RU2727353C9 - Method of repeater protection from excitation and device for its implementation - Google Patents
Method of repeater protection from excitation and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2727353C9 RU2727353C9 RU2020106747A RU2020106747A RU2727353C9 RU 2727353 C9 RU2727353 C9 RU 2727353C9 RU 2020106747 A RU2020106747 A RU 2020106747A RU 2020106747 A RU2020106747 A RU 2020106747A RU 2727353 C9 RU2727353 C9 RU 2727353C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- repeater
- output
- input
- gain
- signal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/155—Ground-based stations
- H04B7/15564—Relay station antennae loop interference reduction
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W84/00—Network topologies
- H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
- H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
- H04W84/042—Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W84/00—Network topologies
- H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
- H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
- H04W84/042—Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems
- H04W84/047—Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems using dedicated repeater stations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnology area
Изобретение относится к области радиосвязи, и может быть использовано в ретрансляторах, не меняющих несущей частоты сигнала (ретрансляторы прямого усиления).The invention relates to the field of radio communication, and can be used in repeaters that do not change the carrier frequency of the signal (direct amplification repeaters).
Уровень техникиState of the art
Ретрансляторы применяются для расширения зоны покрытия беспроводной сети, или для улучшения качества обслуживания в локальных областях там, где недостаточна мощность радиосигнала.Repeaters are used to expand the coverage of a wireless network, or to improve the quality of service in local areas where there is insufficient radio signal strength.
Далее в настоящем изобретении под термином «ретранслятор» понимаются любые устройства или системы усиления, предназначенные для ретрансляции радиосигнала, которые характеризуется тем, что входные и выходные сигналы имеют одинаковую частоту.In the following, in the present invention, the term "repeater" refers to any amplification device or system intended for repeating a radio signal, which is characterized in that the input and output signals have the same frequency.
Для приема и передачи сигналов на входе и выходе ретранслятора используют соответственно приемную и передающую антенны. Учитывая, что данные антенны располагаются в зоне работы ретранслятора, то между ними может возникать паразитный канал связи, коэффициент передачи которого зависит от многих факторов, в том числе от расстояния между антеннами, наличия, типа и размера препятствий между ними, присутствия в зоне связи отражающих и рассеивающих поверхностей и т.п. Причем коэффициент передачи может меняться во времени при движении объектов или/и ретранслятора, или изменении окружающей обстановки.To receive and transmit signals at the input and output of the repeater, the receiving and transmitting antennas are used, respectively. Considering that these antennas are located in the area of operation of the repeater, a parasitic communication channel may arise between them, the transmission coefficient of which depends on many factors, including the distance between the antennas, the presence, type and size of obstacles between them, the presence of reflective and scattering surfaces, etc. Moreover, the transmission coefficient can change over time when objects or / and a repeater move, or when the environment changes.
При определенном соотношении коэффициента усиления ретранслятора и коэффициента передачи паразитного канала связи может происходить возбуждение ретранслятора.With a certain ratio between the gain of the repeater and the gain of the parasitic communication channel, the repeater can be excited.
Мощность сигналов на входе и выходе ретранслятора можно представить в виде:The power of signals at the input and output of the repeater can be represented as:
гдеWhere
Рвх - мощность сигналов на входе ретранслятора;Р in - power of signals at the input of the repeater;
t - время;t is time;
Рс - мощность ретранслируемого сигнала на входе ретранслятора;Р с - power of the retransmitted signal at the input of the repeater;
D(t) - коэффициент передачи паразитного канала между антеннами ретранслятора, медленно меняющийся процесс;D (t) is the transmission coefficient of the parasitic channel between the repeater antennas, a slowly changing process;
Рвых - мощность сигнала на выходе ретранслятора;Р out - signal power at the repeater output;
K0 - коэффициент усиления ретранслятора.K 0 - repeater gain.
Коэффициент усиления ретранслятора с учетом обратной связи через паразитный канал между антеннами с имеет вид:The gain of the repeater, taking into account the feedback through the parasitic channel between the antennas, has the form:
После преобразований с учетом (1) и (2)After transformations taking into account (1) and (2)
Из (4) видно, что приFrom (4) it is seen that for
коэффициент усиления ретранслятора с учетом обратной связи через антенны становится бесконечным или отрицательным, т.е. ретранслятор возбуждается.the gain of the repeater, taking into account the feedback through the antennas, becomes infinite or negative, i.e. the repeater is energized.
Для характеристики обратной связи через антенны часто используется понятие коэффициента изоляции антенн, который является обратной величиной коэффициента передачи паразитного канала между антеннами ретранслятора, т.е.To characterize feedback through antennas, the concept of antenna isolation factor is often used, which is the reciprocal of the gain of the parasitic channel between repeater antennas, i.e.
где Q - коэффициент изоляции антенн.where Q is the antenna isolation factor.
Тогда из (5) получим условие возбуждения ретранслятора:Then from (5) we obtain the condition for the excitation of the repeater:
Приведенное описание не учитывает фазовые соотношения сигналов на входе ретранслятора и в обратной связи через антенны, которые формируются случайным образом. При совпадении фаз сигналов возбуждение может начаться и при меньших значениях. С учетом этого, для обеспечения стабильности ретранслятора должно выполняться условиеThe above description does not take into account the phase relationships of signals at the input of the repeater and in the feedback through the antennas, which are generated randomly. If the phases of the signals coincide, excitation can begin even at lower values. With this in mind, to ensure the stability of the repeater, the condition must be met
где γ<1 - защитный коэффициент.where γ <1 - protection factor.
