Пакет канала сигнализации для системы связи с опорным сигналом, модулированным по закону, зависящему от времени

Пакет канала сигнализации для системы связи с опорным сигналом, модулированным по закону, зависящему от времени

Реферат

 

Изобретение относится к системам связи и может использоваться в сотовых системах радиосвязи. Достигаемый технический результат - повышение эффективности процедуры синхронизации. Устройство содержит устройство для оценки доплеровского сдвига несущей, предназначенной для передачи пакета сигнализации, содержащего опорный сигнал, модулированный в соответствии с законом модуляции, представляющим собой заданную функцию от времени в пределах пакета сигнализации, устройства для синхронизации с сигналом несущей, устройство для оценки канала передачи с помощью сигнала несущей, терминал подвижной установки радиосвязи, предназначенный для приема пакета сигнализации. 5 с. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил.

Настоящее изобретение относится к пакету канала сигнализации для системы связи.

В системах связи, например, в Общеевропейской цифровой мобильной сотовой системе радиосвязи стандарта GSM (Цифровой стандарт сотовой радиосвязи) терминал и базовая станция осуществляют связь посредством коммуникационных каналов передачи радиосигналов. В системах подобного типа предусмотрено множество каналов для осуществления передач от терминалов к базовым станциям и передач от базовых станций к терминалам.

Такие каналы включают канал управления, в котором осуществляется непрерывная передача и который обеспечивает для терминала возможность доступа к системе посредством базовой станции, осуществляющей передачу в этом канале, для осуществления вызовов. Терминал должен поэтому идентифицировать данный канал управления для того, чтобы получить информацию, позволяющую ему зарегистрироваться в системе. Эта информация включает информацию синхронизации, а соответствующая процедура определяется поэтому как процедура синхронизации.

Решение, в общем случае принятое для применения в процедуре синхронизации, выполняется в два этапа. Первоначально терминал измеряет мощность сигналов, принятых во всех каналах приема. Затем терминал пытается синхронизироваться с каналом, которому соответствует максимальная принятая мощность. Если ему это не удается, то он пытается осуществить то же самое для других каналов, в порядке убывания принимаемой мощности, до тех пор, пока в конечном счете он не осуществит синхронизацию. Это решение определено в Рекомендациях 4.08 и 5.08 Стандарта GSM.

Процедура синхронизации выполняется систематически, когда терминал включается, и, в более общем случае, после любой потери синхронизации, например, когда канал радиосвязи, образованный каналом управления между базовой станцией и терминалом, прерывается. Это может происходить преднамеренно, например в случае выключения терминала, или непреднамеренно. Терминал может быть временно неспособен к синхронизации, ввиду неадекватности условий приема радиосигналов. Это может иметь место, например, в туннеле, или, в более общем случае, в области радиотени.

Синхронизация обычно предусматривает два этапа. Первый этап или фаза частотной синхронизации состоит в получении опорной частоты от базовой станции. Второй этап или фаза временной синхронизации состоит в получении опорного времени от базовой станции. Для этого в GSM-системе канал управления (BCCH) включает в себя два субканала, а именно: субканал управления по частоте (FCH) для осуществления частотной синхронизации и субканал синхронизации (SCH) для временной синхронизации.

Субканал управления по частоте использует сигнал в форме пакета, соответствующий чистой синусоиде, передаваемой с регулярными временными интервалами. В этих условиях терминал должен отслеживать этот пакет в течение временного интервала, соответствующего по существу периоду повторения пакетов.

Ввиду характерных особенностей пакета и средств, используемых для его обнаружения, невозможно определить его начало или его длительность, и поэтому необходимо использовать субканал синхронизации для обеспечения требуемой синхронизации во времени.

