estimate of the number of components of the multipath signal, there are energy losses and a deterioration in the quality of demodulation both in the absence and in the presence of fading. These losses are due to non-optimal processing of a signal containing unresolved beams. Obviously, the work of an effective tracking and demodulation system in the conditions of unresolvable multipath should differ from the work of known devices.
В процессе работы системы слежения приемного устройства возможно обнаружение сигналов нескольких лучей. Вследствие влияния сигналов лучей друг на друга искажаются потоки данных, по которым осуществляется оценка комплексной огибающей (восстановление несущей) сигналов каждого луча. Это должно учитываться при приеме данных.During the operation of the tracking system of the receiving device, it is possible to detect signals of several beams. Due to the influence of the beam signals on each other, the data streams are distorted, according to which the complex envelope (carrier recovery) of the signals of each beam is estimated. This should be taken into account when receiving data.
Эффективность системы связи во многом определяется способностью алгоритмов временной синхронизации обеспечить необходимую точность оценки числа и временных положений компонент многолучевого сигнала в многолучевых нестационарных каналах, а алгоритмов восстановления несущей - обеспечить высокую точность оценки комплексной огибающей сигналов найденных компонент многолучевого сигнала.The effectiveness of a communication system is largely determined by the ability of time synchronization algorithms to provide the necessary accuracy in estimating the number and time positions of multipath signal components in multipath non-stationary channels, and carrier recovery algorithms to provide high accuracy in evaluating the complex envelope of signals of found multipath signal components.
Проблема синтеза и анализа алгоритмов слежения за временной задержкой однолучевого сигнала (независимой компоненты многолучевого сигнала) решалась в течение нескольких последних десятилетий многими авторами (см., например, Riccardo De Gaudenzi «Direct-Sequence Spread-Spectrum Chip Tracking in the Presence, of Unresolvable Multipath Components», IEEE Trans. Veh. Tech., vol.48, pp.1573-1583, Sept. 1999 [1] и G.Proakis «Digital Communications», McGraw-Hill, 3rd Edition, 1995 [2]). Разработанные в результате этих исследований алгоритмы, реализующие слежение за временной задержкой однолучевого сигнала в системах, включают процедуры формирования оценки временной ошибки синхронизации и последующей ее коррекции. Как правило, данные процедуры реализуются в аналоговом или цифровом виде на базе систем автоматического управления, в которых временная синхронизация осуществляется с использованием управляющей обратной связи или без нее.The problem of synthesis and analysis of algorithms for tracking the time delay of a single-beam signal (an independent component of a multipath signal) has been solved over the past few decades by many authors (see, for example, Riccardo De Gaudenzi "Direct-Sequence Spread-Spectrum Chip Tracking in the Presence, of Unresolvable Multipath Components ”, IEEE Trans. Veh. Tech., Vol. 48, pp. 1573-1583, Sept. 1999 [1] and G.Proakis“ Digital Communications ”, McGraw-Hill, 3rd Edition, 1995 [2]). Algorithms developed as a result of these studies that monitor the time delay of a single-beam signal in systems include procedures for generating an estimate of the timing synchronization error and its subsequent correction. As a rule, these procedures are implemented in analog or digital form based on automatic control systems in which time synchronization is carried out using control feedback or without it.
Одна из осуществленных на практике систем некогерентного слежения за одним кодовым сигналом описана в статье М.К.Simon, J.К.Omura, R.A.Scholtz, and В.К.Levitt «Spread Spectrum Communications», Electrical Engineering Communications and Signal Processing, volume III, 1985 [3]. Система слежения содержит дискриминатор, управляемый генератор опорного сигнала (генератор ПСП) и ветви демодуляции данных. Дискриминатор включает два квадратурных коррелятора, два квадратора и схему вычисления разности. Каждый из квадратурных корреляторов состоит из канального квадратурного перемножителя и фильтра. Ветвь выделения данных включает коррелятор и детектор данных. Устройство, выполненное таким образом, корректирует ошибку слежения временного сдвига между принимаемым и опорным сигналом и не чувствительно к случайной начальной фазе входного сигнала. Для формирования сигнала ошибки слежения на перемножитель первого коррелятора дискриминатора подают опорный сигнал с опережением на некоторый временной интервал Δ относительно текущей временной позиции, а на второй - с запаздыванием на временной интервал Δ. В результате на выходе схемы вычисления разности формируется сигнал ошибки, соответствующий временному рассогласованию между входным и опорным сигналом, который используется для коррекции временных задержек генератора ПСП.One of the incoherent tracking systems for one code signal implemented in practice is described in the article by M.K.Simon, J.K. Omura, RAScholtz, and V.K. Levitt "Spread Spectrum Communications", Electrical Engineering Communications and Signal Processing, volume III, 1985 [3]. The tracking system includes a discriminator, a controlled reference signal generator (PSP generator) and data demodulation branches. The discriminator includes two quadrature correlators, two quadrators, and a difference calculation circuit. Each of the quadrature correlators consists of a channel quadrature multiplier and a filter. The data extraction branch includes a correlator and a data detector. A device made in this way corrects the tracking error of the time shift between the received and reference signal and is not sensitive to a random initial phase of the input signal. To generate a tracking error signal, a reference signal is applied to the multiplier of the first discriminator correlator ahead of a certain time interval Δ relative to the current time position, and the second signal is delayed by a time interval Δ. As a result, an error signal is generated at the output of the difference calculation circuit, corresponding to a time mismatch between the input and reference signal, which is used to correct the time delays of the SRP generator.
Существуют различные модификации описанного устройства и алгоритма его реализации. Например, Richard A. Yost and Robert W. Boyd в своем докладе «A modified pn code tracking loop: Its performance analysis and comparative evaluation», IEEE Transactions on Communications, COM-30(5): 1027-36, May 1982 [4] предложили модифицированный алгоритм слежения за одним кодовым сигналом. Преимущество этого алгоритма в том, что для его реализации необходимо меньшее число стандартных блоков. С другой стороны, такое техническое решение весьма чувствительно к оценке фазы входного сигнала, что приводит к снижению устойчивости работы.There are various modifications of the described device and its implementation algorithm. For example, Richard A. Yost and Robert W. Boyd in his report “A modified pn code tracking loop: Its performance analysis and comparative evaluation”, IEEE Transactions on Communications, COM-30 (5): 1027-36, May 1982 [4 ] proposed a modified algorithm for tracking a single code signal. The advantage of this algorithm is that its implementation requires fewer standard blocks. On the other hand, such a technical solution is very sensitive to the estimation of the phase of the input signal, which leads to a decrease in the stability of the work.
Недостатком известных систем слежения за задержкой сигнала является то, что при слежении отдельными приемниками за близко расположенными компонентами многолучевого сигнала вероятен захват обоими приемниками одной компоненты, в то время как другая компонента (более слабая) перестает отслеживаться. Это приводит к энергетическим потерям. Кроме того, в случае неразрешаемой многолучевости возникает большой джиггер сигнала ошибки слежения, что снижает устойчивость системы слежения и также вызывает энергетические потери.A disadvantage of the known signal delay tracking systems is that when individual receivers monitor closely located components of a multipath signal, both receivers are likely to capture one component, while the other (weaker) component is no longer monitored. This leads to energy loss. In addition, in the case of unresolvable multipath, a large tracking error signal jigger occurs, which reduces the stability of the tracking system and also causes energy loss.
Известен подход, направленный на преодоление недостатков упомянутых выше способов слежения. Он заключается в том, что приемники отслеживают компоненты многолучевого сигнала таким образом, чтобы не допустить их сближения на расстояние, меньшее некоторого минимально допустимого (см., например, опубликованную международную заявку WO 97/28608 «Method and Arrangement of Signal Tracking and a Rake-receiver Utilizing Said Arrangement», 07.08.97 [5] и патент США №6345078 B1, Feb.5, 2002, «Finger assignment system for a multiple finger receiver and method thereof» [6]).A known approach aimed at overcoming the disadvantages of the above tracking methods. It consists in the fact that the receivers track the components of the multipath signal in such a way as to prevent their approaching by a distance shorter than some minimum acceptable (see, for example, published international application WO 97/28608 “Method and Arrangement of Signal Tracking and a Rake- receiver Utilizing Said Arrangement ”, 08/07/97 [5] and US patent No. 6345078 B1, Feb.5, 2002,“ Finger assignment system for a multiple finger receiver and method therefore ”[6]).
В [5] описан способ приема многолучевого сигнала с неразрешаемыми компонентами. Система, реализующая предложенный способ, состоит из приемника поиска, системы слежения за компонентами обнаруженного сигнала, управляющего процессора и RAKE приемника. Алгоритм, который используется в процедуре слежения, заключается в следующем. Если компоненты не разрешаются, и решающая функция имеет унимодальную форму, то для выполнения процедуры слежения и демодуляции используется отдельная схема слежения за задержкой сигнала, соответствующей временной позиции максимума решающей функции.In [5], a method for receiving a multipath signal with unresolvable components is described. A system that implements the proposed method consists of a search receiver, a tracking system for the components of the detected signal, a control processor, and a RAKE receiver. The algorithm used in the tracking procedure is as follows. If the components are not resolved, and the decision function has a unimodal shape, then to perform the tracking and demodulation procedures, a separate signal delay tracking scheme is used that corresponds to the time position of the maximum of the decision function.
Если решающая функция суммарного неразрешаемого сигнала имеет полимодальную форму, то процедура подстройки начинается с системы слежения приемника, демодулирующего максимальную компоненту многолучевого сигнала. Для других компонент эта процедура выполняется таким образом, чтобы временной сдвиг между опорными сигналами любых двух демодуляторов не был меньше некоторой заранее заданной величины Тmin. В [5] предложены три различные стратегии реализации данного условия.If the decisive function of the total unresolved signal has a multimodal shape, then the adjustment procedure begins with the receiver tracking system demodulating the maximum component of the multipath signal. For other components, this procedure is performed so that the time shift between the reference signals of any two demodulators is not less than some predetermined value T min . In [5], three different strategies for implementing this condition were proposed.
Способ слежения за многолучевым сигналом, запрещающий сближение временных позиций соседних приемников, не решает основную проблему слежения в условиях неразрешаемой многолучевости, которая заключается в определении числа компонент многолучевого сигнала. Реально расстояние между сигналами соседних лучей может быть меньше заданного минимального расстояния между приемниками. Ошибка в определении числа неразрешаемых компонент может приводить к существенным энергетическим потерям.A method for tracking a multipath signal, prohibiting the approximation of the temporal positions of adjacent receivers, does not solve the main problem of tracking in conditions of unresolved multipath, which consists in determining the number of components of a multipath signal. Actually, the distance between the signals of neighboring rays can be less than a given minimum distance between the receivers. An error in determining the number of unresolvable components can lead to significant energy losses.
Другой известный способ слежения за сигналом с неразрешаемой многолучевостью (см. Volker Aue and Gerhard P. Fettweis «A Noncoherent Tracking Scheme for the RAKE Receiver That Can Cope With Unresolvable Multipath», ICC '99, Vancouver, Canada, June, 1999 [7] и патент США №6, 381, 264 B1, Apr.30, 2002 «Efficient multipath centroid tracking circuit for a code division multiple access (CDMA) system» [8]) заключается в синхронном управлении всеми однолучевыми приемниками, установленными в области многолучевости. Способ основан на формировании суммарной ошибки слежения для всех однолучевых приемников. Полученная суммарная ошибка слежения используется для однонаправленной подстройки временных позиций всех однолучевых приемников.Another well-known method for tracking a signal with unresolvable multipath (see Volker Aue and Gerhard P. Fettweis "A Noncoherent Tracking Scheme for the RAKE Receiver That Can Cope With Unresolvable Multipath", ICC '99, Vancouver, Canada, June, 1999 [7] and US patent No. 6, 381, 264 B1, Apr.30, 2002 "Efficient multipath centroid tracking circuit for a code division multiple access (CDMA) system" [8]) is the synchronous control of all single-beam receivers installed in the field of multipath. The method is based on the formation of a total tracking error for all single-beam receivers. The resulting total tracking error is used for unidirectional adjustment of the time positions of all single-beam receivers.
В [7] предложена некогерентная схема слежения RAKE приемника для неразрешаемых компонент многолучевого сигнала и выполнен ее анализ. Описанная система слежения за временными задержками содержит несколько приемников, каждый из которых содержит коррелятор и блок оценки ошибок временного слежения. Если расстояние между компонентами многолучевого сигнала велико по сравнению с длительностью чипа, то приемники отслеживают компоненты многолучевого сигнала независимо.In [7], an incoherent tracking scheme for the RAKE receiver for unresolved components of a multipath signal was proposed and its analysis was performed. The described system for tracking time delays contains several receivers, each of which contains a correlator and a unit for estimating errors of time tracking. If the distance between the components of the multipath signal is large compared to the duration of the chip, then the receivers track the components of the multipath signal independently.
Если расстояние между компонентами многолучевого сигнала приблизительно равно длительности чипа или меньше его, то для этих лучей выделяется группа равноотстоящих приемников, расставленных друг относительно друга на некоторое фиксированное расстояние. Слежение для каждой группы приемников проводится при сохранении относительного временного интервала между приемниками.If the distance between the components of the multipath signal is approximately equal to the duration of the chip or less than it, then for these rays a group of equally spaced receivers is allocated, spaced relative to each other by some fixed distance. Tracking for each group of receivers is carried out while maintaining the relative time interval between the receivers.
