Способ формирования диаграммы направленности адаптивной антенной решетки базовой станции и устройство для его реализации (варианты)

Способ формирования диаграммы направленности адаптивной антенной решетки базовой станции и устройство для его реализации (варианты)

Реферат

 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способам приема и передачи радиосигнала с применением адаптивной антенной решетки в системах связи с кодовым разделением каналов. Техническим результатом является повышение эффективности работы в сложной помехово-сигнальной обстановке в присутствии мощных помех при произвольных значениях углового сектора полезного сигнала и помех. Для достижения такого результата для каждой мобильной станции (МС) базовая станция (БС) в соответствии с выбранным критерием формирует диаграмму направленности в обратном канале и диаграмму направленности в прямом канале. Формирование диаграммы направленности в прямом канале осуществляется по сигналу обратного канала. Формирование диаграммы направленности в прямом канале основано на оценке среднего угла прихода сигнала и его углового сектора или на оценке только среднего угла прихода сигнала. При вынесении решения об угловой области полезного сигнала предлагается решающая функция, в которой реализовано подавление мощных помех. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способам приема и передачи радиосигнала с применением адаптивной антенной решетки в системах связи с кодовым разделением каналов и может использоваться в приемных устройствах базовых станций систем сотовой связи, которые формируют для каждого мобильного абонента диаграмму направленности как в обратном, так и в прямом каналах.

Применение адаптивной антенной решетки, известной в специальной литературе как "умная антенна", на базовых станциях системы сотовой связи с кодовым разделением каналов позволяет существенно улучшить качество связи, увеличить емкость системы связи и зону обслуживания каждой базовой станции. В связи с этим все стандарты систем связи 3-го поколения предусматривают использование адаптивной антенной решетки на базовых станциях.

Известны следующие основные подходы к формировании диаграммы направленности умной антенны в прямом канале.

В первом подходе вектор весовых коэффициентов элементов антенной решетки, полученный при приеме сигнала в обратном канале, используется при передаче сигнала в прямом канале. Этот подход описан в книге Joseph С. Liberti, Theodore S. Rappaport, "Smart Antennas for Wireless Communication, Prenice HallPTR", 1999 [1], в патентах США №№6031877 - "Apparatus and Method for Adaptive Beam Forming in an Antenna Array". Feb. 29, 2000 [2]; 6122260 - "Smart Antenna CDMA Wireless Communication System", Sep. 19. 2000 [3]. Рассматриваемый подход эффективен для систем связи с временным дуплексом (TDD). В этих системах прямой и обратный каналы разделены во времени и совпадают по частоте несущей. Поэтому направление распространения сигнала от мобильной станции к базовой, которое определяется по сигналу мобильной станции, совпадает с направлением распространения сигнала от базовой станции к мобильной. Однако для систем радиосвязи множественного доступа с кодовым разделением каналов с частотным дуплексом (FDD CDMA) применимость этого метода сомнительна, поскольку изменение несущей частоты может приводить к существенно различному характеру многолучевости в прямом и обратном каналах.

Во втором подходе на мобильной станции по обучающему сигналу формируется оценка параметров прямого канала, которая передается по обратному каналу на базовую станцию. По этой оценке на базовой станции выполняется настройка (коррекция) весовых коэффициентов умной антенны в прямом канале. Такой подход описан в статье Ayman F. Naguib, Arogyaswami Paulrai, Thomas Kalath "Capacity Improvement with Base-Station Antenna Arrays in Cellular CDMA", IEEE Trans. Veh. Technol, vol.43, № 3, pp.691-698, August 1994 [4]; в патенте США №5828658, Bjorn E. Ottersten, Craig H. Barratt, David M. Parish, Richard H. Roy, "Spectrally Efficient Higt Capacity Wireless Communication Systems with Spatio-Temporal Processing, Okt. 27, 1998 [5].

Недостатками этого подхода являются, во-первых, значительный объем данных, передаваемых по обратному каналу для обеспечения обратной связи, и, во-вторых, значительная инерционность обратной связи. Кроме того, использование обратной связи невозможно для некоторых стандартов сотовой связи, в том числе для 3GPP2 (S0002-A Physical Layer Standard for CDMA 2000 Spread Spectrum Systems, July, 2001) [6].