Субканал синхронизации отслеживает сигнал субканала управления по частоте с известной временной задержкой. Он содержит последовательность символов с соответствующей автокорреляционной функцией. В терминале эта последовательность синхронизации известна и осуществляется корреляция этой последовательности с последовательностью принимаемых символов. Ввиду неточности временной опоры базовой станции, в терминале точно не известно, какой из принятых символов соответствует первому символу синхронизирующей последовательности, поэтому требуется определение множества корреляций за счет сдвига одной из последовательностей относительно другой, для того чтобы идентифицировать корреляционный пик.

Целью изобретения поэтому является повышение эффективности процедуры синхронизации.

В большинстве систем радиосвязи подсистема передачи радиосигналов включает элемент, являющийся подвижным. В результате этого частота радиосигнала изменяется вследствие доплеровского эффекта.

Доплеровский сдвиг частоты обычно имеет место в системе GSM, если терминал является подвижным, и его значение прямо пропорционально скорости терминала. Хотя относительно просто обнаружить чистую синусоиду субканала управления по частоте, если ее частота известна, например, с помощью избирательного фильтра, однако данная проблема усложняется, если указанная частота изменяется на величину неизвестного доплеровского сдвига. В этом случае требуется фильтр с шириной полосы, которая учитывает максимальный доплеровский сдвиг в обоих направлениях, что существенно ухудшает эффективность фильтра.

Более того, в системах, использующих негеостационарные спутники, частотный сдвиг имеет намного большую величину, чем, например, в системе GLORALSTAR.

Система данного типа использует спутник на низкой околоземной орбите, например, на высоте 1390 км, движущийся со скоростью, например около 7,2 км/с, в качестве ретрансляционной станции между терминалом и базовой станцией.

Спутник принимает радиосигнал от базовой станции и переизлучает его к терминалу. Спутник действует просто в качестве "зеркала": он передает сигнал, который он принимает от базовой станции, без изменения или по меньшей мере после преобразования его по частоте.

Частотный сдвиг зависит от скорости и от положения спутника относительно терминала, который сам может рассматриваться как стационарный.

Ясно, что этот частотный сдвиг должен быть скорректирован.

Поэтому другой целью изобретения является создание средства для коррекции частотного сдвига, обусловленного доплеровским эффектом.

В системах радиосвязи сигналы в каналах связи часто передаются следующим образом.

Передатчик передает последовательность символов по каналу передачи. Передаваемая последовательность подвергается искажениям в канале передачи, в результате чего принятая последовательность символов не идентична переданной. Искажение в основном связано с межсимвольной интерференцией, обусловленной тем, что в канале передачи конкретный символ может проходить по различным трассам распространения. Если по меньшей мере две трассы имеют разность путей распространения больше расстояния между двумя символами, передаваемыми последовательно, символ, прошедший по одному из этих путей, будет интерферировать с последующим символом, прошедшим по другому, более короткому, пути.

В приемнике используется выравниватель для коррекции межсимвольной интерференции. Для корректной работы в выравнивателе должен быть известен импульсный отклик канала передачи. С этой целью известные символы передаются в качестве тестовой последовательности. Тестовая последовательность выбирается такой, чтобы соответствовать характеристикам канала передачи и, в частности, его длине.

При условии, что символы передаются регулярным образом, с интервалом, называемым периодом следования символов, длина канала определяется как число периодов следования символов, что эквивалентно разности между самой длинной трассой распространения и самой короткой трассой распространения для данного канала.

В приемнике используется устройство оценки канала для определения импульсного отклика канала. Оно формирует копию тестовой последовательности и коррелирует ее с принятой последовательностью символов. В результате получается набор коэффициентов h_i, где i изменяется от 0 до L, L - длина канала. Этот набор коэффициентов обеспечивает информацию, используемую выравнивателем. Самая прямая (короткая) трасса канала представлена коэффициентом h₀, а остальные коэффициенты представляют более длинные трассы, обуславливающие интерференцию.

Ясно, что канал не может быть оценен, пока не будет осуществлена синхронизация. Более того, для этой цели должен быть предусмотрен специальный пакет, а именно, тестовая последовательность.

Поэтому еще одной целью изобретения является создание средства оценивания канала.