Недостаток совместной подстройки совокупности приемников состоит в незнании числа компонент многолучевого сигнала (эта проблема не решается в рамках процедуры слежения). В случае частой (ближе, чем 1 чип) расстановки приемников в области многолучевости требуется большое число приемников. А в случае редкой расстановки появляются энергетические потери, о которых упомянуто выше. Кроме того, сигналы лучей могут дрейфовать разнонаправлено, что не может быть отслежено при совместной подстройке.The disadvantage of jointly adjusting the set of receivers is that they do not know the number of components of the multipath signal (this problem cannot be solved as part of the tracking procedure). In the case of frequent (closer than 1 chip) arrangement of receivers in the multipath domain, a large number of receivers are required. And in the case of a rare arrangement, energy losses occur, which are mentioned above. In addition, the beam signals can drift in different directions, which cannot be tracked with joint tuning.
Наиболее близким техническим решением к заявляемым способу квазикогерентного приема многолучевых сигналов и устройству для его осуществления являются способ и устройство для его осуществления, описанные в статье Gunnar Fock, Jens Baltersee, Peter Schulz-Rittich, and Heinrich Meyr «Channel Tracking for Rake Receivers in Closely Spaced Multipath Environments», IEEE Journal, On Selected Areas hi Communications, Vol., 19, No. 12, December 2001 [9].The closest technical solution to the claimed method of quasicoherent reception of multipath signals and a device for its implementation are the method and device for its implementation, described in Gunnar Fock, Jens Baltersee, Peter Schulz-Rittich, and Heinrich Meyr "Channel Tracking for Rake Receivers in Closely Spaced Multipath Environments ”, IEEE Journal, On Selected Areas hi Communications, Vol., 19, No. 12, December 2001 [9].
Способ-прототип заключается в следующем:The prototype method is as follows:
проводят поиск компонент многолучевого сигнала и определяют начальную оценку их временных позиций.they search for the components of the multipath signal and determine the initial estimate of their temporal positions.
осуществляют интерполяцию входного сигнала, в результате увеличивая частоту дискретизации входного сигнала;interpolating the input signal, resulting in an increase in the sampling frequency of the input signal;
для каждой компоненты:for each component:
задерживают входной сигнал в соответствии с оценкой временной позиции компоненты,delay the input signal in accordance with the evaluation of the time position of the component,
формируют комплексные корреляционные отклики символов сигнала, а также запаздывающие и опережающие комплексные корреляционные отклики символов,form complex correlation responses of signal symbols, as well as delayed and leading complex correlation responses of symbols,
формируют разность запаздывающих и опережающих комплексных корреляционных откликов символов сигнала,form the difference between lagging and leading complex correlation responses of the signal symbols,
формируют ошибку слежения компоненты, последовательно перемножая сформированную разность на комплексно сопряженную оценку комплексной огибающей символа компоненты и на комплексно сопряженную оценку информационного параметра символа,form a component tracking error by multiplying the generated difference by a complex conjugate estimate of the complex envelope of the component symbol and a complex conjugate estimate of the symbol information parameter,
корректируют ошибку слежения компоненты, вычитая из полученного произведения мешающее влияние других компонент,correct the component tracking error by subtracting from the resulting product the interfering influence of other components,
фильтруют по нескольким символам скорректированную ошибку слежения компоненты,filter the correct component tracking error for several characters,
корректируют оценку задержки сигнала компоненты по фильтрованной скорректированной ошибке слежения,adjust the estimate of the signal delay of the component according to the filtered adjusted tracking error,
комплексные корреляционные отклики символов сигнала задерживают и перемножают на комплексно сопряженную оценку комплексной огибающей символов, получая мягкие решения информационных символов компоненты;complex correlation responses of signal symbols are delayed and multiplied by a complex conjugate estimate of the complex envelope of the symbols, obtaining soft solutions of the information symbols of the component;
формируют мягкие решения информационных символов, суммируя мягкие решения информационных символов всех компонент;form soft decisions of information symbols, summing up soft decisions of information symbols of all components;
формируют оценки информационных символов по мягким решениям информационных символов;form estimates of information symbols by soft decisions of information symbols;
перемножают комплексные корреляционные отклики символов сигнала всех компонент на комплексно сопряженную оценку информационного параметра символа;multiply the complex correlation responses of the signal symbols of all components to a complex conjugate estimate of the information parameter of the symbol;
корректируют полученные произведения;Correct the received works;
формируют оценки комплексных огибающих символов компонент, фильтруя скорректированные произведения;form estimates of the complex envelopes of component symbols by filtering the corrected works;
для каждой компоненты формируют мешающее влияние других компонент в ошибку слежения компоненты по оценкам комплексной огибающей символов компонент, а также по скорректированным оценкам задержек сигналов компонент.for each component, an interfering effect of other components in the tracking error of the components is formed according to the estimates of the complex envelope of the component symbols, as well as from the adjusted estimates of the component signal delays.
Устройство, с помощью которого осуществляют способ-прототип (Фиг.1) содержит приемник 1 поиска, блок 2 управления, генератор 3 псевдослучайной последовательности (ПСП), L однолучевых приемников 41-4L сигнала, первый блок 5 коррекции, второй блок 6 коррекции, блок 7 комплексного сопряжения, решающий блок 8 и сумматор 9, при этом каждый однолучевый приемник 41-4L сигнала содержит блок 10 определения задержки, комплексный интерполятор - дециматор 11, комплексный регистр 12, комплексный коммутатор 13, первый 14, второй 15 и третий 16 комплексные корреляторы, комплексный вычитатель 17, комплексную линию 18 задержки, блок 19 формирования ошибки слежения компоненты, фильтр 20 петли, вычитатель 21, блок 22 комплексного сопряжения, фильтр 23, первый 24 и второй 25 комплексные перемножители, причем первые входы приемника 1 поиска и комплексного интерполятора - дециматора 11 в каждом однолучевом приемнике 41-4L сигнала объединены, образуя вход устройства, который является входом комплексного дискретного сигнала, выход приемника 1 поиска соединен с входом блока 2 управления, первый выход которого соединен со вторым входом приемника 1 поиска, второй выход блока 2 управления соединен с первым входом блока 10 определения задержки в каждом однолучевом приемнике 41-4L сигнала, третий выход блока 2 управления соединен со входом генератора 3 ПСП, выход которого соединен с первыми входами первого 14, второго 15 и третьего 16 комплексных корреляторов в каждом однолучевом приемнике 41-4L сигнала, четвертый выход блока 2 управления соединен со вторыми входами первого 14, второго 15 и третьего 16 комплексных корреляторов в каждом однолучевом приемнике 41-4L сигнала, выход блока 10 определения задержки в каждом однолучевом приемнике 41-4L сигнала соединен со вторым входом комплексного интерполятора - дециматора 11 и соответствующими ему первыми входами первого 5 и второго 6 блока коррекции, вход блока 10 определения задержки соединен с выходом фильтра 20 петли, выход комплексного регистра 12 соединен с третьим входом первого комплексного коррелятора 14, выход которого соединен с первым входом комплексного вычитателя 17, второй вход которого соединен с выходом второго комплексного коррелятора 15, выход комплексного вычитателя 17 соединен с первым входом блока 19 формирования ошибки слежения компоненты, третий вход второго комплексного коррелятора 15 и вход комплексного регистра 12 объединены и соединены с первым выходом комплексного коммутатора 13, вход которого соединен с выходом комплексного интерполятора - коррелятора 11, второй выход комплексного коммутатора 13 соединен с третьим входом третьего комплексного коррелятора 16, выход которого соединен с первым входом первого комплексного перемножителя 24 и входом комплексной линии 18 задержки, выход которой соединен с первым входом второго комплексного перемножителя 25, второй вход комплексного перемножителя 25 и второй вход блока 19 формирования ошибки слежения компоненты объединены и соединены с выходом блока 22 комплексного сопряжения, третий вход блока 19 формирования ошибки слежения компоненты и второй вход первого комплексного перемножителя 24 в каждом однолучевом приемнике 41-4L сигнала объединены и соединены с выходом блока 7 комплексного сопряжения, выход блока 19 формирования ошибки слежения компоненты соединен с первым входом вычитателя 21, выход которого соединен с входом фильтра 20 петли, второй вход вычитателя 21 в каждом однолучевом приемнике 41-4L сигнала соединен с соответствующим ему выходом первого блока 5 коррекции, выход фильтра 23 в каждом однолучевом приемнике 41-4L сигнала соединен с входом блока 22 комплексного сопряжения и соответствующим ему входом первого блока 5 коррекции, вторые входы второго блока 6 коррекции соединены с выходами комплексного перемножителя 24 каждого однолучевого приемника 41-4L сигнала, выходы второго блока коррекции 6 соединены с входом фильтра 23 каждого однолучевого приемника 41-4L сигнала, вход блока 7 комплексного сопряжения соединен с выходом решающего блока 8, вход которого соединен с выходом сумматора 9, который является выходом устройства, входы сумматора соединены с выходами комплексного перемножителя 25 каждого однолучевого приемника 41-4L, сигнала.The device with which the prototype method is implemented (FIG. 1) comprises a search receiver 1, a control unit 2, a pseudo-random sequence generator (PSP) 3, L single-beam receivers 4 1 -4 L signals, a first correction unit 5, a second correction unit 6 , block 7 complex conjugation, the decision block 8 and the adder 9, with each single-beam receiver 4 1 -4 L signal contains a block 10 for determining the delay, a complex interpolator-decimator 11, a complex register 12, a complex switch 13, the first 14, the second 15 and third 16 complex correlators, to complex subtractor 17, complex delay line 18, component tracking error generating unit 19, loop filter 20, subtractor 21, complex conjugation block 22, filter 23, first 24 and second 25 complex multipliers, the first inputs of the search receiver 1 and complex interpolator-decimator 11 in each single-beam receiver 4 1 -4 L of the signal are combined, forming the input of the device, which is the input of a complex discrete signal, the output of the search receiver 1 is connected to the input of the control unit 2, the first output of which is connected to the second the input of the search receiver 1, the second output of the control unit 2 is connected to the first input of the delay determination unit 10 in each single-beam signal receiver 4 1 -4 L , the third output of the control unit 2 is connected to the input of the SRP generator 3, the output of which is connected to the first inputs of the first 14 , the second 15 and third 16 complex correlators in each single-beam receiver 4 1 -4 L signal, the fourth output of the control unit 2 is connected to the second inputs of the first 14, second 15 and third 16 complex correlators in each single-beam receiver 4 1 -4 L output One of the delay determination unit 10 in each single-beam receiver 4 1 -4 L of the signal is connected to the second input of the complex interpolator - decimator 11 and the corresponding first inputs of the first 5 and second 6 correction units, the input of the delay determination unit 10 is connected to the output of the loop filter 20, output complex register 12 is connected to the third input of the first complex correlator 14, the output of which is connected to the first input of the complex subtractor 17, the second input of which is connected to the output of the second complex correlator 15, the output of the complex of the second subtractor 17 is connected to the first input of the component tracking error generating unit 19, the third input of the second complex correlator 15 and the input of the complex register 12 are combined and connected to the first output of the complex switch 13, the input of which is connected to the output of the complex interpolator - correlator 11, the second output of the complex switch 13 is connected to the third input of the third complex correlator 16, the output of which is connected to the first input of the first complex multiplier 24 and the input of the complex delay line 18, the output which is connected to the first input of the second complex multiplier 25, the second input of the complex multiplier 25 and the second input of the component tracking error generating unit 19 are combined and connected to the output of the complex conjugation unit 22, the third input of the component tracking error generating unit 19 and the second input of the first complex multiplier 24 v each single-beam receiver 4 1 -4 L of the signal are combined and connected to the output of the complex conjugation unit 7, the output of the component tracking error generation unit 19 is connected to the first input m of the subtractor 21, the output of which is connected to the input of the loop filter 20, the second input of the subtractor 21 in each single-beam receiver 4 1 -4 L of the signal is connected to the corresponding output of the first block 5 correction, the output of the filter 23 in each single-beam receiver 4 1 -4 L of the signal connected to the input unit 22, a complex conjugate and its corresponding correction input of the first unit 5, the second inputs of the second correction unit 6 connected to the outputs of complex multiplier 24 of each single beam receiver April 1 -4 L signal, outputs the second correction unit 6 is connected from each single beam receiver filter input 23 January 4 -4 L signal complex conjugation block input 7 connected to an output deciding unit 8 having an input connected to the output of the adder 9, which is an output device, the inputs of the adder connected to the outputs of complex multiplier 25 of each single beam receiver 4 1 -4 L , signal.