В третьем подходе определяется направление прихода наиболее сильной компоненты многолучевого сигнала мобильного пользователя [1]. Это направление рассматривается как основное направление распространения сигнала от базовой станции к мобильной. Комплексные коэффициенты элементов антенной решетки прямого канала выбираются таким образом, чтобы главный лепесток диаграммы направленности прямого канала был ориентирован в этом направлении. Ширина главного лепестка может определяться по угловому сектору сигнала.

Если оценке направления прихода сигнала посвящено большое число публикаций, то работы по оценке углового сектора практически отсутствуют. Одним из возможных подходов является косвенный метод, предложенный в патенте США №6108565, Shimon B. Scherzer, "Practical Space-Time Radio Method for CDMA Communication Capacity Enhancement", Aug. 22, 2000 [7]. В этом способе пространственно-временной обработки сигнала в прямом канале используют набор фиксированных диаграмм направленности и переход от одной диаграммы к другой. Ширина лепестка диаграммы направленности зависит от расстояния мобильных абонентов (станций) до базовой станции. Если мобильные станции находятся на близком расстоянии от базовой станции, то соответствующий им лепесток диаграммы направленности расширяется. Когда мобильные станции находятся на значительном расстоянии от базовой станции, то соответствующий им лепесток сужается.

Этот способ [7] является наиболее близким к предлагаемому решению в части формирования диаграммы направленности адаптивной антенной решетки.

Сущность способа [7] заключается в следующем.

Для каждого луча производят формирование весовых коэффициентов элементов антенной решетки, для чего периодически производят следующие операции

- демодулируют входной сигнал на элементах антенной решетки,

- производят быстрое преобразование Адамара демодулированного входного сигнала на элементах антенной решетки, формируя матрицу входного сигнала,

- выполняют перемножение матрицы входного сигнала на матрицу опорных сигналов,

- находят оценку угла прихода входного сигнала луча, анализируя результат перемножения матрицы входного сигнала на матрицу опорных сигналов,

- определяют текущее значение вектора весовых коэффициентов как вектор, соответствующий оценке угла прихода входного сигнала луча.

Текущие значения векторов весовых коэффициентов лучей являются выходными и определяют диаграмму направленности адаптивной антенной решетки.

Матрица опорных сигналов определяется сигналами, соответствующими заранее заданным дискретным гипотезам об угле прихода входного сигнала.

Оценка угла прихода входного сигнала определяет вектор весовых коэффициентов в соответствии с выражением

где - длина волны, d - расстояние между элементами антенной решетки, N - число элементов антенной решетки.

Для реализации способа [7] используется устройство, состоящее из L блоков обработки сигнала луча, один из которых представлен на фиг.1, где обозначено:

1 - генератор опорного сигнала,

2.1-2.N - корреляторы,

3.1-2.N - блоки быстрого преобразования Адамара,

4 - блок перемножения матриц и анализа результатов перемножения,

5 - блок формирования вектора весовых коэффициентов антенной решетки в обратном канале,

6 - блок формирования вектора весовых коэффициентов антенной решетки в прямом канале.

Согласно описанию [7] устройство-прототип содержит L блоков обработки сигнала луча. Каждый из L блоков обработки сигнала луча (фиг.1) содержит N параллельных каналов, состоящих из последовательно соединенных корреляторов 2 и блоков быстрого преобразования Адамара 3, а также содержит генератор опорного сигнала 1, блок перемножения матриц и анализа результата перемножения 4, блок формирования вектора весовых коэффициентов антенной решетки в обратном канале 5 и блок формирования вектора весовых коэффициентов антенной решетки в прямом канале 6. Первые входы корреляторов 2.1-2.N являются сигнальными, а также входами устройства, вторые входы являются опорными и соединены с выходом генератора опорного сигнала 1. Выход каждого блока быстрого преобразования Адамара 3.1-3.N соединен с соответствующим входом блока перемножения матриц и анализа результата перемножения 4, выход которого соединен с входом блока формирования вектора весовых коэффициентов антенной решетки в обратном канале 5. Первый выход блока формирования вектора весовых коэффициентов антенной решетки в обратном канале 5 является выходом текущего вектора весовых коэффициентов обратного канала и первым выходом блока обработки сигнала луча устройства. Второй выход блока формирования вектора весовых коэффициентов антенной решетки в обратном канале 5 соединен с входом блока формирования вектора весовых коэффициентов антенной решетки в прямом канале 6. Выход блока формирования вектора весовых коэффициентов антенной решетки в прямом канале 6 является выходом текущего вектора весовых коэффициентов прямого канала и вторым выходом блока обработки сигнала луча устройства.