Кроме того, в любой системе связи требуется несколько сигналов канала сигнализации для установления вызова. В настоящем контексте термин "синхронизация" следует понимать в наиболее общем смысле, в частности, он включает информацию синхронизации, информацию, требуемую для коррекции доплеровского сдвига, и информацию, используемую для оценивания канала передачи.

Настоящее изобретение направлено на упрощение обработки этих сигналов.

С этой целью предусмотрен пакет сигнализации для системы связи, который включает опорный сигнал, модулированный в соответствии с законом модуляции, представляющим собой предварительно определенную функцию времени в пределах пакета.

Более того, опорный сигнал является частотно-модулированным. Кроме того, закон модуляции является линейной функцией времени.

Более точно, если закон модуляции используется в двух квадратурных каналах, в каждом канале могут быть предусмотрены две различные функции.

Это обеспечивает создание опорного сигнала, который по своей сущности включает информацию, из которой может быть восстановлено время передачи в любой момент в пределах сигнала.

В первом аспекте изобретения оно предусматривает устройство для оценивания доплеровского сдвига несущей, передающей пакет синхронизации указанного типа, содержащее - гетеродин, - смеситель для приема сигнала несущей и выходного сигнала гетеродина, - фильтр для приема выходного сигнала смесителя и формирования сигнала промежуточной частоты, - схему анализатора для приема сигнала промежуточной частоты и формирования сигнала сдвига, представляющего обусловленный доплеровским эффектом частотный сдвиг между теоретическим значением частоты и частоты сигнала промежуточной частоты, - схему управления гетеродином для получения оценки доплеровского сдвига исходя из сигнала сдвига.

В этом устройстве схема управления управляет гетеродином для уменьшения частотного сдвига.

В первом варианте устройства схема анализатора включает по меньшей мере первый фильтр, настроенный на опорный сигнал, с центральной частотой, равной теоретическому значению частоты, и схему коррекции для формирования первого коэффициента формы выходного сигнала фильтра, а схема управления осуществляет управление гетеродином для максимизации первого коэффициента формы.

Схема управления осуществляет управление гетеродином путем последовательной аппроксимации, вводя частотную коррекцию с любой стороны от данной частоты, обеспечивающей максимальный коэффициент формы, для поиска вновь максимального коэффициента формы, при этом последовательные процедуры поиска проводятся с уменьшением значения частотной коррекции до предварительно определенного порога коррекции.

Как вариант, при амплитуде сдвига, существенно равной максимальному доплеровскому сдвигу сигнала промежуточной частоты, устройство также содержит второй и третий фильтры, настроенные на опорный сигнал, с центральной частотой, равной теоретическому значению частоты соответственно увеличенному и уменьшенному на амплитуду сдвига; схема коррекции определяет, помимо первого коэффициента формы, второй и третий коэффициенты формы выходного сигнала второго и третьего фильтров соответственно и формирует сигнал сдвига, пропорциональный обратной величине центра тяжести центральных частот фильтров, взвешенных соответствующими коэффициентами формы.

Схема управления может управлять гетеродином так, чтобы сигнал промежуточной частоты имел частоту, увеличенную на частоту сигнала сдвига.

Во втором аспекте изобретения оно предусматривает устройство синхронизации с несущей, передающей пакет сигнализации указанного типа, причем опорный сигнал имеет длительность T и передается периодически с периодом повторения T_r, а интервал измерения имеет предварительно определенную длительность, большую или равную T + T_r, при этом устройство содержит - гетеродин, - смеситель для приема сигнала несущей и выходного сигнала гетеродина, - фильтр для приема выходного сигнала смесителя и формирования сигнала промежуточной частоты, - схему анализатора для приема сигнала промежуточной частоты и формирования сигнала смены частоты, если опорный сигнал не обнаружен, и сигнала частотного сдвига, представляющего разность между теоретическим значением частоты и частотой сигнала промежуточной частоты, - схему управления для управления гетеродином так, чтобы он настраивался на несущую и затем, спустя интервал измерения, либо настраивался на другую несущую при наличии сигнала смены частоты, или уменьшал значение сигнала частотного сдвига в отсутствие сигнала смены частоты.