При этом наибольший возможный коэффициент усиления ретранслятора в текущих условиях его работы буде равен:In this case, the highest possible gain of the repeater in the current operating conditions will be equal to:
При этом обеспечивается наибольшая зона обслуживания ретранслятора в данных условиях его работы.At the same time, the largest coverage area of the repeater is provided in the given conditions of its operation.
Таким образом для работы ретранслятора без возбуждения в реальных условиях эксплуатации необходимо, чтобы его коэффициент усиления никогда не превышал коэффициента изоляции антенн на определенное значение защитного коэффициента (обычно 15-20 дБ).Thus, for the repeater to work without excitation in real operating conditions, it is necessary that its gain never exceed the antenna isolation factor by a certain value of the protection factor (usually 15-20 dB).
Известны различные способы защиты ретрансляторов от возбуждения. Например, в патенте США № US 7593689 «METHOD FOR DETECTING AN OSCILLATION IN AN ON-FREQUENCY REPEATER» описан способ обнаружения возбуждения ретранслятора путем измерения мощности выходного сигнала в два этапа. На первом этапе производится измерение мощности на выходе ретранслятора при его работе на передающую антенну, на втором этапе - при отключенной антенне. Отключение передающей антенны от ретранслятора позволяет полностью исключить паразитный канал между антеннами ретранслятора, и соответственно исключить в этот момент его возбуждение. Сравнение разности измеренных мощностей с заданным порогом позволяет выявить возбуждение ретранслятора. При выявлении возбуждения уменьшают коэффициент усиления ретранслятора на заданное значение с помощью усилителя с регулируемым усилением, введенным в цепь усиления сигнала. Сравнение измеренных мощностей сигналов, управление коэффициентом усиления ретранслятора, а также включение и отключение передающей антенны осуществляют цифровым контроллером, введенным в состав ретранслятора. Использование данного способа приводит к периодическим перерывам в ретрансляции сигналов на время отключения передающей антенны, что ухудшает качество связи. Способ позволяет выполнять регулировку только по факту возбуждения ретранслятора, что также ухудшает качество связи. В интервалы времени между циклами измерения мощность изоляция антенн не контролируется, что может привести к возбуждению ретранслятора.Various methods of protecting repeaters from excitation are known. For example, US Pat. No. 7,593,689 "METHOD FOR DETECTING AN OSCILLATION IN AN ON-FREQUENCY REPEATER" describes a method for detecting repeater excitation by measuring the output signal power in two steps. At the first stage, the power at the output of the repeater is measured when it is operating on the transmitting antenna, at the second stage, when the antenna is turned off. Disconnecting the transmitting antenna from the repeater allows you to completely eliminate the parasitic channel between the repeater antennas, and, accordingly, exclude its excitation at this moment. Comparing the difference between the measured powers with a given threshold allows you to identify the excitation of the repeater. When excitation is detected, the gain of the repeater is reduced by a predetermined value using a variable gain amplifier introduced into the signal amplification circuit. Comparison of the measured signal powers, control of the gain of the repeater, as well as the switching on and off of the transmitting antenna is carried out by a digital controller incorporated into the repeater. The use of this method leads to periodic interruptions in the retransmission of signals during the disconnection of the transmitting antenna, which degrades the quality of communication. The method makes it possible to perform adjustment only upon the excitation of the repeater, which also degrades the quality of communication. In the intervals between measurement cycles, the power isolation of the antennas is not monitored, which can lead to excitation of the repeater.
В патенте США №2012/0120988 A1 «REPEATER AND SELF-EXCITATION DETECTING METHOD AND SYSTEM» предлагается способ выявления возбуждения ретранслятора в следующей последовательности:US Pat. No. 2012/0120988 A1 "REPEATER AND SELF-EXCITATION DETECTING METHOD AND SYSTEM" proposes a method for detecting repeater excitation in the following sequence:
- проводят измерение выходной мощности сигнала ретранслятора и сравнивают ее с заданным порогом, который соответствует возбуждению;- measuring the output power of the repeater signal and comparing it with a predetermined threshold, which corresponds to the excitation;
- при превышении порога снижают коэффициент усиления ретранслятора на заданное значение и проверяют линейность зависимости изменения выходной мощности ретранслятора от коэффициента усиления. Нелинейная зависимость является признаком возбуждения. В этом случае снижают усиление ретранслятора;- when the threshold is exceeded, the gain of the repeater is reduced by a given value and the linearity of the dependence of the change in the output power of the repeater on the gain is checked. Non-linear dependence is a sign of arousal. In this case, the gain of the repeater is reduced;
- повторяют цикл до получения линейной зависимости уровня выходной мощности от коэффициента усиления ретранслятора.- repeat the cycle until a linear dependence of the output power level on the gain of the repeater is obtained.
Устройство, осуществляющее этот способ, содержит в частности измеритель выходной мощности, усилитель ретранслируемого сигнала с управляемым коэффициентом усиления и контроллер управления устройством. Данный способ позволяет выполнять регулировку усиления ретранслятора только по факту возбуждения. Кроме того, регулировка усиления производится итерационно до момента прекращения возбуждения, т.е. в процессе регулировки возбуждение продолжается, что ухудшает качество связи.A device implementing this method comprises, in particular, an output power meter, an amplifier of a relayed signal with a controlled gain and a device control controller. This method allows you to adjust the gain of the repeater only upon excitation. In addition, the gain adjustment is performed iteratively until the excitation is terminated, i.e. during the adjustment process, the excitation continues, which degrades the quality of the connection.