Работает устройство-прототип [7] следующим образом.

Согласно описанию прототипа [7] в каждом из L блоков обработки сигнала луча комплексный входной сигнал поступает на первые (сигнальные) входы корреляторов 2.1-2.N. На вторые (опорные) входы корреляторов 2.1-2.N с выхода генератора опорного сигнала 1 поступает опорная псевдослучайная последовательность ПСП. Состояние генератора опорного сигнала 1 соответствует значению временного положения сигнала луча в принимаемом многолучевом сигнале. Комплексные демодулированные сигналы с выходов корреляторов 2.1-2.N поступают на входы соответствующих блоков быстрого преобразования Адамара 3.1-3.N, где происходит разложение входного сигнала в базисе функций Адамара. Спектры входных сигналов с выходов блоков быстрого преобразования Адамара 3.1-3.N поступают на N входов блока перемножения матриц и анализа результата перемножения 4. В блоке 4 выполняется перемножение матрицы входного сигнала на матрицу опорных сигналов. Матрица входного сигнала формируется по спектрам входных сигналов. Матрица опорных сигналов определяется сигналами, соответствующими заранее заданным дискретным гипотезам о угле прихода входного сигнала луча. Кроме того, в блоке перемножения матриц и анализа результата перемножения 4 анализируется результат перемножения матрицы входного сигнала на матрицу опорных сигналов и находится оценка угла прихода входного сигнала луча. Оценка угла прихода входного сигнала луча с выхода блока перемножения матриц и анализа результата перемножения 4 поступает на вход блока формирования вектора весовых коэффициентов в обратном канале 5. Блок формирования вектора весовых коэффициентов в обратном канале 5 по оценке угла прихода входного сигнала луча формирует на своем первом выходе текущий вектор весовых коэффициентов луча обратного канала, который является первым выходным сигналом устройства.

Оценка угла прихода входного сигнала луча с выхода блока формирования вектора весовых коэффициентов в обратном канале 5 поступает на вход блока формирования вектора весовых коэффициентов в прямом канале 6. Блок формирования вектора весовых коэффициентов в прямом канале 6 по оценке угла прихода входного сигнала луча формирует на своем выходе текущий вектор весовых коэффициентов в прямом канале, который является вторым выходным сигналом устройства.

Ширина лепестка диаграммы направленности в прямом канале зависит от расстояния мобильных пользователей до базовой станции. Если мобильные станции находятся на близком расстоянии от базовой станции, то соответствующий им лепесток расширяется. Когда мобильные станции находятся на значительном расстоянии от базовой станции, то соответствующий им лепесток сужается.

Данный подход требует информации о расстоянии до мобильных станций и в силу косвенного характера оценки углового сектора не может иметь достаточную точность.

К недостаткам способа [7] относится также то, что при воздействии мощных помех от других пользователей (высокоскоростных пользователей - пользователей с высокой скоростью передачи данных) полезный сигнал оказывается подавленным помехой, и вынести верное решение о направлении прихода и об угловой области полезною сигнала не представляется возможным.

Заявляемое техническое решение направлено на повышение эффективности подавления помех, обеспечение возможности работы в сложной помехово-сигнальной обстановке в присутствии мощных помех при произвольных (в том числе и больших) значениях углового сектора полезного сигнала и помех.

Для достижения такого результата предлагается два варианта способа формирования диаграммы направленности адаптивной антенной решетки в прямом канале и устройства для реализации этих способов.