Схема анализатора содержит по меньшей мере первый фильтр, настроенный на опорный сигнал, с центральной частотой, равной теоретическому значению частоты, и схему коррекции для формирования первого коэффициента формы выходного сигнала этого фильтра, причем схема управления осуществляет управление гетеродином для максимизации первого коэффициента формы.

Схема управления осуществляет управление гетеродином путем последовательной аппроксимации, вводя частотную коррекцию с каждой стороны от частоты, формирующей максимальный коэффициент формы, для того чтобы осуществлять повторный поиск максимального коэффициента формы, причем последовательные процедуры поиска осуществляются с уменьшающимся значением частотной коррекции до предварительно определенного порога коррекции.

В одном из вариантов осуществления устройства синхронизации, в котором опорный сигнал передается периодически, с периодом повторения T_r, это устройство содержит - гетеродин, - смеситель для приема сигнала несущей и выходного сигнала гетеродина, - фильтр для приема выходного сигнала промежуточной частоты, - схему анализатора для приема сигнала промежуточной частоты и формирования сигнала частотного сдвига, представляющего временной интервал между приемом двух последовательных пакетов сигнализации, - схему управления для управления гетеродином для уменьшения сдвига между сигналом частотного сдвига и периодом повторения T_r.

В третьем аспекте изобретения оно предусматривает устройство для оценивания канала передачи посредством несущей, передающей пакет сигнализации такого типа, содержащее - гетеродин, - смеситель для приема сигнала несущей и выходного сигнала гетеродина, - фильтр для приема выходного сигнала смесителя и формирования сигнала промежуточной частоты, - схему анализатора для приема сигнала промежуточной частоты и переноса ее в полосу модулирующих сигналов для формирования спектра канала, - схему управления для управления гетеродином для получения оценки канала из спектра сигнала канала.

При использовании опорного сигнала, имеющего частотную характеристику с постоянным наклоном -, устройство управления управляет гетеродином так, что он формирует частоту соответственно частотной характеристике , противоположной по знаку соответствующей частотной характеристике опорного сигнала, начиная с приема сигнала по кратчайшему пути t₀ в канале, при этом спектр сигнала в канале имеет набор спектральных линий, каждая из которых определяется ее частотой r_i и ее амплитудой h_i; причем конкретная спектральная линия соответствует пути t_i и имеет частоту, связанную с длиной этого пути, а схема управления формирует указанную оценку путем определения каждого пути t_i по его вкладу, который пропорционален амплитуде соответствующей спектральной линии h_i, и по его временной задержке _i, имеющей значение (r_i-го)/, для всех значений i от 0 до n, если принимаются во внимание (n+1) отдельных путей распространения.

Изобретение будет пояснено более детально в последующем описании вариантов его осуществления со ссылками на иллюстрирующие его чертежи, на которых показано следующее: фиг. 1 - пример опорного сигнала в соответствии с изобретением; фиг. 2 - схема, иллюстрирующая компоненты, необходимые для осуществления устройства в соответствии с изобретением; фиг. 3 - форма входного сигнала и выходного сигнала настроенного фильтра, используемого в одном из вариантов осуществления изобретения; фиг. 4 - частотно-временная характеристика сигнала полосы модулирующих сигналов, используемого для оценки канала передачи; фиг. 5 - вариант опорного сигнала в соответствии с изобретением; фиг. 6 - сигнал, принятый терминалом; фиг. 7 - многокадровая структура сигнала канала сигнализации; фиг. 8 - блок-схема устройства синхронизации; фиг. 9 - блок-схема устройства для определения абсолютного значения доплеровского сдвига; фиг. 10 - блок-схема упрощенного устройства для определения абсолютного значения доплеровского сдвига; фиг. 11 - блок-схема устройства для определения знака доплеровского сдвига; фиг. 12 - блок-схема устройства для коррекции доплеровского сдвига; фиг. 13 - блок-схема устройства для отслеживания доплеровского сдвига.