В способе обнаружения и устранения колебаний в усилителе сотовой связи и устройстве для его осуществления, описанные в патенте США 7409186 В2 «DETECTION AND ELIMINATION OF OSCILLATION WITHIN CELLULAR NETWORK AMPLIFERS», для связи ретранслятора с мобильными абонентами и базовой станцией используются приемные и передающие антенны, для управления коэффициентом усиления ретранслятора в цепь усиления ретранслируемого сигнала введен усилитель с управляемым коэффициентом усиления, для управления его коэффициентом усиления и измерения мощности ретранслируемого сигнала используется схема управления. Обнаружение возбуждения ретранслятора проводят путем измерения входной и выходной мощностей ретранслируемого сигнала, при двух различающихся коэффициентах усиления ретранслятора и сравнивают полученные значения с заданными порогами. В зависимости от полученного результата сравнения корректируют коэффициент усиления ретранслятора в большую или меньшую стороны. Процедуру повторяют до получения требуемых уровней мощности.In the method for detecting and eliminating oscillations in a cellular amplifier and a device for its implementation, described in US patent 7409186 B2 "DETECTION AND ELIMINATION OF OSCILLATION WITHIN CELLULAR NETWORK AMPLIFERS", receiving and transmitting antennas are used to connect the repeater with mobile subscribers and the base station, For controlling the gain of the repeater, an amplifier with a controlled gain is introduced into the amplification circuit of the retransmitted signal; a control circuit is used to control its gain and measure the power of the retransmitted signal. Detection of the excitation of the repeater is carried out by measuring the input and output powers of the repeater signal, at two different amplification factors of the repeater, and the obtained values are compared with the specified thresholds. Depending on the obtained comparison result, the gain of the repeater is adjusted up or down. The procedure is repeated until the required power levels are obtained.
По данному способу, как и по предыдущему, регулировку усиления выполняют только по факту возбуждения. Кроме того, регулировка усиления производится итерационно до момента прекращения возбуждения, т.е. в процессе регулировки возбуждение продолжается, что ухудшает качество связи.According to this method, as well as to the previous one, the gain adjustment is performed only upon the fact of excitation. In addition, the gain adjustment is performed iteratively until the excitation is terminated, i.e. during the adjustment process, the excitation continues, which degrades the quality of the connection.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения, является способ и устройство, описанные в патенте США 5095528 «REPEATER WITH FEEDBACK OSCLLATION CONTROL». По данному способу измеряют мощности ретранслируемого сигнала на входе и выходе ретранслятора, и сравниваются с заранее допустимыми порогами, а также вычисляют коэффициент усиления ретранслятора. Коэффициент усиления ретранслятора уменьшается дискретно на определенное значение, если измеренная выходная мощность превышает заданный порог, а также если вычисленный коэффициент усиления ретранслятора больше чем заданное значение. Такая процедура проводится итерационно пока не будут достигнуты заданные значения.The closest analogue of the present invention is the method and device described in US Pat. No. 5,095,528 "REPEATER WITH FEEDBACK OSCLLATION CONTROL". This method measures the power of the retransmitted signal at the input and output of the repeater, and compares it with pre-admissible thresholds, and also calculates the gain of the repeater. The repeater gain is reduced discretely by a certain value if the measured output power exceeds the specified threshold, and also if the calculated repeater gain is greater than the specified value. This procedure is carried out iteratively until the specified values are reached.
Устройство по патенту США 5095528 содержит приемную и передающие антенны, усилитель мощности для усиления и ретрансляции радиосигналов, включающий усилитель с управляемым коэффициентом усиления, измерители входной и выходной мощности ретранслятора, микропроцессор для измерения и вычисления указанных выше величин, сравнения их с заданными порогами и управления коэффициентом усиления ретранслятора.The device according to US patent 5,095,528 contains receiving and transmitting antennas, a power amplifier for amplifying and relaying radio signals, including an amplifier with a controlled gain, meters for the input and output power of the repeater, a microprocessor for measuring and calculating the above values, comparing them with specified thresholds and controlling the coefficient repeater gain.
По данному способу, как и по предыдущему, регулировку усиления ретранслятора выполняют только по факту возбуждения. Кроме того, регулировка усиления производится итерационно до момента прекращения возбуждения, т.е. в процессе регулировки возбуждение продолжается, что ухудшает качество связи.According to this method, as well as to the previous one, the repeater gain adjustment is performed only upon excitation. In addition, the gain adjustment is performed iteratively until the excitation is terminated, i.e. during the adjustment process, the excitation continues, which degrades the quality of the connection.
Таким образом известные способы и устройства защиты ретрансляторов от возбуждения сначала выявляют факт наличия возбуждения после чего производят корректировку усиления ретранслятора, причем данный процесс носит итерационный характер и требует определенного времени, в течение которого ретранслятор может сохранять возбуждение и (или) ухудшать качество связи.Thus, the known methods and devices for protecting repeaters from excitation first detect the fact of the presence of excitation and then adjust the gain of the repeater, and this process is iterative and requires a certain time during which the repeater can maintain excitation and / or degrade the quality of communication.