Устройство-прототип работает следующим образом (см. Фиг.1). Входной комплексный дискретный сигнал поступает на первый вход приемника 1 поиска и на входы L однолучевых приемников 41-4L сигнала, а именно на первые входы комплексных интерполяторов - дециматоров 11. По сигналу с блока 2 управления в приемнике 1 поиска осуществляют поиск компонент входного многолучевого сигнала и формируют начальную оценку их временных позиций относительно временного положения опорного сигнала генератора 3 ПСП. Начальную оценку временных позиций обнаруженных компонент многолучевого входного сигнала подают через блок 2 управления на первые входы блоков 10 определения задержки соответствующих однолучевых приемников 41-4L. По сигналу управления, поступающему с третьего выхода блока 2 управления, генератор 3 ПСП на выходе формирует синфазные и квадратурные составляющие опорного сигнала, которые поступают на первые входы первого 14, второго 15 и третьего 16 комплексных корреляторов однолучевых приемников 41-4L. На вторые входы первого 14, второго 15 и третьего 16 комплексных корреляторов однолучевых приемников 41-4L подают сигнал сброса с блока 2 управления. Для каждой компоненты в соответствующем однолучевом приемнике 41-4L на второй вход комплексного интерполятора - дециматора 11 с выхода блока 10 определения задержки поступает необходимая задержка входного сигнала. Вначале она равна начальной оценке временной позиции компоненты относительно временного положения опорного сигнала, поступающей с блока 2 управления, а в дальнейшем - сумме текущей оценки временной позиции компоненты и фильтрованной скорректированной ошибки слежения с выхода фильтра 20 петли.The prototype device operates as follows (see Figure 1). The complex input discrete signal is fed to the first input of the
В комплексном интерполяторе - дециматоре 11 осуществляют интерполяцию входного комплексного дискретного сигнала, в результате увеличивая частоту его дискретизации, и задерживают входной сигнал в соответствии с оценкой временной позиции компоненты и осуществляют децимацию задержанного сигнала. С выхода комплексного интерполятора - дециматора 11 отсчеты задержанного дискретного комплексного сигнала через комплексный коммутатор 13 поступают поочередно (через 0,5 чипа) на третий вход третьего комплексного коррелятора 16, на третий вход второго комплексного коррелятора 15 и через комплексный регистр 12 на третий вход первого комплексного коррелятора 14. Комплексный регистр 12 осуществляет задержку на один чип.In the complex interpolator-decimator 11, the input complex discrete signal is interpolated, as a result of increasing its sampling frequency, and the input signal is delayed in accordance with the estimate of the time position of the component and the delay signal is decimated. From the output of the complex interpolator - decimator 11, the samples of the delayed discrete complex signal through the complex switch 13 are supplied alternately (through 0.5 chips) to the third input of the third complex correlator 16, to the third input of the second
Первый 14 и второй 15 комплексные корреляторы используют для формирования запаздывающих и опережающих комплексных корреляционных откликов символов сигнала, которые поступают соответственно на первый и второй вход комплексного вычитателя 17. С выхода комплексного вычитателя 17 разность запаздывающих и опережающих комплексных корреляционных откликов символов сигнала поступает на первый вход блока 19 формирования ошибки слежения компоненты.The first 14 and second 15 complex correlators are used to generate delayed and leading complex correlation responses of signal symbols, which respectively arrive at the first and second input of complex subtractor 17. From the output of complex subtractor 17, the difference between delayed and leading complex correlation responses of signal symbols is sent to the first input of the block 19 forming component tracking errors.
В блоке 19 формируют ошибку слежения компоненты, последовательно перемножая сформированную разность на комплексно сопряженную оценку комплексной огибающей символа компоненты и на комплексно сопряженную оценку информационного параметра символа, которые поступают на второй и на третий входы блока 19 соответственно с выходов блоков 22 и 7 комплексного сопряжения. Дополнительно комплексно-сопряженную оценку информационного параметра символа подают на второй вход первого комплексного перемножителя 24.In block 19, a component tracking error is generated by multiplying the generated difference sequentially by the complex conjugate estimate of the complex envelope of the symbol of the component and the complex conjugate estimate of the symbol information parameter, which are received at the second and third inputs of block 19 from the outputs of the complex conjugation blocks 22 and 7, respectively. Additionally, a complex conjugate estimate of the information parameter of the symbol is fed to the second input of the first complex multiplier 24.
Сформированную ошибку слежения компоненты подают на первый вход вычитателя 21, в котором ее корректируют, вычитая из нее мешающее влияние других компонент, которое поступает с блока 5 коррекции. Мешающие влияния для всех компонент формируют в блоке 5 коррекции по оценкам комплексной огибающей символа и временных позиций компонент. Скорректированную ошибку слежения компоненты фильтруют по нескольким символам в фильтре 20 петли и подают на второй вход блока 10 определения задержки.The generated tracking error of the components is fed to the first input of the
Третьи комплексные корреляторы 16 однолучевых приемников 41-4L используют для приема информационных символов. Комплексные корреляционные отклики символов сигнала с выхода третьего комплексного коррелятора 16 поступают на вход комплексной линии 18 задержки и на первый вход первого комплексного перемножителя 24. В комплексной линии 18 задержки комплексные корреляционные отклики символов сигнала задерживают на интервал времени, необходимый для оценки комплексной огибающей символов компоненты, и перемножают в втором комплексном перемножителе 25 на комплексно сопряженную оценку комплексной огибающей символов, получая мягкие решения информационных символов компоненты.The third complex correlators of 16 single-beam receivers 4 1 -4 L are used to receive information symbols. The complex correlation responses of the signal symbols from the output of the third complex correlator 16 are input to the complex delay line 18 and to the first input of the first complex multiplier 24. In the complex delay line 18, the complex correlation responses of the signal symbols are delayed by the time interval necessary to estimate the complex envelope of the component symbols, and multiplied in the second complex multiplier 25 by a complex conjugate estimate of the complex envelope of the symbols, obtaining soft solutions of information character components.
Мягкие решения информационных символов всех компонент суммируют в сумматоре 9, в результате формируя мягкие решения информационных символов, которые поступают на выход устройства и на решающий блок 8. В блоке 8 по мягким решениям информационных символов формируют оценки информационных символов, которые поступают в блок 7 комплексного сопряжения. С блока 7 комплексно-сопряженные оценки информационных символов поступают на третьи входы блоков 19 и вторые входы первых комплексных перемножителей 24 однолучевых приемников сигнала 41-4L.Soft decisions of information symbols of all components are summarized in adder 9, resulting in soft decisions of information symbols that are output to the device and
В первых комплексных перемножителях 24 однолучевых приемников сигнала 41-4L перемножают комплексные корреляционные отклики символов сигнала на комплексно-сопряженную оценку информационного параметра символа, и результаты перемножения подают на вторые входы второго блока 6 коррекции. На первые входы первого 5 и второго 6 блоков коррекции с выходов блока 10 определения задержки однолучевых приемников 41-4L поступают задержки компонент входного сигнала. Во втором блоке 6 коррекции корректируют полученные произведения, устраняя взаимное влияние сигналов лучей друг на друга. Скорректированные произведения компонент с выходов второго блока 6 коррекции поступают на соответствующие фильтры 23 однолучевых приемников 41-4L, в которых осуществляют их фильтрацию на интервале нескольких символов, формируя, таким образом, оценки комплексных огибающих символов компонент. Сформированные оценки комплексных огибающих символов компонент поступают на входы блоков 22 комплексного сопряжения однолучевых приемников 41-4L и на вторые входы первого блока 5 коррекции. В первом блоке 5 коррекции по оценкам комплексной огибающей символов компонент и по задержкам компонент входного сигнала с блока 10 формируют для каждой компоненты мешающее влияние других компонент на ошибку слежения.In the first complex multipliers, 24 single-beam signal receivers 4 1 -4 L multiply the complex correlation responses of the signal symbols to the complex conjugate estimate of the symbol information parameter, and the multiplication results are supplied to the second inputs of the
Основным недостатком способа-прототипа является отсутствие эффективного решения проблемы определения числа компонент многолучевого сигнала в условиях неразрешаемой многолучевости. Ошибка в определении числа неразрешаемых компонент может приводить к существенным энергетическим потерям.The main disadvantage of the prototype method is the lack of an effective solution to the problem of determining the number of components of a multipath signal in conditions of unresolved multipath. An error in determining the number of unresolvable components can lead to significant energy losses.
Задача заявляемых изобретений - повышение помехоустойчивости приема сигнала в условиях неразрешаемой многолучевости, уменьшение необходимого ресурса обработки.The task of the claimed invention is to increase the noise immunity of signal reception in the conditions of unresolvable multipath, reducing the required processing resource.
Технический результат достигается за счет того, что в способ приема многолучевого сигнала, при котором для слежения и оценки канала распространения число одновременно анализируемых временных позиций сигнала ограничено величиной N, заключающийся в том, что:The technical result is achieved due to the fact that in the method of receiving a multipath signal, in which for tracking and evaluating the propagation channel, the number of simultaneously analyzed time positions of the signal is limited to N, which consists in the fact that:
- периодически с периодом Ts в области многолучевости осуществляют поиск компонент многолучевого сигнала и определяют оценку поиска их временных позиций,- periodically with a period of T s in the field of multipath, search for components of the multipath signal and determine the assessment of the search for their temporary positions,
- периодически с шагом длительностью Tt определяют временные позиции компонент многолучевого сигнала,- periodically with a step of duration T t determine the temporary position of the components of the multipath signal,
- формируют синфазную и квадратурную составляющие комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на интервале шага слежения,- form in-phase and quadrature components of the complex correlation responses of the pilot signal in the interval of the tracking step,
- находят оценку временных позиций компонент,- find an estimate of the temporary positions of the components,
- находят мягкие решения об информационных символах, используя сформированную оценку временных позиций компонент многолучевого сигнала, для чего:- find soft solutions for information symbols using the generated estimate of the time positions of the multipath signal component, for which:
- формируют оценки комплексной огибающей пилот-символов, соответствующие оценкам временных позиций компонент многолучевого сигнала, как взвешенную сумму комплексных корреляционных откликов пилот-символов компонент,- form estimates of the complex envelope of the pilot symbols corresponding to the estimates of the time positions of the components of the multipath signal, as the weighted sum of the complex correlation responses of the pilot symbols of the components,
- формируют оценки комплексной огибающей информационных символов компонент, фильтруя соответствующие оценки комплексной огибающей пилот-символов,- form estimates of the complex envelope of the information symbols of the component, filtering the corresponding estimates of the complex envelope of the pilot symbols,
- формируют синфазную и квадратурную составляющие комплексных корреляционных откликов информационных символов, соответствующие оценкам временных позиций компонент многолучевого сигнала,- form in-phase and quadrature components of the complex correlation responses of information symbols corresponding to estimates of the time positions of the components of the multipath signal,
- формируют мягкие решения компонент об информационных символах, умножая соответствующие комплексные корреляционные отклики информационных символов на комплексно сопряженную оценку комплексной огибающей информационных символов компоненты,- form soft decisions of the components about information symbols, multiplying the corresponding complex correlation responses of information symbols by a complex conjugate estimate of the complex envelope of the information symbols of the component,
- формируют мягкие решения об информационных символах, суммируя мягкие решения компонент об информационных символах,- form soft decisions about information symbols, summing up soft decisions of components about information symbols,
согласно изобретению вводят следующую последовательность действий:according to the invention, the following sequence of actions is introduced:
- осуществляют ранжирование по убыванию мощности временных позиций, найденных в процедуре поиска,- carry out the ranking in decreasing order of the power of temporary positions found in the search procedure,
- периодически с шагом длительностью Tt определяют число компонент многолучевого сигнала, для чего на каждом шаге:- periodically with a step of duration T t determine the number of components of the multipath signal, for which at each step:
- осуществляют ранжирование временных позиций, отстоящих на 1/2 чипа с опережением и отставанием от временных позиций компонент предыдущего шага слежения, по убыванию мощности порождающей компоненты, причем для первого шага слежения в качестве компонент предыдущего шага слежения используют компоненты, найденные при поиске,- carry out the ranking of temporary positions that are 1/2 chip ahead and behind the temporal positions of the components of the previous tracking step, in decreasing order of the power of the generating component, and for the first tracking step, the components found during the search are used as components of the previous tracking step,
- осуществляют ранжирование по убыванию мощности временных позиций, которые исследовались на предыдущем шаге слежения, за исключением первого шага слежения,- carry out the ranking in decreasing order of the power of temporary positions that were investigated at the previous tracking step, with the exception of the first tracking step,
- формируют массив временных позиций, подлежащих анализу на каждом шаге слежения, при этом массив наполняют временными позициями в следующей последовательности:- form an array of temporary positions to be analyzed at each tracking step, while the array is filled with temporary positions in the following sequence:
a) временные позиции компонент предыдущего шага слежения,a) temporary positions of the components of the previous tracking step,
b) ранжированные временные позиции, отстоящие на 1/2 чипа с опережением и отставанием от временных позиций компонент предыдущего шага слежения, при этом, начиная с этой группы временных позиций и далее, временная позиция добавляется в формируемый массив лишь в случае, если расстояние между этой временной позицией и временными позициями, уже находящимися в массиве, не меньше 1/2 чипа,b) ranked temporary positions that are 1/2 chip ahead and behind the temporal positions of the components of the previous tracking step, and, starting from this group of temporary positions and further on, the temporary position is added to the generated array only if the distance between this temporary position and temporary positions already in the array, not less than 1/2 of the chip,
c) ранжированные временные позиции компонент, найденных в последней процедуре поиска,c) the ranked temporary positions of the components found in the last search procedure,
d) ранжированные временные позиции, которые исследовались на предыдущем шаге слежения,d) the ranked temporary positions that were examined in the previous tracking step,
формирование массива прекращают по достижении числа временных позиций массива величины N,the formation of the array is stopped upon reaching the number of temporary positions of the array of magnitude N,
- синфазную и квадратурную составляющие комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на интервале шага слежения, а также сумму их квадратов формируют одновременно для всех временных позиций сформированного массива,- in-phase and quadrature components of the complex correlation responses of the pilot signal at the interval of the tracking step, as well as the sum of their squares, are formed simultaneously for all temporary positions of the generated array,
- находят максимальную сумму квадратов синфазной и квадратурной составляющих комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на интервале шага слежения,- find the maximum sum of the squares of the in-phase and quadrature components of the complex correlation responses of the pilot signal in the interval of the tracking step,