Прежде всего будет определен пакет сигнализации, рассматриваемый в изобретении, со ссылками на фиг. 1.

Пакет определяется как опорная часть сигнала в течение конкретного времени T. В данном случае этот сигнал, т.е. опорный сигнал, имеет частоту, изменяющуюся как линейная функция времени. Принимая, что пакет начинается в момент t времени начала отсчета, мгновенную частоту f этого сигнала можно представить следующим выражением: Сигнал предполагается имеющим постоянную амплитуду и может быть как аналоговым, так и цифровым сигналом.

Пакет передается на несущей C, как это обычно имеет место в системах передачи.

Пакет сигнализации позволяет эффективно оценить и скорректировать доплеровский сдвиг, имеющийся в сигнале несущей, и далее изобретение будет описано именно в данном аспекте.

На фиг. 2 показаны компоненты варианта выполнения приемника. Как это является общепринятым, приемник содержит антенну A для приема сигнала несущей. С антенной соединен усилитель, обычно представляющий собой малошумящий усилитель LNA.

Приемник также содержит смеситель M, который получает выходной сигнал гетеродина, например генератора, управляемого напряжением (VCO). Этот генератор управляется схемой управления CC, функция которой пояснена ниже. Выход смесителя соединен с полосовым фильтром BP, который формирует сигнал промежуточной частоты IF на своем выходе. Полосовой фильтр удовлетворяет обычным критериям режекции боковой полосы и фазовых искажений. Его центральная частота и его ширина полосы определены ниже.

Приемник предназначен для работы на конкретной промежуточной частоте, называемой теоретической частотой f_т, что соответствует ситуации, когда отсутствует доплеровский сдвиг.

Предположим, что несущая подвергается воздействию доплеровского эффекта: частота сигнала промежуточной частоты изменяется от f_т-f до f_т+f, где f представляет амплитуду доплеровского сдвига для напряжения управления гетеродином VCO, который должен формировать частоту, равную f_т. Поэтому центральная частота полосового фильтра BP установлена равной f_т, а его полоса равна полосе сигнала, увеличенной в 2f. В соответствии с изобретением приемник содержит три фильтра, настроенные на опорный сигнал: - первый фильтр MF1 с центральной частотой, равной теоретическому значению частоты f_т, - второй фильтр MF2 с центральной частотой, равной теоретическому значению частоты f_т минус амплитуда доплеровского сдвига, т.е. f_т-f; - третий фильтр MF3 с центральной частотой, равной теоретическому значению частоты f_т плюс амплитуда доплеровского сдвига, т.е. f_т+f. Эти настроенные фильтры могут быть выполнены, например, в виде фильтров на поверхностных акустических волнах (ПАВ).

На фиг. 3 представлен входной сигнал X и огибающая Y выходного сигнала фильтра этого типа с использованием той же самой временной шкалы.

Этот фильтр имеет время распространения T_р и формирует выходной сигнал, форма которого, хорошо известная специалистам в данной области техники, представляет собой затухающую функцию вида sin x/x и имеет основной лепесток с максимальным значением A_с, ширина которого, измеренная на уровне амплитуды, равном максимальному значению A_с минус заданное значение A_d (например, 20 дБ), равна T_с.

Определяется коэффициент формы W, который характеризует форму основного лепестка. Для этого может быть выбрано максимальное значение A_с или энергия, содержащаяся в этом лепестке, или ширина T_с этого лепестка. Здесь для примера было выбрано отношение максимального значения A_с к ширине T_с W = A_с/T_с Каждый из этих трех настроенных фильтров MF1, MF2, MF3 имеет ширину полосы такую, что входной сигнал, соответствующий опорному сигналу, но с частотой, сдвинутой на f относительно его частоты настройки, дает коэффициент формы W, имеющий значение выше порога обнаружения S_d, так что соответствующий основной лепесток может быть обнаружен.