Предлагаемый способ защиты ретранслятора от возбуждения и устройство для его осуществления позволяют непрерывно измерять коэффициент изоляции между приемной и передающей антеннами ретранслятора, и сообразно с текущим значением изоляции устанавливать допустимый коэффициент усиления ретранслятора в соответствии с условием (9). Это обеспечивает непрерывную стабильную работу ретранслятора при максимально возможном в данных условиях усилении, и тем самым полностью исключаются возможность его возбуждения и помехи в радиосвязи.The proposed method for protecting the repeater from excitation and the device for its implementation allow continuously measuring the isolation coefficient between the receiving and transmitting antennas of the repeater, and, in accordance with the current isolation value, set the permissible repeater gain in accordance with condition (9). This ensures continuous stable operation of the repeater at the maximum possible gain under the given conditions, and thus completely excludes the possibility of its excitation and interference in radio communication.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
В соответствии с предлагаемым способом защиты ретранслятора от возбуждения осуществляют: последовательно прием ретранслируемого сигнала на приемную антенну, его усиление усилителем с управляемым коэффициентом усиления, проводят декорреляцию ретранслируемого сигнала с сохранением его амплитудно-фазовых характеристик модуляции и временной структуры (например, но не ограничиваясь, путем задержки сигнала или смещением по частоте), усиление (при необходимости) и излучение ретранслируемого сигнала через передающую антенну. Одновременно с этим определяют мощность ретранслируемого сигнала на выходе ретранслятора и вычисляют корреляцию между сигналами на входе и выходе ретранслятора, и нормируют ее по отношению к мощности сигнала на выходе ретранслятора. Значение нормированной корреляционной функции, выраженной физической величиной (например, но не ограничиваясь, напряжением или током), или в численном выражении, используют как управляющий сигнал для управления коэффициентом усиления усилителя с управляемым коэффициентом усиления и ретранслятора в целом.In accordance with the proposed method of protecting the repeater from excitation, the following is carried out: sequentially receiving the relayed signal to the receiving antenna, amplifying it with an amplifier with a controlled gain, decorrelation of the relayed signal while maintaining its amplitude-phase modulation characteristics and temporal structure (for example, but not limited to, by signal delay or frequency offset), amplification (if necessary) and emission of the relayed signal through the transmitting antenna. At the same time, the power of the retransmitted signal at the output of the repeater is determined and the correlation between the signals at the input and output of the repeater is calculated, and it is normalized in relation to the signal power at the output of the repeater. The value of the normalized correlation function, expressed as a physical quantity (for example, but not limited to voltage or current), or numerically, is used as a control signal to control the gain of the controlled gain amplifier and the repeater as a whole.
В многоканальных ретрансляторах с разделением каналов по частоте, в том числе в дуплексных ретрансляторах этот управляющий сигнал используют также для изменения коэффициента усиления управляемых усилителей в других каналах.In multichannel repeaters with frequency division of channels, including duplex repeaters, this control signal is also used to change the gain of controlled amplifiers in other channels.
При описанных действиях на входе коррелятора действует сумма ретранслируемого сигнала и выходного сигнала, который проник через паразитный канал связи между приемной и передающей антеннами, причем в результате действия декоррелятора, коррелированными оказываются сигналы паразитного канала. Таким образом на выходе коррелятора формируется сигнал пропорциональный мощности сигналов с выхода ретранслятора и проникшего через паразитный канал. Сигнал с выхода коррелятора нормируют по отношению к мощности сигнала на выходе ретранслятора. Полученный сигнал пропорционален коэффициенту передачи паразитного канала между антеннами, и используется для управления коэффициентом усиления ретранслятора с учетом требуемого защитного коэффициента от возбуждения.In the described actions, the sum of the relayed signal and the output signal, which penetrated through the parasitic communication channel between the receiving and transmitting antennas, acts at the input of the correlator, and as a result of the action of the decorrelator, the signals of the parasitic channel are correlated. Thus, the output of the correlator generates a signal proportional to the power of signals from the output of the repeater and penetrated through the parasitic channel. The signal from the output of the correlator is normalized in relation to the signal power at the output of the repeater. The received signal is proportional to the gain of the parasitic channel between the antennas, and is used to control the gain of the repeater, taking into account the required protection factor from excitation.
Поскольку описанные процессы измерения, вычисления и управления являются непрерывными, не требуют каких-либо переключений и изменений при ретрансляции сигнала, то предлагаемый способ не оказывает воздействий на процесс ретрансляции и соответственно на работу системы связи в целом.Since the described measurement, calculation and control processes are continuous and do not require any switching and changes during signal retransmission, the proposed method does not affect the retransmission process and, accordingly, the operation of the communication system as a whole.
Аналитически процесс обработки сигнала в ретрансляторе можно пояснить следующим образом.Analytically, the signal processing process in the repeater can be explained as follows.
В общем виде сигнал на входе ретранслятора можно описать выражением:In general, the signal at the input of the repeater can be described by the expression:
гдеWhere
Sвх - сигнал на входе ретранслятора;S in - signal at the repeater input;
Sc - ретранслируемый сигнал;S c - relayed signal;
Sвых - сигнал на выходе ретранслятора:S out - signal at the output of the repeater:
гдеWhere
- знак декорреляции сигнала по отношению к исходному сигналу. На выходе коррелятора с точностью до постоянной величины получим:is the sign of the decorrelation of the signal with respect to the original signal. At the output of the correlator, up to a constant value, we obtain:
где Where
т.к. эти сигналы не коррелированы. Таким образомsince these signals are not correlated. Thus
Или с учетом (11)Or taking into account (11)
Нормируя (17) относительно измеренной выходной мощности ретранслятора получим сигнал пропорциональный коэффициенту передачи паразитного канала связи между антеннами:Normalizing (17) with respect to the measured output power of the repeater, we obtain a signal proportional to the transmission coefficient of the parasitic communication channel between the antennas:
С учетом защитного коэффициента сигнал управления усилением ретранслятораTaking into account the protective coefficient, the signal to control the gain of the repeater
Этой величиной, представленной физически в виде напряжения или тока, или в цифровом виде, осуществляют обратно пропорциональное управление коэффициентом усиления усилителя и соответственно ретранслятора в целом.This value, represented physically in the form of voltage or current, or in digital form, carries out inversely proportional control of the gain of the amplifier and, accordingly, the repeater as a whole.