- временные позиции сформированного массива группируют во временные области таким образом, что, если временное расстояние между временными позициями массива меньше, чем чип, то они входят в одну область, в противном случае временные позиции входят в разные области,- the temporary positions of the formed array are grouped into temporary areas in such a way that if the temporary distance between the temporary positions of the array is less than the chip, then they enter the same area, otherwise the temporary positions enter the different areas,
- для каждой временной области одновременно с нахождением оценки временных позиций компонент находят оценку, соответствующего числа компонент, для чего:- for each time domain, simultaneously with finding an estimate of the time positions of the components, an estimate is found corresponding to the number of components, for which:
- отбрасывают временные позиции области, для которых сумма квадратов синфазной и квадратурной составляющих комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на интервале шага слежения меньше заданного порога, величина которого пропорциональна максимальной сумме квадратов синфазной и квадратурной составляющих комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на интервале шага слежения,- discard the temporary positions of the region for which the sum of the squares of the in-phase and quadrature components of the complex correlation responses of the pilot signal in the interval of the tracking step is less than a predetermined threshold, the value of which is proportional to the maximum sum of the squares of the in-phase and quadrature components of the complex correlation responses of the pilot signal in the interval of the tracking step,
- из всевозможных наборов оставшихся временных позиций области, число возможных временных позиций набора от 1 до m, временное расстояние между временными позициями набора не менее 1/2 чипа, находят набор временных позиций области, для которого решающая функция, представляющая собой сумму квадратичной формы синфазных составляющих комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на интервале шага слежения для временных позиций набора, квадратичной формы квадратурных составляющих комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на интервале шага слежения для временных позиций набора и слагаемого, линейно убывающего с ростом числа временных позиций набора и пропорционального максимальной сумме квадратов синфазной и квадратурной составляющих комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на интервале шага слежения временных позиций сформированного массива, - максимальна; временные позиции найденного набора принимают за оценку временных позиций компонент, а число временных позиций набора - за оценку числа компонент в исследуемой области,- from all kinds of sets of the remaining temporary positions of the region, the number of possible temporary positions of the set is from 1 to m, the time distance between the temporary positions of the set is at least 1/2 of the chip, a set of temporary positions of the region is found for which the decisive function, which is the sum of the quadratic form of the in-phase components complex correlation responses of the pilot signal at the interval of the tracking step for the time positions of the set, quadratic form of quadrature components of the complex correlation responses of the pilot signal to int the interval of the tracking step for the temporary positions of the set and the term linearly decreasing with increasing the number of temporary positions of the set and proportional to the maximum sum of squares of the in-phase and quadrature components of the complex correlation responses of the pilot signal in the interval of the tracking step of the temporary positions of the formed array is the maximum; temporary positions of the found set are taken as an estimate of the temporary positions of the components, and the number of temporary positions of the set is taken as an estimate of the number of components in the study area,
- если сумма оценок числа компонент всех областей не превышает максимальное значение отслеживаемых компонент Р, то окончательная оценка числа компонент многолучевого сигнала равна сумме оценок числа компонент всех областей, а оценка их временных позиций соответствует оценкам временных позиций областей, в противном случае из совокупности оценок временных позиций компонент всех областей выбирают Р компонент с максимальными значениями мощности, а оценка временных позиций компонент многолучевого сигнала соответствует временным позициям этих наиболее мощных компонент,- if the sum of the estimates of the number of components of all regions does not exceed the maximum value of the monitored components of P, then the final estimate of the number of components of the multipath signal is equal to the sum of the estimates of the number of components of all regions, and the estimate of their temporal positions corresponds to the estimates of the temporal positions of the regions, otherwise from the set of estimates of the temporary positions the component of all regions selects the P component with maximum power values, and the estimate of the time positions of the multipath signal component corresponds to the time positions m of the most powerful component
- мягкие решения об информационных символах находят, используя сформированную оценку числа компонент.- soft decisions about information symbols are found using the generated estimate of the number of components.
Задача решается также за счет того, что в устройство приема многолучевых сигналов, содержащее приемник поиска, блок управления, генератор псевдослучайной последовательности (ПСП), L однолучевых приемников сигнала, блок коррекции и сумматор, при этом каждый однолучевый приемник сигнала содержит первый и второй комплексные корреляторы, комплексную линию задержки, блок комплексного сопряжения, фильтр и комплексный перемножитель, причем первый вход приемника поиска является входом устройства, входом комплексного дискретного сигнала, выход приемника поиска соединен с первым входом блока управления, первый выход которого соединен со вторым входом приемника поиска, второй выход блока управления соединен со входом генератора ПСП, первый выход которого соединен с первым входом первого комплексного коррелятора в каждом однолучевом приемнике сигнала, третий выход блока управления соединен со вторым входом первого и первым входом второго комплексных корреляторов в каждом однолучевом приемнике сигнала, выход второго комплексного коррелятора соединен с входом комплексной линии задержки, выход которой соединен с первым входом комплексного перемножителя, второй вход которого соединен с выходом блока комплексного сопряжения, вход которого соединен с выходом фильтра, вход фильтра каждого однолучевого приемника сигнала соединен с соответствующим ему выходом блока коррекции, выходы комплексного перемножителя каждого однолучевого приемника сигнала соединены с соответствующими им входами сумматора, выход которого является выходом устройства,The problem is also solved due to the fact that in the device for receiving multipath signals containing a search receiver, a control unit, a pseudo-random sequence generator (PSP), L single-beam signal receivers, a correction unit and an adder, each single-beam signal receiver contains the first and second complex correlators , a complex delay line, a complex conjugation unit, a filter and a complex multiplier, and the first input of the search receiver is the input of the device, the input of the complex discrete signal, the output the search receiver is connected to the first input of the control unit, the first output of which is connected to the second input of the search receiver, the second output of the control unit is connected to the input of the SRP generator, the first output of which is connected to the first input of the first complex correlator in each single-beam signal receiver, the third output of the control unit is connected with the second input of the first and first input of the second complex correlators in each single-beam signal receiver, the output of the second complex correlator is connected to the input of the complex line and a delay whose output is connected to the first input of the complex multiplier, the second input of which is connected to the output of the complex conjugation block, the input of which is connected to the filter output, the filter input of each single-beam signal receiver is connected to the corresponding output of the correction block, the outputs of the complex multiplier of each single-beam signal receiver connected to their respective inputs of the adder, the output of which is the output of the device,
согласно изобретению введены:according to the invention introduced:
М блоков задержки,M delay blocks,
М комплексных корреляторов,M complex correlators,
многоканальный блок вычисления суммы квадратов,multi-channel block for calculating the sum of squares,
первый, второй и третий блоки ранжирования,first, second and third ranking blocks,
блок поиска максимума,maximum search block,
блок формирования массива временных позиций,block for forming an array of temporary positions,
ключ,key,
блок формирования оценок временных позиций областей,a unit for generating estimates of temporary positions of regions,
блок ограничения числа компонент,block limiting the number of components
в каждый однолучевый приемник сигнала введен узел задержки,a delay node is introduced into each single-beam signal receiver,
при этом первые входы М блоков задержки и первый вход узла задержки в каждом однолучевом приемнике сигнала присоединены к входу устройства,wherein the first inputs M of the delay units and the first input of the delay unit in each single-beam signal receiver are connected to the input of the device,
вторые входы М блоков задержки, первые входы М блоков комплексных корреляторов, вторые входы узлов задержки каждого однолучевого приемника сигнала, первые входы блока коррекции, первые входы третьего блока ранжирования и блока формирования оценок временных позиций областей соединены с третьим выходом блока управления,the second inputs of the M delay blocks, the first inputs of the M blocks of complex correlators, the second inputs of the delay nodes of each single-beam signal receiver, the first inputs of the correction block, the first inputs of the third ranking block and the block for generating estimates of the temporal positions of the regions are connected to the third output of the control unit,
вторые входы М комплексных корреляторов соединены с первым выходом генератора ПСП,the second inputs M of the complex correlators are connected to the first output of the PSP generator,
второй выход генератора ПСП соединен со вторыми входами вторых комплексных корреляторов каждого однолучевого приемника сигнала,the second output of the SRP generator is connected to the second inputs of the second complex correlators of each single-beam signal receiver,
третьи входы первого и второго комплексных корреляторов соединены с выходом узла задержки в каждом однолучевом приемнике сигнала,the third inputs of the first and second complex correlators are connected to the output of the delay node in each single-beam signal receiver,
третьи входы М комплексных корреляторов соединены с выходами М блоков задержки,the third inputs of the M complex correlators are connected to the outputs of the M delay units,
выходы М комплексных корреляторов соединены с соответствующими им М входами многоканального блока вычисления суммы квадратов,the outputs of the M complex correlators are connected to their respective M inputs of a multi-channel unit for calculating the sum of squares,
L входов многоканального блока вычисления суммы квадратов объединены с L вторыми входами блока коррекции и соединены с выходами соответствующих им первых комплексных корреляторов каждого однолучевого приемника сигнала,L inputs of a multi-channel sum-square calculation unit are combined with L second inputs of the correction unit and connected to the outputs of the corresponding first complex correlators of each single-beam signal receiver,
причем М и L входов многоканального блока вычисления суммы квадратов объединены со вторыми входами блока формирования оценок временных позиций,moreover, the M and L inputs of the multi-channel unit of calculating the sum of squares are combined with the second inputs of the unit for forming estimates of temporary positions,
выходы многоканального блока вычисления суммы квадратов соединены с входом первого блока ранжирования, входом блока поиска максимума, первым входом блока ограничения числа компонент и третьим входом блока формирования оценок временных позиций областей,the outputs of the multi-channel block for calculating the sum of squares are connected to the input of the first ranking block, the input of the maximum search block, the first input of the component number limiting block and the third input of the block for generating estimates of the temporal positions of the regions
четвертый вход блока формирования оценок временных позиций областей соединен с выходом блока поиска максимума,the fourth input of the unit for estimating the temporary positions of the regions is connected to the output of the maximum search unit,
выход блока формирования оценок временных позиций областей соединен со вторым входом блока ограничения числа компонент,the output of the unit for estimating the temporal positions of the regions is connected to the second input of the component number limiting unit,
третий вход блока ограничения числа компонент, второй вход третьего блока ранжирования и первый вход блока формирования массива временных позиций соединены с выходом ключа,the third input of the block limiting the number of components, the second input of the third ranking block and the first input of the block forming the array of temporary positions are connected to the output of the key,
четвертый вход блока ограничения числа компонент и первый вход ключа объединены и соединены с четвертым выходом блока управления,the fourth input of the block limiting the number of components and the first input of the key are combined and connected to the fourth output of the control unit,
выход блока ограничения числа компонент соединен со вторыми входами ключа и блока управления,the output of the block limiting the number of components is connected to the second inputs of the key and the control unit,
пятый выход блока управления соединен с входом второго блока ранжирования, выход которого соединен с третьим входом ключа и вторым входом блока формирования массива временных позиций, третий вход которого соединен с выходом третьего блока ранжирования,the fifth output of the control unit is connected to the input of the second ranking unit, the output of which is connected to the third input of the key and the second input of the block for forming an array of temporary positions, the third input of which is connected to the output of the third ranking unit,
четвертый вход блока формирования массива временных позиций соединен с выходом первого блока ранжирования,the fourth input of the block forming the array of temporary positions is connected to the output of the first ranking block,
выход блока формирования массива временных позиций соединен с третьим входом блока управления.the output of the block forming the array of temporary positions is connected to the third input of the control unit.
Введение новых отличительных признаков в способ и устройство согласно описанному изобретению позволяет получить новый технический результат - повысить помехоустойчивость приема сигнала в условиях неразрешаемой многолучевости и уменьшить необходимый ресурс обработки.The introduction of new distinctive features in the method and device according to the described invention allows to obtain a new technical result - to increase the noise immunity of signal reception in the conditions of unresolved multipath and reduce the necessary processing resource.
Заявляемый способ приема многолучевого сигнала и устройство для его осуществления в отличие от известных технических решений уточняют в процессе слежения не только временные позиции компонент многолучевого сигнала, но также и их число. Алгоритм приема многолучевого сигнала при оценке комплексной огибающей компенсирует взаимовлияние сигналов разных лучей друг на друга, что позволяет получить значительный энергетический выигрыш в условиях неразрешимой многолучевости по сравнению с лучшими известными алгоритмами. При этом помехоустойчивость предлагаемого способа практически не уступает потенциальной (когда априори известны временные позиции компонент многолучевого сигнала). При этом заявляемый способ позволяет уменьшить необходимый ресурс обработки (количество корреляторов).The inventive method of receiving a multipath signal and a device for its implementation, in contrast to the known technical solutions, specify in the tracking process not only the temporary positions of the components of the multipath signal, but also their number. The algorithm for receiving a multipath signal when evaluating the complex envelope compensates for the mutual influence of the signals of different rays on each other, which makes it possible to obtain a significant energy gain in conditions of insoluble multipath in comparison with the best known algorithms. In this case, the noise immunity of the proposed method is practically not inferior to the potential one (when the temporal positions of the components of the multipath signal are a priori known). Moreover, the inventive method allows to reduce the required processing resource (the number of correlators).