Приемник, кроме того, содержит схему коррекции CORR, показанную на фиг. 2. Эта схема принимает выходные сигналы первого, второго и третьего настроенных фильтров MF1, MF2 и MF3 и рассчитывает соответствующие первый, второй и третий коэффициенты формы W1, W2, W3. Коэффициент формы, значение которого ниже порога обнаружения S_d, устанавливается на нулевое значение. Если первый коэффициент формы W1 ненулевой, то схема формирует сигнал CF смены частоты, который передается в схему управления CC и использование которого будет более детально рассмотрено ниже.

Если первый коэффициент формы W1 ненулевой, то схема коррекции CORR формирует сигнал сдвига SH, также передаваемый в схему управления, следующего вида: Эта величина представляет собой величину, обратную центру тяжести центральных частот настроенных фильтров, взвешенных соответствующими коэффициентами формы. Значение, пропорциональное этому центру тяжести или любому другому значению, может быть выбрано при условии, что оно представляет разницу между теоретическим значением частоты f_т и частотой сигнала промежуточной частоты.

Напомним, что целью является измерение и коррекция доплеровского сдвига несущей C, которая предназначена для передачи пакета сигнализации.

Напомним также, что пакет сигнализации длительностью T передается периодически с периодом повторения T_r.

Соответственно схема управления CC управляет гетеродином VCO, так что сигнал IF промежуточной частоты будет иметь частоту f_т, если несущая не подвергается воздействию доплеровского эффекта. В конце интервала измерения длительностью по меньшей мере T+T_r схема коррекции должна обязательно определить, что первый коэффициент формы W1 ненулевой, поскольку первый настроенный фильтр спроектирован соответствующим образом.

В конце этого первого интервала измерения схема управления получает сигнал сдвига SH, который здесь имеет значение D1. Она затем управляет гетеродином VCO, так что он формирует частоту, увеличенную на D1.

Затем она ожидает второго интервала измерения для считывания нового значения D2 сигнала сдвига SH и вновь корректирует частоту гетеродина VCO таким образом, что он формирует частоту, увеличенную на D2. Эта процедура продолжается до тех пор, пока после n интервалов измерений сигнал SH не примет значение D_n.

Если D_n ниже порога S_с коррекции, который в рассматриваемом случае применения может иметь значение, например 100 Гц, то доплеровский сдвиг скорректирован и его значение равно До сих пор рассматривалось использование трех настроенных фильтров. Во многих случаях амплитуда доплеровского сдвига f позволяет использовать один настроенный фильтр с центральной частотой, равной теоретическому значению частоты f_т и полоса которого выбрана так, что его коэффициент формы выше порога обнаружения S_d, если выходной сигнал соответствует опорному сигналу, сдвинутому на +/-f. В этом случае схема управления CC управляет гетеродином VCO так, что сигнал промежуточной частоты IF имеет частоту f_т, если несущая не подвергается воздействию доплеровского эффекта.

Схема коррекции CORR формирует тогда в качестве сигнала сдвига SH коэффициент формы выходного сигнала этого одного настроенного фильтра.

В конце первого интервала измерения значение коэффициента формы равно W_то. Схема управления затем управляет гетеродином VCO так, что он снижает промежуточную частоту на f/2, а в конце второго интервала измерения регистрирует значение W_mo коэффициента формы. Схема управления CC затем управляет гетеродином VCO так, что он увеличивает промежуточную частоту на f/2, а в конце третьего интервала измерения регистрирует значение WM_o.

Затем она определяет, какое из трех значений - W_тo, W_mo, WM_o - является наибольшим. Оно обозначается W_т1, и отсюда ясно, что частота F₁, которая сформировала это значение, является наиболее близкой к частоте настройки.

Схема управления CC затем управляет гетеродином VCO так, что он формирует промежуточную частоту F₁-f/4. В конце четвертого интервала измерения она регистрирует значение W_m1 сигнала сдвига. Затем она определяет, какое из трех значений - W_т1, W_m1, WM₁ - является наибольшим. Оно обозначается W_т2, и ясно, что частота F₂, которая сформировала это значение, является наиболее близкой к частоте настройки.