Здесь ретранслируемый сигнал представлен обобщенно, поэтому данный способ защиты ретранслятора от возбуждения может применяться ко всем типам радиосигналов, а также их совместным комбинациям, которые могут быть описаны приведенными выражениями.Here the relayed signal is presented in a generalized way, therefore, this method of protecting the repeater from excitation can be applied to all types of radio signals, as well as their combined combinations, which can be described by the above expressions.
Устройство для осуществления данного способа содержит канал ретрансляции сигнала, состоящий из включенных последовательно приемной антенны (1), цепи ретрансляции (2) и передающей антенны (3). При этом цепь ретрансляции (2) содержит, как минимум, усилитель с управляемым коэффициентом усиления (4), первый вход (5) которого является входом цепи ретрансляции. По второму входу (6) управляют коэффициентом усиления усилителя (4). Также в составе цепи ретрансляции (2) имеется измеритель выходной мощности сигнала (7), подключенный своим входом к выходу цепи ретрансляции (2).A device for implementing this method contains a signal retransmission channel, consisting of a receiving antenna (1), a retransmission circuit (2) and a transmitting antenna (3) connected in series. In this case, the retransmission circuit (2) contains at least an amplifier with a controlled gain (4), the first input (5) of which is the input of the retransmission circuit. The second input (6) controls the gain of the amplifier (4). Also as part of the retransmission circuit (2) there is a signal output power meter (7) connected by its input to the output of the retransmission circuit (2).
Устройство отличается тем, что в цепь ретрансляции (2) последовательно после усилителя с управляемым коэффициентом усиления (4) включен декоррелятор (8) (например, но не ограничиваясь, линия задержки или преобразователь частоты) выход которого является выходом цепи ретрансляции, также в устройство введен коррелятор (9), и функциональный делитель сигнала (10), имеющий входы делимого и делителя (11). Один вход коррелятора (9) подключен параллельно с первым входом (5) усилителя с управляемым коэффициентом усиления (4), а второй вход подключен выходу декоррелятора (8). Выход коррелятора (9) подключен к входу делимого функционального делителя (10), а другой вход делителя (11) подключен к выходу измерителя выходной мощности (7). Выход функционального делителя (10) подключен ко входу управления (6) коэффициентом усиления усилителя (4). При этом характеристика изменения коэффициента усиления усилителя имеет обратно пропорциональную зависимость от уровня сигнала управления, т.е. при увеличении сигнала управления коэффициент усиления усилителя и ретранслятора в целом уменьшаются.The device differs in that a decorrelator (8) (for example, but not limited to a delay line or a frequency converter) is connected in series after the amplifier with a controlled gain (4) into the retransmission circuit (2), the output of which is the output of the retransmission circuit, and is also introduced into the device correlator (9), and functional signal divider (10), which has the inputs of the dividend and divider (11). One input of the correlator (9) is connected in parallel with the first input (5) of the amplifier with controlled gain (4), and the second input is connected to the output of the decorrelator (8). The output of the correlator (9) is connected to the input of the divisible functional divider (10), and the other input of the divider (11) is connected to the output of the output power meter (7). The output of the functional divider (10) is connected to the control input (6) by the gain of the amplifier (4). In this case, the characteristic of changing the amplifier gain is inversely proportional to the level of the control signal, i.e. with an increase in the control signal, the gain of the amplifier and the repeater as a whole decreases.
В многоканальных ретрансляторах с разделением каналов по частоте (фиг. 2), в том числе в дуплексных ретрансляторах, как минимум один из каналов содержит цепь ретрансляции (2). При этом управляющий сигнал (12) с выхода функционального делителя (10) используют также для изменения коэффициентов усиления управляемых усилителей (4) в других каналах ретрансляции.In multi-channel repeaters with frequency division of channels (Fig. 2), including duplex repeaters, at least one of the channels contains a retransmission chain (2). In this case, the control signal (12) from the output of the functional divider (10) is also used to change the gains of the controlled amplifiers (4) in other relay channels.
Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings
На фиг. 1 показана структурная схема устройства защиты ретранслятора от возбуждения. На фиг. 2 показана структурная схема применения изобретения в многоканальном ретрансляторе, в том числе в дуплексном режиме. На фиг. 3 представлен пример схемы декоррелятора с переносом по частоте. На фиг. 4 показан пример схемы квадратурного коррелятора, а на фиг. 5 пример схемы упрощенного квадратурного коррелятора. На фиг. 6 представлен пример схемы реализации коррелятора на промежуточной частоте.FIG. 1 shows a block diagram of a repeater excitation protection device. FIG. 2 shows a block diagram of the application of the invention in a multichannel repeater, including in duplex mode. FIG. 3 shows an example of a frequency shifted decorrelator circuit. FIG. 4 shows an example of a quadrature correlator circuit, and FIG. 5 is an example of a simplified quadrature correlator circuit. FIG. 6 shows an example of a circuit for implementing a correlator at an intermediate frequency.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
В соответствии с изобретением ретранслятор с защитой от возбуждения содержит (фиг. 1) канал ретрансляции сигнала, состоящий из включенных последовательно приемной антенны (1), цепи ретрансляции (2) и передающей антенны (3). При этом цепь ретрансляции (2) содержит, как минимум, последовательно соединенные усилитель с управляемым коэффициентом усиления (4), и декоррелятор (8) выход которого является выходом цепи ретрансляции (2). Также цепь ретрансляции (2) содержит коррелятор (9), функциональный делитель (10) и измеритель выходной мощности (7). Один вход коррелятора (9) соединен параллельно со входом усилителя с управляемым коэффициентом усиления (4), а другой вход подключен к выходу декоррелятора (8). Выход коррелятора (9) подключен ко входу делимого функционального делителя (10), другой вход делителя (знаменателя) (11) функционального делителя (10) подключен к выходу измерителя выходной мощности (7). Выход функционального делителя (10) подключен ко входу (6) управления коэффициентом усиления усилителя (4). При этом характеристика изменения коэффициента усиления усилителя (4) имеет обратно пропорциональную зависимость от уровня сигнала управления (12), т.е. при увеличении сигнала управления (12) коэффициент усиления усилителя (4) и ретранслятора в целом уменьшаются. При этом между приемной (1) и передающей (3) антеннами присутствует паразитный канал связи (13).In accordance with the invention, an excitation-protected repeater comprises (FIG. 1) a signal retransmission channel consisting of a receiving antenna (1) connected in series, a retransmission circuit (2) and a transmitting antenna (3). In this case, the retransmission circuit (2) contains at least a series-connected amplifier with a controlled gain (4), and a decorrelator (8) whose output is the output of the retransmission circuit (2). Also, the relay circuit (2) contains a correlator (9), a functional divider (10) and an output power meter (7). One input of the correlator (9) is connected in parallel with the input of the controlled gain amplifier (4), and the other input is connected to the output of the decorrelator (8). The correlator output (9) is connected to the input of the divisible functional divider (10), the other input of the divider (denominator) (11) of the functional divider (10) is connected to the output of the output power meter (7). The output of the functional divider (10) is connected to the input (6) of the amplifier gain control (4). In this case, the characteristic of changing the gain of the amplifier (4) has an inversely proportional dependence on the level of the control signal (12), i.e. with an increase in the control signal (12), the gain of the amplifier (4) and the repeater as a whole decreases. In this case, there is a parasitic communication channel (13) between the receiving (1) and transmitting (3) antennas.
Одним из вариантов реализации декоррелятора (8), сохраняющего амплитудно-фазовые характеристики модуляции и временную структуры ретранслируемого сигнала, является линия задержки на время, превышающее ширину функции корреляции ретранслируемого сигнала.One of the options for implementing a decorrelator (8) that preserves the amplitude-phase characteristics of the modulation and the temporal structure of the relayed signal is a delay line for a time exceeding the width of the correlation function of the relayed signal.
В общем виде ретранслируемый сигнал можно представить в виде:In general, the relayed signal can be represented as:
где Where
Sc - ретранслируемый сигнал на входе ретранслятора;S c - retransmitted signal at the repeater input;
Ас - мгновенная амплитуда сигнала;And c - instantaneous signal amplitude;
ω - несущая частота;ω - carrier frequency;
ϕ - мгновенная фаза;ϕ - instantaneous phase;
ψ - случайная начальная фаза.ψ is a random initial phase.
При прохождении такого сигнала через линию задержки с задержкой на время т получимWhen such a signal passes through the delay line with a delay of time t, we obtain
где Sd - сигнал на выходе декоррелятора.where S d is the signal at the decorrelator output.
Таким образом, сигнал на выходе такого декоррелятора (8) будет полностью соответствовать входному сигналу задержанному на время г. При этом если время задержки превышает ширину корреляционной функции сигнала, то сигналы на входе и выходе декоррелятора (8) будут некоррелированными.Thus, the signal at the output of such decorrelator (8) will fully correspond to the input signal delayed for time r. Moreover, if the delay time exceeds the width of the signal correlation function, then the signals at the input and output of decorrelator (8) will be uncorrelated.
Другим вариантом реализации декоррелятора (8) может быть использование смещения ретранслируемого сигнала по частоте с помощью смесителя, например, в соответствии со схемой на фиг. 3. Такой декоррелятор (8) содержит смеситель (14), первый вход которого соответствует входу декоррелятора (8), на второй вход смесителя подается гармоническое колебание от генератора (15). Выход смесителя (14) подключен ко входу полосового фильтра (16), выход которого является выходом декоррелятора (8). В этом случае на выходе декоррелятора (8) сформируется сигнал:Another embodiment of the decorrelator (8) can be the use of a frequency offset of the relayed signal using a mixer, for example, in accordance with the diagram in FIG. 3. Such a decorrelator (8) contains a mixer (14), the first input of which corresponds to the input of the decorrelator (8), a harmonic oscillation from the generator (15) is fed to the second input of the mixer. The output of the mixer (14) is connected to the input of the bandpass filter (16), the output of which is the output of the decorrelator (8). In this case, a signal will be generated at the output of the decorrelator (8):
гдеWhere
Δω - частота смещения спектра ретранслируемого сигнала.Δω is the frequency of the spectrum offset of the relayed signal.