Изобретение поясняется примерами выполнения и чертежами:The invention is illustrated by examples and drawings:
На фиг.1 приведена структурная схема устройства-прототипа.Figure 1 shows the structural diagram of the device of the prototype.
На фиг.2 - структурная схема заявляемого устройства.Figure 2 is a structural diagram of the inventive device.
На фиг.3 - структурная схема блока 6 коррекции, приведена как пример выполнения.Figure 3 is a structural diagram of a
На фиг.4 - алгоритм блока 33 формирования массива временных позиций.Figure 4 - algorithm of block 33 forming an array of temporary positions.
На фиг.5 - алгоритм блока 35 формирования оценок временных позиций областей.Figure 5 - algorithm of block 35 for the formation of estimates of the temporary positions of the regions.
На фиг.6 и 7 представлены результаты сравнения помехоустойчивости заявляемого изобретения и известных алгоритмов, полученные методом компьютерного моделирования.6 and 7 show the results of comparing the noise immunity of the claimed invention and known algorithms obtained by computer simulation.
Заявляемое устройство приема многолучевого сигнала (фиг.2) содержит приемник 1 поиска, блок 2 управления, генератор 3 псевдослучайной последовательности (ПСП), L однолучевых приемников 41-4L сигнала, блок 6 коррекции и сумматор 9, при этом каждый однолучевый приемник 41-4L сигнала содержит первый 161 и второй 162 комплексные корреляторы, комплексную линию 18 задержки, блок 22 комплексного сопряжения, фильтр 23 и комплексный перемножитель 25, причем первый вход приемника 1 поиска является входом устройства, выход приемника 1 поиска соединен с первым входом блока 2 управления, первый выход которого соединен со вторым входом приемника 1 поиска, второй выход блока 2 управления соединен со входом генератора 3 ПСП, первый выход которого соединен с первым входом первого 161 комплексного коррелятора в каждом однолучевом приемнике 41-4L сигнала, третий выход блока 2 управления соединен со вторым входом первого 161 и первым входом второго 162 комплексных корреляторов в каждом однолучевом приемнике 41-4L сигнала, выход второго комплексного коррелятора 162 соединен с входом комплексной линии 18 задержки, выход которой соединен с первым входом комплексного перемножителя 25, второй вход которого соединен с выходом блока 22 комплексного сопряжения, вход которого соединен с выходом фильтра 23, вход фильтра 23 каждого однолучевого приемника 41-4L сигнала соединен с соответствующим ему выходом блока 6 коррекции, выходы комплексного перемножителя 25 каждого однолучевого приемника 41-4L сигнала соединены с соответствующими им входами сумматора 9, выход которого является выходом устройства, согласно изобретению дополнительно содержит: М блоков 261-26М задержки, М комплексных корреляторов 271-27М, многоканальный блок 28 вычисления суммы квадратов, первый 29, второй 30 и третий 31 блоки ранжирования, блок 32 поиска максимума, блок 33 формирования массива временных позиций, ключ 34, блок 35 формирования оценок временных позиций областей, блок 36 ограничения числа компонент, в каждый однолучевый приемник 41-4L сигнала введен узел 37 задержки, при этом первые входы М блоков 261-26М задержки и первый вход узла 37 задержки в каждом однолучевом приемнике 41-4L сигнала присоединены к входу устройства, вторые входы М блоков 261-26М задержки, первые входы М блоков 271-27М комплексных корреляторов, вторые входы узлов 37 задержки каждого однолучевого приемника 41-4L сигнала, первые входы блока 6 коррекции, первые входы третьего блока 31 ранжирования и блока 35 формирования оценок временных позиций областей соединены с третьим выходом блока 2 управления, вторые входы М комплексных корреляторов 271-27М соединены с первым выходом генератора 3 ПСП, второй выход генератора 3 ПСП соединен со вторыми входами вторых комплексных корреляторов 162 каждого однолучевого приемника 41-4L сигнала, третьи входы первого 161 и второго 162 комплексных корреляторов соединены с выходом узла 37 задержки в каждом однолучевом приемнике 41-4L сигнала, третьи входы М комплексных корреляторов 271-27М соединены с выходами М блоков 261-26М задержки, выходы М комплексных корреляторов 271-27М соединены с соответствующими им М входами многоканального блока 28 вычисления суммы квадратов, L входов многоканального блока 28 вычисления суммы квадратов объединены с L вторыми входами блока 6 коррекции и соединены с выходами соответствующих им первых комплексных корреляторов 161 каждого однолучевого приемника 41-4L сигнала, причем М и L входов многоканального блока 28 вычисления суммы квадратов объединены со вторыми входами блока 35 формирования оценок временных позиций, выходы многоканального блока 28 вычисления суммы квадратов соединены со входом первого блока 29 ранжирования, входом блока 32 поиска максимума, первым входом блока 36 ограничения числа компонент и третьим входом блока 35 формирования оценок временных позиций областей, четвертый вход блока 35 формирования оценок временных позиций областей соединен с выходом блока 32 поиска максимума, выход блока 35 формирования оценок временных позиций областей соединен со вторым входом блока 36 ограничения числа компонент, третий вход блока 36 ограничения числа компонент, второй вход третьего блока 31 ранжирования и первый вход блока 33 формирования массива временных позиций соединены с выходом ключа 34, четвертый вход блока 36 ограничения числа компонент и первый вход ключа объединены и соединены с четвертым выходом блока 2 управления, выход блока 36 ограничения числа компонент соединен с вторыми входами ключа 34 и блока 2 управления, пятый выход блока 2 управления соединен со входом второго блока 30 ранжирования, выход которого соединен с третьим входом ключа 34 и вторым входом блока 33 формирования массива временных позиций, третий вход которого соединен с выходом третьего блока 31 ранжирования, четвертый вход блока 33 формирования массива временных позиций соединен с выходом первого блока 29 ранжирования, выход блока 33 формирования массива временных позиций соединен с третьим входом блока 2 управления.The inventive device for receiving a multipath signal (Fig. 2) comprises a search receiver 1, a control unit 2, a pseudo-random sequence generator (PSP) 3, L single-beam receivers 4 1 -4 L of the signal, a correction unit 6, and an adder 9, wherein each single-beam receiver 4 The 1-4 L signal contains the first 16 1 and second 16 2 complex correlators, a complex delay line 18, a complex pairing unit 22, a filter 23 and a complex multiplier 25, the first input of the search receiver 1 being the input of the device, the output of the search receiver 1 being connected to the first in the control unit 2, the first output of which is connected to the second input of the search receiver 1, the second output of the control unit 2 is connected to the input of the SRP generator 3, the first output of which is connected to the first input of the first 16 1 complex correlator in each single-beam receiver 4 1 -4 L signal The third output of the control unit 2 is connected to the second input of the first 16 1 and the first input of the second February 16 complex correlators in each receiver single-beam April 1 -4 L signal output of the second complex correlator February 16 connected to the input line 18 integrated setbacks , The output of which is connected to a first input of complex multiplier 25, a second input coupled to an output of the complex conjugate unit 22, whose input is connected to the output of the filter 23, the filter entrance 23 of each single beam receiver April 1 -4 L signal coupled to its corresponding output of the correction 6 , the outputs of the complex multiplier 25 of each single-beam receiver 4 1 -4 L signal are connected to the corresponding inputs of the adder 9, the output of which is the output of the device, according to the invention further comprises: M blocks 26 1 -2 6 M delays, M complex correlators 27 1 -27 M , multi-channel block 28 for calculating the sum of squares, first 29, second 30 and third 31 ranking blocks, maximum search block 32, array of temporary positions block 33, key 34, estimator 35 the time positions of the regions, the unit 36 for limiting the number of components, a delay unit 37 is introduced into each single-beam receiver 4 1 -4 L of the signal, while the first inputs of the M units 26 1 -26 M of the delay and the first input of the unit of the delay 37 in each single-beam receiver 4 1 - 4 L signals are connected to the input of the device, the second the inputs of the M blocks 26 1 -26 M delay, the first inputs of the M blocks 27 1 -27 M complex correlators, the second inputs of the nodes 37 delay each single-beam receiver 4 1 -4 L signal, the first inputs of the block 6 correction, the first inputs of the third block 31 ranking and forming unit 35 estimates the time position regions are connected to third output control unit 2, the second inputs of M complex correlators January 27 -27 M are connected to the first output of generator 3 SAPs second generator output SRP 3 is connected to second inputs of the second complex correlators February 16 each odnoluche January 4 th receiver -4 L signal third inputs of first 16 1 and second 16 2 set of correlators are connected to the output of delay unit 37 in each single-beam receiver April 1 -4 L signal third inputs of M complex correlators January 27 -27 M are connected to the outputs M delay blocks 26 1 -26 M , the outputs of M complex correlators 27 1 -27 M are connected to the corresponding M inputs of the multi-channel sum of squares calculator 28, L inputs of the multi-channel sum of squares calculator 28 are combined with L second inputs of the correction block 6 and connected to outputs corresponding uyuschih them first complex correlator 16 January each single beam receiver April 1 -4 L signal, the M and L multichannel input unit 28 calculating the sum of squares are combined to second inputs 35 time slots form a block count, the outputs of the multichannel unit 28 calculating the sum of the squares connected to the input of the first block 29 ranking, the input of the maximum search block 32, the first input of the block 36 limiting the number of components and the third input of the block 35 forming estimates of the temporary positions of the regions, the fourth input of the block 35 forming the sc the area temporal position knob is connected to the output of the maximum search unit 32, the output of the area temporal position estimator 35 is connected to the second input of the component number limiting unit 36, the third input of the component number limiting unit 36, the second input of the third ranking unit 31 and the first input of the forming unit 33 an array of temporary positions are connected to the output of the key 34, the fourth input of the component limiting unit 36 and the first input of the key are combined and connected to the fourth output of the control unit 2, the output of the limiting unit 36 h If the component is connected to the second inputs of the key 34 and the control unit 2, the fifth output of the control unit 2 is connected to the input of the second ranking unit 30, the output of which is connected to the third input of the key 34 and the second input of the array position block 33, the third input of which is connected to the output the third ranking unit 31, the fourth input of the temporary position array forming unit 33 is connected to the output of the first ranking unit 29, the output of the temporary position array forming unit 33 is connected to the third input of the control unit 2 .
Блок 6 коррекции, пример выполнения которого для обработки одной области приведен на фиг.3, содержит Q элементов 381-38Q коррекции, элемент 41 формирования матрицы В-1, каждый элемент коррекции содержит Q комплексных перемножителей 391-39Q и комплексный сумматор 40.
На фиг.1, 2 и 3 стрелки (связи) выполнены различной толщины, при этом тонкие стрелки показывают соединение блоков через непосредственные связи, а более толстые стрелки показывают соединение блоков и элементов структурной схемы по шине (множество связей).In figures 1, 2 and 3, arrows (connections) are made of various thicknesses, while thin arrows show the connection of blocks through direct connections, and thicker arrows show the connection of blocks and structural elements on the bus (many connections).