Процедура обработки продолжается точно так же, причем гетеродин управляется так, чтобы сформировать промежуточные частоты F₂+f/8. Такой поиск путем последовательных аппроксимаций продолжается с полосой качания частоты, каждый раз уменьшающeйся вдвое, для получения такого значения F_n которому соответствует значение f/2ⁿ ниже порога коррекции S_с, который в рассматриваемом примере предполагается равным, например, 100 Гц.

Доплеровский сдвиг затем корректируется, и его значение равно F_n-f_т.

Было описано устройство коррекции доплеровского сдвига с одним или тремя фильтрами, использующими технологию ПАВ. Данный пример выполнения был выбран ввиду его известности специалистам в данной области техники, особенно для промежуточной частоты в диапазоне от 10 МГц до нескольких десятков МГц.

Специалистам в данной области техники известно, что эти фильтры могут быть выполнены цифровыми с использованием цифрового процессора сигналов. Такое выполнение особенно подходит для узкополосных систем, в которых каналы разнесены по частоте примерно на 30 кГц. В этом случае может быть выбрана нулевая промежуточная частота для осуществления обработки сигналов непосредственно в полосе частот модулирующих сигналов.

Кроме того, ясно, что комбинация настроенных фильтров и схемы коррекции может быть представлена в виде единого блока, называемого далее схемой анализатора.

Таким образом, опорный сигнал был описан как сигнал, частота которого изменяется во времени по линейному закону. Это представляет собой один из простых примеров, разумеется, возможнo множество других законов изменения частоты, тем более, если используется цифровая обработка сигналов.

Кроме того, описана схема анализатора, которая оценивает доплеровский сдвиг с использованием одного или более фильтров. Однако имеются и другие решения, включая спектральный анализ с использованием, например, быстрого преобразования Фурье, которые не описаны здесь более подробно, поскольку они хорошо известны специалистам в данной области техники.

Теперь будет описано устройство синхронизации, использующее уже описанный пакет сигнализации.

Приемник должен пытаться синхронизироваться по меньшей мере с одной несущей из множества несущих на частотах C1-Cn.

Как показано на фиг. 2, схема управления CC управляет гетеродином VCO так, что он настраивается на несущую C1. Затем она осуществляет обработку так, как описано выше, для коррекции доплеровского сдвига. Если схема коррекции сформирует сигнал смены частоты CF, синхронизация с этой несущей не может быть достигнута, и гетеродин VCO затем управляется так, что он настраивается на другую несущую частоту, например C2.

Если схема коррекции не сформирует сигнал смены частоты, то синхронизация по частоте с несущей C1 обеспечивается в конце n интервалов измерений.

Временная синхронизация является прямым следствием схемы построения настроенного фильтра, характеристики которого представлены на фиг. 3. Характерной особенностью фильтра является то, что максимум основного лепестка появляется с временной задержкой, равной сумме времени прохождения настроенного фильтра и длительности пакета сигнализации относительно начала пакета, т.е. величине T_р + T. Это обеспечивает получение опорного значения времени.

Схема управления может измерять временной интервал между максимумами основных лепестков двух последовательных пакетов сигнализации. Это соответствует периоду повторения T_r и обеспечивает единицу измерения времени.

Как только опорное значение времени и единица измерения времени определены указанным образом, приемник является синхронизированным по времени.

После достижения состояния синхронизации одни и те же коррекции, естественно, используются для всех сигналов каналов, переданных одной и той же базовой станцией, независимо от того, на той же самой или другой несущей. Эти коррекции могут изменяться во времени, как и во всех таких системах, и, следовательно, осуществляется отслеживание состояния синхронизации.

Заметим, что для достижения временной синхронизации опорный сигнал может иметь самые различные формы, при условии, что одна из его характеристик изменяется во времени. До сих пор в описании в качестве такой характеристики рассматривалась частота, но также может быть и амплитуда.