Если спектры сигналов на входе и выходе такого декоррелятора не перекрываются, то эти сигналы будут некоррелированными, при этом амплитудно-фазовые характеристики модуляции и временная структура ретранслируемого сигнала сохраняются.If the spectra of signals at the input and output of such a decorrelator do not overlap, then these signals will be uncorrelated, while the amplitude-phase characteristics of the modulation and the temporal structure of the retransmitted signal are preserved.
Один из вариантов построения коррелятора (9) показан на фиг. 4. Коррелятор (9) построен по схеме квадратурного перемножителя сигналов и содержит: два перемножителя (16), первые входы которых объединены и являются первым входом коррелятора (9). К выходу каждого перемножителя (16) последовательно подключены фильтры нижних частот (17) и квадраторы (18), сигналы с выходов квадраторов (18) суммируются в сумматоре (19). К выходу сумматора (19) подключен функциональный модуль извлечения квадратного корня (20), выход которого является выходом коррелятора (9). Второй вход коррелятора (9) подключен ко второму входу первого перемножителя (16), а также через фазовращатель на 90° (21) - ко второму входу второго перемножителя (16).One of the variants of constructing the correlator (9) is shown in Fig. 4. The correlator (9) is built according to the scheme of a quadrature multiplier of signals and contains: two multipliers (16), the first inputs of which are combined and are the first input of the correlator (9). Low-pass filters (17) and quadrators (18) are connected in series to the output of each multiplier (16), the signals from the outputs of the quadrators (18) are summed in an adder (19). The output of the adder (19) is connected to a functional module for extracting the square root (20), the output of which is the output of the correlator (9). The second input of the correlator (9) is connected to the second input of the first multiplier (16), and also through a 90 ° phase shifter (21) - to the second input of the second multiplier (16).
Сигнал на первом входе коррелятора (9) с учетом выражений (10), (11), (20) и (21) (здесь рассматривается вариант с задержкой) описывается выражением:The signal at the first input of the correlator (9), taking into account expressions (10), (11), (20) and (21) (here the variant with a delay is considered), is described by the expression:
где θ - случайная фаза.where θ is a random phase.
На второй вход коррелятора (9) поступает сигнал, соответствующий выражению (21). Можно показать, что после обработки этих сигналов в соответствии со схемой на фиг. 4, на выходе такого коррелятора с точностью до постоянного коэффициента будет действовать сигнал:The second input of the correlator (9) receives a signal corresponding to expression (21). It can be shown that after processing these signals in accordance with the diagram of FIG. 4, at the output of such a correlator up to a constant coefficient the signal will act:
где - усреднение по времени, которое осуществляется фильтрами нижних частот (17).Where - averaging over time, which is carried out by low-pass filters (17).
Таким образом, представленное техническое решение коррелятора (9) соответствует вычислению корреляции сигналов по выражению (17).Thus, the presented technical solution of the correlator (9) corresponds to the calculation of the correlation of signals by expression (17).
Другой вариант реализации коррелятора показан на фиг. 5. В отличии от предыдущего варианта на фиг. 4, здесь функциональные операции возведения сигнала в степень (18) заменены на вычисление модуля огибающей (22), например, с помощью амплитудного детектора, введен блок выделения максимального значения огибающих (23), а сумматор (19) дополнен третьим входом, при этом исключена операция извлечения квадратного корня. Т.к. амплитуды сигналов в квадратурных каналах пропорциональны корреляции входных сигналов, то на выходе такой схемы формируется сигнал пропорциональный коэффициенту корреляции входных сигналов, т.е.Another embodiment of the correlator is shown in FIG. 5. In contrast to the previous embodiment, FIG. 4, here the functional operations of raising the signal to a power (18) are replaced by the calculation of the envelope modulus (22), for example, using an amplitude detector, a block for extracting the maximum envelope value (23) is introduced, and the adder (19) is supplemented with a third input, while square root extraction operation. Because Since the amplitudes of the signals in the quadrature channels are proportional to the correlation of the input signals, then at the output of such a circuit a signal is formed proportional to the correlation coefficient of the input signals, i.e.