Заявляемый способ приема многолучевого сигнала, при котором для слежения и оценки канала распространения число одновременно анализируемых временных позиций сигнала ограничено величиной N, осуществляют следующим образом:The inventive method of receiving a multipath signal, in which for tracking and evaluating the propagation channel, the number of simultaneously analyzed temporal positions of the signal is limited to N, as follows:
- периодически с периодом Ts в области многолучевости осуществляют поиск компонент многолучевого сигнала и определяют оценку поиска их числа и временных позиций;- periodically with a period of T s in the multipath domain, search for the components of the multipath signal and determine the search estimate of their number and time positions;
- осуществляют ранжирование по убыванию мощности временных позиций, найденных в процедуре поиска;- carry out the ranking in decreasing order of the power of temporary positions found in the search procedure;
- периодически с шагом длительностью Тt определяют число и временные позиции компонент многолучевого сигнала, для чего на каждом шаге выполняют следующие операции:- periodically with a step of duration T t determine the number and time positions of the components of the multipath signal, for which at each step the following operations are performed:
- осуществляют ранжирование временных позиций, отстоящих на 1/2 чипа с опережением и отставанием от временных позиций компонент предыдущего шага слежения, по убыванию мощности порождающей компоненты, причем для первого шага слежения в качестве компонент предыдущего шага слежения используют компоненты, найденные при поиске;- carry out the ranking of temporary positions that are 1/2 chip ahead and behind the temporal positions of the components of the previous tracking step, in decreasing order of the power of the generating component, and for the first tracking step, the components found during the search are used as components of the previous tracking step;
- осуществляют ранжирование по убыванию мощности временных позиций, которые исследовались на предыдущем шаге слежения, за исключением первого шага слежения;- carry out the ranking in decreasing order of the power of temporary positions that were investigated at the previous tracking step, with the exception of the first tracking step;
- формируют массив временных позиций, подлежащих анализу на каждом шаге слежения, при этом массив наполняют временными позициями в следующей последовательности:- form an array of temporary positions to be analyzed at each tracking step, while the array is filled with temporary positions in the following sequence:
а) временные позиции компонент предыдущего шага слежения,a) temporary positions of the components of the previous tracking step,
b) ранжированные временные позиции, отстоящие на 1/2 чипа с опережением и отставанием от временных позиций компонент предыдущего шага слежения, при этом, начиная с этой группы временных позиций и далее, временная позиция добавляется в формируемый массив лишь в случае, если расстояние между этой временной позицией и временными позициями, уже находящимися в массиве, не меньше 1/2 чипа,b) ranked temporary positions that are 1/2 chip ahead and behind the temporal positions of the components of the previous tracking step, and, starting from this group of temporary positions and further on, the temporary position is added to the generated array only if the distance between this temporary position and temporary positions already in the array, not less than 1/2 of the chip,
c) ранжированные временные позиции компонент, найденных в последней процедуре поиска,c) the ranked temporary positions of the components found in the last search procedure,
d) ранжированные временные позиции, которые исследовались на предыдущем шаге слежения;d) ranked temporary positions that were investigated in the previous tracking step;
формирование массива прекращают по достижении числа временных позиций массива величины N;array formation is stopped when the number of temporary array positions of value N is reached;
- формируют синфазную и квадратурную составляющие комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на интервале шага слежения для всех временных позиций сформированного массива, а также сумму их квадратов;- form in-phase and quadrature components of the complex correlation responses of the pilot signal at the interval of the tracking step for all temporary positions of the formed array, as well as the sum of their squares;
- находят максимальную сумму квадратов синфазной и квадратурной составляющих комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на интервале шага слежения;- find the maximum sum of the squares of the in-phase and quadrature components of the complex correlation responses of the pilot signal in the interval of the tracking step;
- временные позиции сформированного массива группируют во временные области таким образом, что, если временное расстояние между временными позициями массива меньше, чем чип, то они входят в одну область, в противном случае временные позиции входят в разные области;- the temporary positions of the formed array are grouped into temporary areas in such a way that if the temporary distance between the temporary positions of the array is less than the chip, then they enter the same area, otherwise the temporary positions enter the different areas;
- для каждой временной области находят оценку числа и временных позиций компонент, для чего:- for each time domain, an estimate of the number and time positions of the components is found, for which:
- отбрасывают временные позиции области, для которых сумма квадратов синфазной и квадратурной составляющих комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на интервале шага слежения меньше заданного порога, величина которого пропорциональна максимальной сумме квадратов синфазной и квадратурной составляющих комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на интервале шага слежения;- discard the temporary positions of the region for which the sum of the squares of the in-phase and quadrature components of the complex correlation responses of the pilot signal in the interval of the tracking step is less than a predetermined threshold, the value of which is proportional to the maximum sum of the squares of the in-phase and quadrature components of the complex correlation responses of the pilot signal in the interval of the tracking step;
- из всевозможных наборов оставшихся временных позиций области, число возможных временных позиций набора от 1 до m, временное расстояние между временными позициями набора не менее 1/2 чипа, находят набор временных позиций области, для которого решающая функция, представляющая собой сумму квадратичной формы синфазных составляющих комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на интервале шага слежения для временных позиций набора, квадратичной формы квадратурных составляющих комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на интервале шага слежения для временных позиций набора и слагаемого, линейно убывающего с ростом числа временных позиций набора и пропорционального максимальной сумме квадратов синфазной и квадратурной составляющих комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на интервале шага слежения временных позиций сформированного массива, - максимальна; временные позиции найденного набора принимают за оценку временных позиций компонент, а число временных позиций набора - за оценку числа компонент в исследуемой области,- from all kinds of sets of the remaining temporary positions of the region, the number of possible temporary positions of the set is from 1 to m, the time distance between the temporary positions of the set is at least 1/2 of the chip, a set of temporary positions of the region is found for which the decisive function, which is the sum of the quadratic form of the in-phase components complex correlation responses of the pilot signal at the interval of the tracking step for the time positions of the set, the quadratic form of quadrature components of the complex correlation responses of the pilot signal to int the interval of the tracking step for the temporary positions of the set and the term linearly decreasing with increasing the number of temporary positions of the set and proportional to the maximum sum of squares of the in-phase and quadrature components of the complex correlation responses of the pilot signal in the interval of the tracking step of the temporary positions of the formed array is the maximum; the temporary positions of the found set are taken as an estimate of the temporary positions of the components, and the number of temporary positions of the set is taken as an estimate of the number of components in the study area,
- коэффициент пропорциональности для третьего слагаемого решающей функции равен, например, 0.1÷0.2,- the proportionality coefficient for the third term of the decisive function is, for example, 0.1 ÷ 0.2,
- матрицей квадратичных форм для решающей функции является матрица, обратная нормированной корреляционной матрице, соответствующей временным позициям набора;- the matrix of quadratic forms for the decisive function is the matrix inverse to the normalized correlation matrix corresponding to the temporal positions of the set;
- если сумма оценок числа компонент всех областей не превышает максимальное значение отслеживаемых компонент Р, то окончательная оценка числа компонент многолучевого сигнала равна сумме оценок числа компонент всех областей, а оценка их временных позиций соответствует оценкам временных позиций областей, в противном случае из совокупности оценок временных позиций компонент всех областей выбирают Р компонент с максимальными значениями мощности, а оценка временных позиций компонент многолучевого сигнала соответствует временным позициям этих наиболее мощных компонент;- if the sum of the estimates of the number of components of all regions does not exceed the maximum value of the monitored components of P, then the final estimate of the number of components of the multipath signal is equal to the sum of the estimates of the number of components of all regions, and the estimate of their temporal positions corresponds to the estimates of the temporal positions of the regions, otherwise from the set of estimates of the temporary positions the component of all regions selects the P component with maximum power values, and the estimate of the time positions of the multipath signal component corresponds to the time positions m of the most powerful component;
- находят мягкие решения об информационных символах, используя сформированную оценку числа и временных позиций компонент многолучевого сигнала, для чего:- find soft solutions for information symbols using the generated estimate of the number and time positions of the components of the multipath signal, for which:
- формируют оценки комплексной огибающей пилот-символов, соответствующие оценкам временных позиций компонент многолучевого сигнала, как взвешенную сумму комплексных корреляционных откликов пилот-символов компонент;- form estimates of the complex envelope of the pilot symbols corresponding to the estimates of the time positions of the components of the multipath signal, as the weighted sum of the complex correlation responses of the pilot symbols of the components;
- формируют оценки комплексной огибающей информационных символов компонент, фильтруя соответствующие оценки комплексной огибающей пилот-символов компонент;- form estimates of the complex envelope of the information symbol of the component, filtering the corresponding estimates of the complex envelope of the pilot symbol of the component;
- формируют синфазную и квадратурную составляющие комплексных корреляционных откликов информационных символов, соответствующие оценкам временных позиций компонент многолучевого сигнала;- form in-phase and quadrature components of the complex correlation responses of information symbols corresponding to estimates of the time positions of the components of the multipath signal;
- формируют мягкие решения компонент об информационных символах, умножая соответствующие комплексные корреляционные отклики информационных символов на комплексно сопряженную оценку комплексной огибающей информационных символов компоненты;- form soft decisions of the components about information symbols, multiplying the corresponding complex correlation responses of information symbols by a complex conjugate estimate of the complex envelope of the information symbols of the component;
- формируют мягкие решения об информационных символах, суммируя мягкие решения компонент об информационных символах.- form soft decisions about information symbols, summing up soft decisions of components about information symbols.
Заявляемый способ осуществляют на устройстве приема многолучевого сигнала, структурная схема которого выполнена фиг.2.The inventive method is carried out on a device for receiving a multipath signal, the structural diagram of which is made in figure 2.
Входной комплексный дискретный сигнал поступает на первый вход приемника 1 поиска, на первые входы М блоков 261-26М задержки и на первые входы L узлов 371-37L задержки однолучевых приемников 41-4L сигнала. По сигналу управления с первого выхода блока 2 управления в приемнике 1 поиска периодически с периодом Ts в области многолучевости осуществляют поиск компонент многолучевого сигнала и определяют оценку поиска их числа и временных позиций относительно временного положения опорного сигнала генератора 3 ПСП, которая вместе с соответствующими величинами мощности поступает на первый вход блока 2 управления. Мощность и временные позиции найденных в процедуре поиска компонент поступают с пятого выхода блока 2 управления на вход второго блока 30 ранжирования. Во втором блоке 30 ранжирования осуществляют ранжирование по убыванию мощности временных позиций, найденных в процедуре поиска. Ранжированные по убыванию мощности временные позиции с блока 30 поступают на второй вход блока 33 формирования массива временных позиций, а ранжированные по убыванию мощности временные позиции и мощности найденных компонент поступают на третий вход ключа 34. На второй вход ключа 34 и на второй вход блока 2 управления поступают временные позиции и мощности компонент предыдущего шага слежения с выхода блока 36 ограничения числа компонент. Периодически с шагом длительностью Тt определяют число и временные позиции компонент многолучевого сигнала.The input complex discrete signal is supplied to the first input of the
При этом с четвертого выхода блока 2 управления на первый управляемый вход ключа 34 и на четвертый вход блока 36 ограничения числа компонент поступает управляющий сигнал. Для первого после процедуры поиска шага слежения он равен, например, логической единице, для последующих шагов - логическому нулю. По этому управляющему сигналу на первый вход блока 33 формирования массива временных позиций, на второй вход третьего блока 31 ранжирования и на третий вход блока 36 ограничения числа компонент на первом шаге с выхода ключа 34 поступают ранжированные по убыванию мощности временные позиции и мощности, найденные в процедуре поиска, а на последующих шагах - временные позиции и мощности компонент предыдущего шага слежения.In this case, from the fourth output of the
Временные позиции и мощности компонент предыдущего шага слежения с выхода блока 36 ограничения числа компонент поступают также на второй вход блока 2 управления. На третий вход блока 2 управления с блока 33 формирования массива временных позиций поступают временные позиции, подлежащие анализу на текущем шаге слежения. Далее с третьего выхода блока 2 управления временные позиции компонент поступают на вторые входы L узлов 371-37L задержки однолучевых приемников 41-4L сигнала, а остальные, подлежащие анализу временные позиции, - на вторые входы М блоков 261-26М задержки. Кроме того, временные позиции и мощности компонент предыдущего шага слежения с третьего выхода блока 2 управления поступают на первый вход третьего блока 31 ранжирования и на первый вход блока 35 формирования оценок временных позиций областей.Temporary positions and powers of the components of the previous tracking step from the output of the block 36 for limiting the number of components are also sent to the second input of the
По сигналу управления со второго выхода блока 2 управления на втором и первом выходах генератора 3 ПСП формируют синфазные и квадратурные составляющие опорного сигнала соответственно для информационных и пилот-символов. Синфазные и квадратурные составляющие опорного сигнала пилот-символов поступают на вторые входы М комплексных корреляторов 271-27М и первые входы первых комплексных корреляторов 1611-161L однолучевых приемников 41-4L сигнала. Синфазные и квадратурные составляющие опорного сигнала информационных символов поступают на вторые входы комплексных корреляторов 1621-162L однолучевых приемников 41-4L.The control signal from the second output of the
На третьи входы М комплексных корреляторов 271-27М с выходов М блоков 261-26М задержки поступают отсчеты задержанного входного комплексного сигнала. На третьи входы первых комплексных корреляторов 1611-161L и вторых комплексных корреляторов 1621-162L однолучевых приемников 41-4L сигнала с выходов соответствующих им узлов 371-37L задержки поступают отсчеты задержанного входного комплексного сигнала, причем задержка соответствует оценкам временных позиций компонент многолучевого сигнала. Число однолучевых приемников сигнала определяется оценкой числа компонент многолучевого сигнала. На первые входы М комплексных корреляторов 271-27М, а также на вторые входы первых комплексных корреляторов 1611-161L и первые входы вторых комплексных корреляторов 1621-162L однолучевых приемников 41-4L сигнала с третьего выхода блока 2 управления поступает сигнал сброса.The third inputs of the M complex correlators 27 1 -27 M from the outputs of the M blocks 26 1 -26 M delay receive samples of the delayed input complex signal. The third inputs of the first complex correlators 16 11 -16 1L and second complex correlators 16 21 -16 2L single-beam receivers 4 1 -4 L signals from the outputs of their respective nodes 37 1 -37 L delay receive samples of the delayed input complex signal, and the delay corresponds to the estimates time positions of a multipath component. The number of single-beam signal receivers is determined by estimating the number of multipath signal components. To the first inputs of the M complex correlators 27 1 -27 M , as well as to the second inputs of the first complex correlators 16 11 -16 1L and the first inputs of the second complex correlators 16 21 -16 2L single-beam receivers 4 1 -4 L of the signal from the third output of control unit 2 a reset signal is received.
Комплексные корреляционные отклики пилот-символов с выходов М комплексных корреляторов 271-27М и первых комплексных корреляторов 1611-161L однолучевых приемников 41-4L сигнала, соответствующие временным позициям, подлежащим анализу на текущем шаге слежения, поступают на входы многоканального блока 28 вычисления суммы квадратов и на второй вход блока 35 формирования оценок временных позиций областей.The complex correlation responses of the pilot symbols from the outputs of the M complex correlators 27 1 -27 M and the first complex correlators 16 11 -16 1L single-beam receivers 4 1 -4 L signals corresponding to the time positions to be analyzed at the current tracking step are fed to the inputs of the multi-channel block 28 calculating the sum of squares and to the second input of block 35 forming estimates of the temporary positions of the regions.