Все это требуется для того, чтобы имелась возможность определения положения конкретного момента времени в пределах пакета сигнализации.

Этапы коррекции доплеровского сдвига и синхронизации были описаны как осуществляемые последовательно, однако они могут осуществляться перемежаясь, с чередованием. При коррекции доплеровского сдвига разность частот между базовой станцией и терминалом корректируется независимо от его особенностей. Можно определять опорное значение времени базовой станции до оценивания доплеровского сдвига.

Частота повторения пакетов сигнализации, которая обратна периоду повторения T_r, обычно пропорциональна несущей частоте, но намного ниже ее, в результате она в существенно меньшей степени подвержена воздействию доплеровского эффекта. Эта частота повторения поэтому может быть обнаружена первоначально путем измерения временного интервала между двумя последовательными основными лепестками на выходе настроенного фильтра, как уже отмечалось. Это позволяет сформировать хорошую аппроксимацию временной опоры базовой станции, а схема управления CC корректирует гетеродин VCO так, что он учитывает это опорное значение времени.

Доплеровский сдвиг затем может быть оценен, как объяснялось выше, причем в этой оценке фактически не будет ошибок из-за различий между опорными значениями времени для базовой станции и терминала.

Синхронизация затем может быть уточнена, как объяснялось выше.

Эффективным решением является выполнение первой части обработки сигнала в аналоговой области с использованием, например, фильтра ПАВ с относительно широкой полосой для коррекции гетеродина VCO с учетом разности между опорными частотами и, возможно, первой оценкой доплеровского сдвига. Остальная часть обработки может быть осуществлена в цифровой области.

Далее будет описано устройство оценивания канала, использующее вышеописанный пакет сигнализации.

Предположим, что канал передачи включает n+1 отдельных трасс распространения t_i, каждая из которых вносит свой вклад в передачу с коэффициентом a_i и вводит временную задержку _i относительно кратчайшего пути распространения t₀, для которого временная задержка ₀ равна нулю, и, таким образом, образует опорное значение времени, причем i - целое число, изменяющееся в пределах от 0 до n.

Передаваемый сигнал представляет собой опорный сигнал, показанный на фиг. 1, мгновенная частота f которого равна Схема управления CC управляет гетеродином VCO так, что он формирует сигнал с частотной характеристикой (наклоном), противоположной по значению соответствующей характеристике опорного сигнала относительно временной опоры ₀, так что эта частотная характеристика имеет значение В этом случае схема анализатора представляет собой блок спектрального анализа, который обрабатывает принятый сигнал полосы модулирующих сигналов, частотные компоненты которого распределены во времени так, как показано на фиг. 4, без учета преобразования частоты.

Схема анализатора, которая осуществляет преобразование Фурье сигнала полосы модулирующих сигналов, формирует спектр, состоящий из спектральных линий, каждой из которых соответствует ее частота r_i и ее амплитуда h_i, причем i изменяется от 0 до n.

Основная спектральная линия, соответствующая кратчайшему пути, соответствует также наивысшей частоте r₀ спектра.

Следующая спектральная линия соответствует пути, характеризуемому временной задержкой ₁ и частотой r₁. Зная r₀ и r₁, ₁ определяется следующим образом: i-я спектральная линия соответствует пути распространения с временной задержкой _i и частотой r_i. Зная r₀ и r₁, _i можно определить следующим образом: Амплитуды h_i различных линий пропорциональны коэффициентам a_i, и простая нормировка достаточна для получения этих коэффициентов.

Поэтому канал хорошо определяется посредством множества пар (_i, a_i) для всех значений i от 0 до n.

Следующие количественные примеры приведены только для информации: - диапазон качания по частоте: f₂ - f₁ = 200 кГц, - длительность пакета сигнализации: T = 577 мкс, - наклон частотной характеристики опорного сигнала: - = 346 мГц/c, - разрешение или минимальное значение