В ретрансляторах с усилением сигналов на промежуточной частоте коррелятор может быть построен по схеме, показанной на фиг. 6, которая содержит последовательно включенные смеситель (16), входы которого являются входами коррелятора, узкополосный полосовой фильтр (24) и детектор огибающей (22), выход которого является выходом коррелятора (9). На входы такого коррелятора подают сигналы на несущих (промежуточных) частотах, смещенных относительно друг друга. Например, на один вход перемножителя (16) подают сигнал (23), а на другой:In repeaters with amplification of signals at an intermediate frequency, the correlator can be constructed according to the scheme shown in FIG. 6, which contains a series-connected mixer (16), the inputs of which are the inputs of the correlator, a narrow-band band-pass filter (24) and an envelope detector (22), the output of which is the output of the correlator (9). The inputs of such a correlator are supplied with signals at carrier (intermediate) frequencies offset relative to each other. For example, signal (23) is fed to one input of the multiplier (16), and to the other:
После перемножения сигналов в перемножителе (16) и фильтрации полосовым фильтром (24), получимAfter multiplying the signals in the multiplier (16) and filtering with a bandpass filter (24), we get
Усреднение огибающей осуществляет полосовой фильтр (23). После амплитудного детектора (22) получим:The envelope is averaged by a band-pass filter (23). After the amplitude detector (22) we get:
что соответствует вычислению корреляции сигналов по выражению (17). Таким образом, нормируя сигналы (24), или (25), или (28) (в зависимости от реализации устройства) в соответствии с (18) и (19) осуществляется регулировка усиления ретранслятора и тем самым обеспечивается его защита от возбуждения.which corresponds to the calculation of the correlation of signals by expression (17). Thus, by normalizing the signals (24), or (25), or (28) (depending on the implementation of the device) in accordance with (18) and (19), the gain of the repeater is adjusted and thereby its protection against excitation is ensured.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020106747A RU2727353C9 (en) | 2020-02-13 | 2020-02-13 | Method of repeater protection from excitation and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020106747A RU2727353C9 (en) | 2020-02-13 | 2020-02-13 | Method of repeater protection from excitation and device for its implementation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2727353C1 RU2727353C1 (en) | 2020-07-21 |
RU2727353C9 true RU2727353C9 (en) | 2020-09-01 |
Family
ID=71741113
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020106747A RU2727353C9 (en) | 2020-02-13 | 2020-02-13 | Method of repeater protection from excitation and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2727353C9 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5095528A (en) * | 1988-10-28 | 1992-03-10 | Orion Industries, Inc. | Repeater with feedback oscillation control |
US20050118949A1 (en) * | 2003-09-16 | 2005-06-02 | Spotwave Wireless Inc. | Method for detecting an oscillation in an on-frequency repeater |
US20080014863A1 (en) * | 2006-07-13 | 2008-01-17 | Wilson Electronics | Detection and elimination of oscillation within cellular network amplifiers |
RU2352067C1 (en) * | 2007-07-06 | 2009-04-10 | Федеральное Государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт специальных систем связи "Интеграл", а/я 364 | System of communication to retransmitters that change their location in space |
US20120120988A1 (en) * | 2007-11-16 | 2012-05-17 | Shenzhen Grentech Co., Ltd. | Repeater and self-excitation detecting method and system |
RU2463736C2 (en) * | 2009-05-27 | 2012-10-10 | Алексей Александрович Галицын | Method for group processing of channels in intraareal correspondents of basic station of radio telephone network with code division of channels and device for its realisation |
-
2020
- 2020-02-13 RU RU2020106747A patent/RU2727353C9/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5095528A (en) * | 1988-10-28 | 1992-03-10 | Orion Industries, Inc. | Repeater with feedback oscillation control |
US20050118949A1 (en) * | 2003-09-16 | 2005-06-02 | Spotwave Wireless Inc. | Method for detecting an oscillation in an on-frequency repeater |
US20080014863A1 (en) * | 2006-07-13 | 2008-01-17 | Wilson Electronics | Detection and elimination of oscillation within cellular network amplifiers |
RU2352067C1 (en) * | 2007-07-06 | 2009-04-10 | Федеральное Государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт специальных систем связи "Интеграл", а/я 364 | System of communication to retransmitters that change their location in space |
US20120120988A1 (en) * | 2007-11-16 | 2012-05-17 | Shenzhen Grentech Co., Ltd. | Repeater and self-excitation detecting method and system |
RU2463736C2 (en) * | 2009-05-27 | 2012-10-10 | Алексей Александрович Галицын | Method for group processing of channels in intraareal correspondents of basic station of radio telephone network with code division of channels and device for its realisation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2727353C1 (en) | 2020-07-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7593689B2 (en) | Method for detecting an oscillation in an on-frequency repeater | |
US8583034B2 (en) | Verifying and mitigating oscillation in amplifiers | |
EP2158711B1 (en) | On frequency repeater with agc stability determination | |
US8639180B2 (en) | Verifying and mitigating oscillation in amplifiers | |
US8874030B2 (en) | Oscillation detection and oscillation mitigation in amplifiers | |
US9065415B1 (en) | Configuring signal boosters | |
US8908753B2 (en) | Calibration sub-system for telecommunication systems | |
US20020196876A1 (en) | Interference signal removal system | |
US20130178175A1 (en) | Voltage standing wave ratio detection circuit | |
CN105763221B (en) | A kind of radio circuit and disturbance restraining method | |
EP3206309B1 (en) | System and method for determining and controlling gain margin in an rf repeater | |
RU2627297C2 (en) | Method of characterizing orbital satellite transmitting antenna and appropriate system | |
US20070184789A1 (en) | Cartesian loop transmitter and method of adjusting an output level of such transmitter | |
US6229797B1 (en) | Circuit for eliminating external interference signals in code division multiple access mobile phone | |
RU2727353C9 (en) | Method of repeater protection from excitation and device for its implementation | |
US8548375B2 (en) | Gain control metric computation in a wireless repeater | |
EP3764553B1 (en) | System and method for mitigating broadband interference | |
CA2845247C (en) | Verifying and mitigating oscillation in amplifiers | |
Iyer et al. | LNA design for WLAN applications | |
RU2704108C1 (en) | Method for adaptive power control in a radio line with linear prediction of the second order of interference power value | |
RU2795268C1 (en) | Radio transmitting device with automatic adjustment of radio signal spectrum parameters | |
JPS5868330A (en) | Detecting circuit for identical frequency interference | |
US20060034351A1 (en) | Monitoring stability of an on-frequency repeater | |
Zeher et al. | Characterization of Radio Frequency Echo using frequency sweeping and power analysis | |
CN116298544A (en) | Method and system for measuring saturation recovery time of low-noise amplifier |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TH4A | Reissue of patent specification |