С выходов блока 28 суммы квадратов синфазной и квадратурной составляющих корреляционных откликов пилот-сигнала поступают на вход первого блока 29 ранжирования и вход блока 32 поиска максимума, на третий вход 35 блока формирования оценок временных позиций областей и на первый вход блока 36 ограничения числа компонент.From the outputs of block 28, the sum of the squares of the in-phase and quadrature components of the correlation responses of the pilot signal are input to the first block 29 and the input of the maximum search block 32, to the third input 35 of the block for estimating the temporal positions of regions and to the first input of the block 36 for limiting the number of components.
В блоке 32 поиска максимума определяют максимальное значение суммы квадратов синфазной и квадратурной составляющих корреляционного отклика пилот-сигнала, которое поступает на четвертый вход блока 35 формирования оценок временных позиций областей. Блок 35 формирует оценку числа и временных позиций компонент областей, которая поступает на второй вход блока 36 ограничения числа компонент. Если сумма оценок числа компонент всех областей не превышает максимальное значение отслеживаемых компонент Р, то окончательная оценка числа компонент многолучевого сигнала равна сумме оценок числа компонент всех областей, а оценка их временных позиций соответствует оценкам временных позиций областей, в противном случае из совокупности оценок временных позиций компонент всех областей выбирают Р компонент с максимальными значениями мощности, а оценка временных позиций компонент многолучевого сигнала соответствует временным позициям этих наиболее мощных компонент.In block 32 search maximum determine the maximum value of the sum of the squares of the in-phase and quadrature components of the correlation response of the pilot signal, which is fed to the fourth input of block 35 of the formation of estimates of the temporary positions of the regions. Block 35 generates an estimate of the number and time positions of the component regions, which is fed to the second input of the block 36 for limiting the number of components. If the sum of the estimates of the number of components of all regions does not exceed the maximum value of the monitored components of P, then the final estimate of the number of components of the multipath signal is equal to the sum of the estimates of the number of components of all regions, and the estimate of their temporal positions corresponds to the estimates of the temporal positions of the regions; otherwise, from the set of estimates of the temporary positions of the components of all areas, the P component with the maximum power values is selected, and the estimate of the time positions of the multipath component corresponds to the time position these most potent component.
В первом блоке 29 ранжирования осуществляют ранжирование по убыванию мощности анализируемых временных позиций. Результат ранжирования поступает на четвертый вход блока 33 формирования массива временных позиций.In the first block 29 ranking carry out the ranking in decreasing order of the analyzed time positions. The ranking result is fed to the fourth input of block 33 forming an array of temporary positions.
В третьем блоке 31 ранжирования осуществляют ранжирование временных позиций, отстоящих на 1/2 чипа с опережением и отставанием от временных позиций компонент предыдущего шага слежения, по убыванию мощности порождающей компоненты, причем для первого шага слежения в качестве компонент предыдущего шага слежения используют компоненты, найденные при поиске. Порождающей для сдвинутых на 1/2 чипа с опережением и отставанием называем компоненту, относительно которой осуществляется сдвиг. Результат ранжирования с блока 31 поступает на третий вход блока 33 формирования массива временных позиций. В блоке 33 формируют массив временных позиций, подлежащих анализу на текущем шаге слежения.In the third ranking unit 31, the ranking of temporary positions is carried out 1/2 of the chip ahead of and lagging behind the temporary positions of the components of the previous tracking step, in decreasing order of the power of the generating component, and for the first tracking step, the components found at search. Generating for 1/2 shifted chips ahead and behind, we call the component relative to which the shift is carried out. The ranking result from block 31 goes to the third input of block 33 forming an array of temporary positions. In block 33, an array of temporary positions to be analyzed at the current tracking step is formed.
Комплексные корреляционные отклики пилот-символов с выходов первых комплексных корреляторов 1611-161L, однолучевых приемников 41-4L поступают на вторые входы блока 6 коррекции, на первые входы которого поступают временные позиции, соответствующие этим откликам. В блоке 6 коррекции формируют оценки комплексной огибающей пилот-символов, соответствующих оценкам временных позиций компонент многолучевого сигнала, как взвешенную сумму комплексных корреляционных откликов пилот-символов компонент, устраняя взаимовлияние сигналов лучей друг на друга.The complex correlation responses of the pilot symbols from the outputs of the first complex correlators 16 11 -16 1L , single-beam receivers 4 1 -4 L are fed to the second inputs of the
Сформированные оценки комплексной огибающей пилот-символов с выходов блока 6 коррекции поступают на фильтры 231-23L, соответствующих однолучевых приемников 41-4L сигнала. В результате фильтрации формируют оценки комплексной огибающей информационных символов компонент, которые с фильтров 231-23L поступают на блоки 221-22L комплексного сопряжения и далее на второй вход комплексных перемножителей 25.The generated estimates of the complex envelope of the pilot symbols from the outputs of the
Комплексные корреляционные отклики информационных символов сигнала с выходов вторых комплексных корреляторов 1621-162L однолучевых приемников 41-4L поступают на входы соответствующих комплексных линий 181-18L задержки. В комплексных линиях 181-18L задержки комплексные корреляционные отклики информационных символов задерживают на интервал времени, необходимый для оценки комплексной огибающей информационных символов компонент, и перемножают в соответствующих комплексных перемножителях 251-25L на комплексно сопряженную оценку комплексной огибающей информационных символов компонент, получая мягкие решения информационных символов компоненты.The complex correlation responses of the information symbols of the signal from the outputs of the second complex correlators 16 21 -16 2L single-beam receivers 4 1 -4 L are received at the inputs of the corresponding complex delay lines 18 1 -18 L. In complex 18 1 -18 L delay lines, the complex correlation responses of information symbols are delayed by the time interval necessary for estimating the complex envelope of the information symbols of the components and multiplied in the corresponding complex multipliers 25 1 -25 L by the complex conjugate estimate of the complex envelope of the information symbols of the components, obtaining soft solutions of information symbols components.
Мягкие решения информационных символов всех компонент суммируют в сумматоре 9, в результате чего формируют мягкие решения информационных символов, которые поступают на выход устройства.Soft solutions of information symbols of all components are summed in the adder 9, as a result of which soft solutions of information symbols are formed, which are output to the device.
Рассмотрим реализацию блока 6 коррекции на примере обработки одной области (см. на фиг.3).Consider the implementation of the
Положим, что алгоритм оценки числа и временного положения компонент многолучевого сигнала (входящий в систему слежения за временным положением сигнала) вынес решение о том, что в области р компонент, временные положения которых τi, Тогда оценка А комплексной огибающей пилот-символов компонент многолучевого сигнала области может быть реализована посредством преобразованияSuppose that the algorithm for estimating the number and time position of the components of a multipath signal (included in the tracking system for the temporary position of the signal) made a decision that in the region p of the components whose temporal positions are τ i , Then, the estimate A of the complex envelope of the pilot symbols of the component of the multipath signal of the region can be realized by transforming
где Х - вектор комплексных корреляционных откликов пилот-символов компонент многолучевого сигнала области, B={Bnm}, - нормированная корреляционная матрица, соответствующая временным позициям компонент многолучевого сигнала области.where X is the vector of the complex correlation responses of the pilot symbols of the component of the multipath signal of the region, B = {B nm }, - normalized correlation matrix corresponding to the time positions of the components of the multipath signal of the region.
Для ограниченного по полосе сигнала имеет место приближенное равенствоFor a band-limited signal, approximate equality
Тc - длительность чипа ПСП.T c - the duration of the chip PSP.
Выражение (2) определяет необходимые операции с комплексными корреляционными откликами пилот-символов компонент многолучевого сигнала области, которые необходимо выполнить для компенсации взаимовлияния сигналов различных лучей друг на друга. Эта процедура представляет собой взвешенное суммирование комплексных корреляционных откликов пилот-символов сигналов компонент многолучевого сигнала с весами, определяемыми элементами матрицы В, и служит для правильной оценки комплексной огибающей сигналов компонент многолучевого сигнала. Блок 6 коррекции (фиг.3) работает следующим образом.Expression (2) determines the necessary operations with the complex correlation responses of the pilot symbols of the components of the multipath signal of the region, which must be performed to compensate for the mutual influence of the signals of different beams on each other. This procedure is a weighted summation of the complex correlation responses of the pilot symbols of the signals of the components of the multipath signal with the weights determined by the elements of the matrix B and serves to correctly evaluate the complex envelope of the signals of the components of the multipath signal.
На вход блока 6 коррекции, а именно на входы элементов 381-38Q коррекции, поступают комплексные корреляционные отклики пилот-символов компонент многолучевого сигнала. На другие входы элементов 381-38Q коррекции поступают соответствующие весовые коэффициенты, рассчитанные в элементе 41 формирования матрицы В-1 в соответствии с оценкой временных позиций компонент многолучевого сигнала. Эта оценка поступает с блока 2 управления. Элемент 41 формирования матрицы В-1 может быть выполнен, например, на микропроцессоре. Элемент 38 коррекции осуществляет взвешенное суммирование комплексных корреляционных откликов пилот-символов компонент многолучевого сигнала в комплексном сумматоре 40. Оценки комплексной огибающей пилот-символов компонент многолучевого сигнала с выходов комплексных сумматоров 40 представляют собой выходные сигналы элементов 38 коррекции, а также являются выходами блока 6 коррекции.The input of the
Рассмотрим подробнее работу блока 33 формирования массива временных позиций, алгоритм которого иллюстрирует фиг.4.Let us consider in more detail the operation of block 33 forming an array of temporary positions, the algorithm of which is illustrated in Fig. 4.
На входы блока 33 формирования массива временных позиций, подлежащих анализу, поступают следующие сигналы.The inputs of block 33 of the formation of an array of temporary positions to be analyzed receive the following signals.
На первый вход - временные позиции компонент предыдущего шага слежения Аi, с выхода ключа 34, NA - число компонент предыдущего шага слежения.At the first input - temporary position of the components of the previous tracking step And i , from the output of the key 34, N A is the number of components of the previous tracking step.
На второй вход - ранжированные временные позиции компонент, найденные в последней процедуре поиска, Сi, с выхода второго блока 30 ранжирования, Nc - число компонент поиска.To the second input - the ranked temporary positions of the components found in the last search procedure, C i , output from the second unit 30 ranking, N c - number of the search component.
На третий вход - ранжированные временные позиции, отстоящие на 1/2 чипа с опережением и отставанием от временных позиций компонент предыдущего шага слежения Bi, с выхода третьего блока 31 ранжирования, NB - число компонент, отстоящих на 1/2 чипа с опережением и отставанием от временных позиций компонент предыдущего шага слежения.To the third input - ranked temporary positions, spaced 1/2 of the chip ahead of and lagged behind the temporary positions of the components of the previous tracking step B i , output from the third unit 31 ranking, N B - number of components spaced at 1/2 chip ahead and behind by previous temporal position tracking pitch component.
На четвертый вход - ранжированные временные позиции, которые исследовались на предыдущем шаге слежения Di, с выхода первого блока 29 ранжирования, ND - число временных позиций, которые исследовались на предыдущем шаге слежения.On the fourth input - sorted temporary positions that were studied on the preceding tracking step D i, from the output of the first ranking block 29, N D is the number of temporary positions that were studied in the previous tracking step.
В блоке 33 формируют массив временных позиций Rj, последовательно добавляя элемент за элементом, начиная с первого. Для чего сначала в формируемый массив добавляют временные позиции компонент предыдущего шага слежения Rj=Aj, Затем анализируют ранжированные временные позиции, отстоящие на 1/2 чипа с опережением и отставанием от временных позиций компонент предыдущего шага слежения, для чего последовательно, начиная с первой временной позиции, сравнивают расстояние между этой временной позицией и временными позициями, уже находящимися в массиве. Если это расстояние хотя бы для одной временной позиции, уже находящейся в массиве, меньше 1/2 чипа, то переходят к анализу следующей временной позиции, в противном случае анализируемую временную позицию добавляют в формируемый массив. Причем после добавления каждой временной позиции анализируют объем массива. Если объем массива оказывается равным заданному числу N, то формирование массива заканчивают.In block 33 form an array of temporary positions R j sequentially adding item by item, starting from the first. Why first add to the formed array the temporary positions of the components of the previous tracking step R j = A j , Then, the ranked temporary positions are analyzed, which are 1/2 chip ahead and behind the temporal positions of the components of the previous tracking step, for which the distance between this temporary position and the temporary positions already in the array is compared sequentially from the first temporary position. If this distance for at least one temporary position already in the array is less than 1/2 of the chip, then they proceed to the analysis of the next temporary position, otherwise the analyzed temporary position is added to the generated array. Moreover, after adding each time position, the volume of the array is analyzed. If the volume of the array is equal to a given number N, then the formation of the array is completed.
Аналогичным способом в формируемый массив добавляют ранжированные временные позиции, найденные в последней процедуре поиска Сi, и ранжированные временные позиции, которые исследовались на предыдущем шаге слежения Di, .In a similar way, the ranked temporary positions found in the last search procedure C i are added to the formed array, and the ranked temporary positions that were investigated in the previous tracking step D i , .
Сформированный в блоке 33 массив временных позиций Rj, , подлежащих анализу, поступает на третий вход блока 2 управления.The array of temporary positions R j formed in block 33 to be analyzed, is fed to the third input of
Рассмотрим подробнее работу блока 35 формирования оценок временных позиций областей, алгоритм которого иллюстрирует фиг.5.Let us consider in more detail the operation of block 35 for forming estimates of the temporal positions of regions, the algorithm of which is illustrated in FIG.
На входы блока 35 формирования оценок временных позиций областей поступают следующие сигналы.The inputs of the block 35 forming estimates of the temporary positions of the regions receive the following signals.
На первый вход - массив временных позиций, подлежащих анализу Ri, с третьего выхода блока 2 управления.The first input is an array of temporary positions to be analyzed R i , from the third output of
На второй вход - синфазные и квадратурные составляющие комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала Xci, Xsi с выходов комплексных корреляторов 271-27М и 1611-161L The second input contains in-phase and quadrature components of the complex correlation responses of the pilot signal Xc i , Xs i from the outputs of complex correlators 27 1 -27 M and 16 11 -16 1L
На третий вход - суммы квадратов синфазной и квадратурной составляющих комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала Мj, с выходов многоканального блока 28 вычисления суммы квадратов.The third input is the sum of the squares of the in-phase and quadrature components of the complex correlation responses of the pilot signal M j , from the outputs of the multi-channel block 28 calculating the sum of squares.
На четвертый вход - максимальная сумма квадратов синфазной и квадратурной составляющих комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала M1 с выхода блока 32 поиска максимума.The fourth input is the maximum sum of the squares of the in-phase and quadrature components of the complex correlation responses of the pilot signal M1 from the output of the maximum search block 32.
В блоке 35 формирования оценок временных позиций областей последовательно анализируют элементы массива временных позиций, подлежащих анализу Ri, начиная с первого элемента, группируя временные позиции массива во временные области таким образом, что, если временное расстояние между временными позициями массива меньше, чем чип, то они входят в одну область, в противном случае временные позиции входят в разные области. Определяя первую область, формируют массив временных позиций области τj и соответствующий массив синфазной и квадратурной составляющих комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала области Ycj, Ysj , причем в эти массивы включают только те временные позиции, для которых сумма квадратов синфазной и квадратурной составляющих комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на интервале шага слежения не меньше заданного порога. Величина порога равна, например, произведению постоянного множителя (h=0.1÷0.2) на максимальную сумму М1 квадратов синфазной и квадратурной составляющих комплексного корреляционного отклика пилот-сигнала на интервале шага слежения.In block 35 of the formation of estimates of the temporary positions of the regions sequentially analyze the elements of the array of temporary positions to be analyzed R i , starting from the first element, grouping the temporary positions of the array into temporary areas so that if the temporary distance between the temporary positions of the array is less than the chip, then they enter the same area, otherwise the temporary positions enter the different areas. Defining the first region, form an array of temporary positions of the region τ j and the corresponding array of in-phase and quadrature components of the complex correlation responses of the pilot signal of the region Yc j , Ys j moreover, these arrays include only those temporary positions for which the sum of the squares of the in-phase and quadrature components of the complex correlation responses of the pilot signal at the interval of the tracking step is not less than a given threshold. The threshold value is, for example, the product of a constant factor (h = 0.1 ÷ 0.2) by the maximum sum M1 of the squares of the in-phase and quadrature components of the complex correlation response of the pilot signal over the interval of the tracking step.
Определив массив τj , находят такой набор временных позиций из всевозможных наборов временных позиций , входящих в этот массив, причем временное расстояние между временными позициями набора должно быть не менее 1/2 чипа, р - максимальное число компонент одной области, для которого решающая функция (3) максимальна.Defining the array τ j find such a set of temporary positions from various sets of temporary positions included in this array, and the time distance between the temporary positions of the set should be at least 1/2 of the chip, p is the maximum number of components of one region for which the decisive function (3) is maximum.
На фиг.5 показан вариант реализации алгоритма, когда р=2.Figure 5 shows an embodiment of the algorithm when p = 2.
Временные позиции этого набора принимают за оценку временных позиций компонент, а число временных позиций набора - за оценку числа компонент в исследуемой области р.Temporary positions of this set are taken as an estimate of the temporary positions of the components, and the number of temporary positions of the set is taken as an estimate of the number of components in the studied region p.
Определив оценку временных позиций компонент первой области, переходят к анализу следующей области. Оценку временных позиций компонент последующих областей производят аналогичным образом.Having determined the assessment of the time positions of the components of the first area, we proceed to the analysis of the next area. The time positions of the components of subsequent regions are estimated in a similar way.
Сумма оценок числа компонент всех областей Zi с выхода блока 35 формирования оценок временных позиций областей поступает на второй вход блока 36 ограничения числа компонент.The sum of the estimates of the number of components of all regions Z i from the output of block 35 forming estimates of the temporary positions of the regions, it enters the second input of block 36 for limiting the number of components.
Блок 2 управления функционирует таким образом, что на выходе он формирует пять сигналов управления:The
по сигналу управления с первого выхода блока 2 управления в приемнике 1 поиска периодически с периодом Ts в области многолучевости осуществляют поиск компонент многолучевого сигнала и определяют оценку поиска их числа и временных позиций относительно временного положения опорного сигнала генератора 3 ПСП, которая поступает на первый вход блока 2 управления;the control signal from the first output of the
по сигналу управления со второго выхода блока 2 управления на втором и первом выходах генератор 3 ПСП формирует синфазные и квадратурные составляющие опорного сигнала соответственно для информационных и пилот-символов;on the control signal from the second output of the
по сигналу управления с третьего выхода блока 2 управления временные позиции компонент поступают на вторые входы L узлов 371-37L задержки однолучевых приемников 41-4L сигнала, а остальные, подлежащие анализу временные позиции, - на вторые входы М блоков 261-26М задержки; кроме того, временные позиции и мощности компонент предыдущего шага слежения с третьего выхода блока 2 управления поступают на первый вход третьего блока 31 ранжирования и на первый вход блока 35 формирования оценок временных позиций областей;according to the control signal from the third output of the
по сигналу управления с четвертого выхода блока 2 управления на первый управляемый вход ключа 34 и на четвертый вход блока 36 ограничения числа компонент поступает управляющий сигнал; для первого после процедуры поиска шага слежения он равен, например, логической единице, для последующих шагов - логическому нулю. По этому управляющему сигналу на первый вход блока 33 формирования массива временных позиций, на второй вход третьего блока 31 ранжирования и на третий вход блока 36 ограничения числа компонент на первом шаге с выхода ключа 34 поступают ранжированные по убыванию мощности временные позиции и мощности, найденные в процедуре поиска, а на последующих шагах - временные позиции и мощности компонент предыдущего шага слежения;the control signal from the fourth output of the
с пятого выхода блока 2 управления величины мощности и временных позиций найденных в процедуре поиска компонент, поступают на вход второго блока 30 ранжирования.from the fifth output of the
Блок 2 управления может быть реализован на современных микропроцессорах.The
Анализ заявляемого изобретения проводился методом компьютерного моделирования. На фиг.6 и 7 представлены кривые зависимости вероятности битовой ошибки BER от отношения энергии двоичного символа к спектральной плотности мощности шума Еb/N0 разработанного алгоритма (кривая - «Original») для различных каналов распространения и условий приема (фиг.6 - 2 отсчета на чип входного сигнала, скорость 10 км/ч, длительность символа - 4 чипа, отношение мощности информационных и пилот компонент 4; фиг.7 - 4 отсчета на чип входного сигнала, скорость 120 км/ч, длительность символа - 4 чипа, отношение мощности информационного и пилот компонент 4). Кроме того, на фиг.6 и 7 приведены кривые для альтернативных алгоритмов слежения за многолучевым сигналом. Кривая «Alternative 1» соответствует первому альтернативному алгоритму слежения [1], кривая «Alternative 2» - второму альтернативному алгоритму слежения [5], кривая «Alternative 3» - третьему альтернативному алгоритму слежения [7], кривая - «Potential» - идеальному алгоритму. Под идеальным алгоритмом понимается алгоритм, для которого известны временные позиции компонент многолучевого сигнала. Из результатов моделирования очевидно, что разработанный алгоритм в многолучевых каналах обеспечивает существенный выигрыш в точности приема данных.Analysis of the claimed invention was carried out by computer simulation. 6 and 7 depicts the bit error ratio BER of a binary symbol energy to noise power spectral density E b / N0 of the algorithm (curve - «Original») for different distribution channels and reception conditions (6 - 2 counts per input signal chip, speed 10 km / h, character duration - 4 chips, information power and
Таким образом, введение новых отличительных признаков в способ и устройство согласно описанному изобретению позволяет получить новый технический результат - повысить помехоустойчивость приема сигнала в условиях неразрешаемой многолучевости и уменьшить необходимый ресурс обработки.Thus, the introduction of new distinguishing features in the method and device according to the described invention allows to obtain a new technical result - to increase the noise immunity of signal reception in conditions of unresolved multipath and reduce the necessary processing resource.
Заявляемый способ приема многолучевого сигнала и устройство для его осуществления в отличие от известных технических решений уточняют в процессе слежения не только временные позиции компонент многолучевого сигнала, но также и их число. Алгоритм приема многолучевого сигнала при оценке комплексной огибающей компенсирует взаимовлияние сигналов разных лучей друг на друга, что позволяет получить значительный энергетический выигрыш в условиях неразрешимой многолучевости по сравнению с лучшими известными алгоритмами. При этом помехоустойчивость предлагаемого способа практически не уступает потенциальной (когда априори известны временные позиции компонент многолучевого сигнала). При этом заявляемый способ позволяет уменьшить необходимый ресурс обработки (количество корреляторов).The inventive method of receiving a multipath signal and a device for its implementation, in contrast to the known technical solutions, specify in the tracking process not only the temporary positions of the components of the multipath signal, but also their number. The algorithm for receiving a multipath signal when evaluating the complex envelope compensates for the mutual influence of the signals of different rays on each other, which makes it possible to obtain a significant energy gain in conditions of insoluble multipath in comparison with the best known algorithms. In this case, the noise immunity of the proposed method is practically not inferior to the potential one (when the temporal positions of the components of the multipath signal are a priori known). Moreover, the inventive method allows to reduce the required processing resource (the number of correlators).
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004100254/09A RU2297713C2 (en) | 2004-01-09 | 2004-01-09 | Method and device for receiving multibeam signal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004100254/09A RU2297713C2 (en) | 2004-01-09 | 2004-01-09 | Method and device for receiving multibeam signal |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004100254A RU2004100254A (en) | 2005-06-20 |
RU2297713C2 true RU2297713C2 (en) | 2007-04-20 |
Family
ID=35835345
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004100254/09A RU2297713C2 (en) | 2004-01-09 | 2004-01-09 | Method and device for receiving multibeam signal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2297713C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8467466B2 (en) | 2005-11-18 | 2013-06-18 | Qualcomm Incorporated | Reduced complexity detection and decoding for a receiver in a communication system |
RU2548660C2 (en) * | 2013-06-03 | 2015-04-20 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Broadband signal receiving device |
-
2004
- 2004-01-09 RU RU2004100254/09A patent/RU2297713C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
IEE Journal, On Selected Areos In Communications, Vol., 19, №12, December 2001. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8467466B2 (en) | 2005-11-18 | 2013-06-18 | Qualcomm Incorporated | Reduced complexity detection and decoding for a receiver in a communication system |
RU2548660C2 (en) * | 2013-06-03 | 2015-04-20 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Broadband signal receiving device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004100254A (en) | 2005-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7061967B2 (en) | Multipath channel tap delay estimation in a CDMA spread spectrum receiver | |
US7359465B2 (en) | Serial cancellation receiver design for a coded signal processing engine | |
US6370397B1 (en) | Search window delay tracking in code division multiple access communication systems | |
US5790537A (en) | Interference suppression in DS-CDMA systems | |
US6229842B1 (en) | Adaptive path selection threshold setting for DS-CDMA receivers | |
TWI247549B (en) | Code tracking loop with automatic power normalization | |
US6201828B1 (en) | Fine estimation of multipath delays in spread-spectrum signals | |
US7200183B2 (en) | Construction of an interference matrix for a coded signal processing engine | |
EP1212871B1 (en) | Estimation, in a rake receiver, of the rate of change of the channel | |
US7167529B2 (en) | Method and device for radio signal reception | |
KR20010062214A (en) | Code division multiple access system and method of operation with improved signal acquisition and processing | |
JP2001036433A (en) | Receiver and method for CDMA transmission with enhanced path searcher | |
FI99067C (en) | Reception procedure and recipients | |
US20060072650A1 (en) | Method and system for managing, controlling, and combining signals in a frequency selective multipath fading channel | |
EP0988706B1 (en) | Reception method and receiver | |
US6674792B1 (en) | Demodulation of receiver with simple structure | |
US7889781B2 (en) | Maximum energy delay locked loop for cluster path processing in a wireless device | |
RU2297713C2 (en) | Method and device for receiving multibeam signal | |
KR100435411B1 (en) | Radio receiving system | |
US6741637B1 (en) | Method and apparatus of joint detection of a CDMA receiver | |
KR100383670B1 (en) | Space-time Array Receive System having Finger and Persumption Method of Fading Channel | |
RU2208912C1 (en) | Method or reception of multibeam signal, process monitoring delay and size of cluster of beam signals and device for its realization | |
RU2242088C2 (en) | Method for multibeam signal reception, method for qualifying time delays of multibeam signal components, and multibeam signal receiver | |
RU2209526C2 (en) | Method and device for coherent reception in backward cdma channel complying with international standard | |
Han et al. | A new adaptive code-acquisition algorithm using parallel subfilter structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180110 |