В первый вариант способа формирования диаграммы направленности прямого канала адаптивной антенной решетки базовой станции, при котором общий пилот-сигнал передают с одного из элементов антенной решетки, а информационный сигнал каждому абоненту со всех элементов антенной решетки, заключающийся в том, что при приеме сигнала абонента формируют комплексные корреляционные отклики пилот-сигнала элементов антенной решетки, формируют комплексные весовые коэффициенты элементов адаптивной антенной решетки в обратном канале, для каждого из L различных направлений исследуемой угловой области формируют решающую функцию, определяют направление максимума решающей функции, формируют оценку среднего угла прихода сигнала, с учетом геометрии антенной решетки определяют фазовые коэффициенты элементов антенной решетки, используя сформированную оценку среднего угла прихода сигнала,

дополнительно введены следующие операции: перед формированием комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала элементов антенной решетки для каждого абонента

- осуществляют поиск сигнала абонента, находя временные положения сигналов лучей,

- выбирают луч, сигнал которого максимален по мощности,

- формируют последовательность оценок угла прихода сигнала, при этом для формирования каждой оценки угла прихода сигнала после формирования комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала элементов антенной решетки,

- для каждого из L различных направлений исследуемой угловой области формируют комплексные корреляционные отклики пилот-сигнала на выходе антенной решетки, суммируя произведения комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала элементов антенной решетки на соответствующие им комплексные коэффициенты каждого направления,

- формируют модули комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на выходе антенной решетки для L различных направлений и определяют максимальный из них,

- формируют нормированные модули комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на выходе антенной решетки для L различных направлений, находя отношения модулей комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на выходе антенной решетки для L различных направлений к максимальному модулю,

после формирования комплексных весовых коэффициентов антенной решетки в обратном канале

- для каждого из L различных направлений исследуемой угловой области формируют значения диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале,

- определяют максимальное из сформированных значений диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале,

- формируют нормированные значения диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале для L различных направлений, находя отношения значений диаграммы направленности к максимальному значению,

- решающую функцию для каждого из L различных направлений исследуемой угловой области формируют, осуществляя взвешенное суммирование нормированного модуля комплексного корреляционного отклика пилот-сигнала на выходе антенной решетки и нормированного значения диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале,

- при определении направления максимума решающей функции получают оценку угла прихода сигнала как направление максимума решающей функции,

- последовательность сформированных оценок угла прихода сигнала группируют в блоки, каждый из которых содержит М оценок угла прихода сигнала,

- формируют последовательность векторов распределения оценок угла прихода сигнала блоков, при этом для каждого блока по М сформированным оценкам угла прихода сигнала блока формируют вектор распределения оценок угла прихода сигнала блока длиной L, каждый элемент которого соответствует одному из L направлений исследуемой угловой области и равен количеству оценок угла прихода сигнала данного направления,

- из последовательности векторов распределения оценок угла прихода сигнала блоков формируют последовательность усредненных векторов распределения оценок угла прихода сигнала, используя скользящее окно,

- для каждого усредненного вектора распределения оценок угла прихода сигнала

- определяют оценки нижней и верхней границ угловой области сигнала,

- оценку среднего угла прихода формируют по полученным оценкам нижней и верхней границ угловой области сигнала,

после определения фазовых коэффициентов элементов антенной решетки

- формируют корреляционную матрицу сигналов элементов антенной решетки по найденным оценкам нижней и верхней границ угловой области сигнала,

-выполняют преобразование Холецкого сформированной корреляционной матрицы, получая нижнюю треугольную матрицу,

- определяют отношение амплитудных коэффициентов элементов антенной решетки к амплитудному коэффициенту элемента антенной решетки, с которого передают пилот-сигнал, используя полученную нижнюю треугольную матрицу и фазовые коэффициенты элементов антенной решетки,

- по найденному отношению с учетом числа элементов антенной решетки определяют нормировочный коэффициент,

- определяют амплитудные коэффициенты элементов антенной решетки, умножая нормировочный коэффициент на отношение амплитудных коэффициентов элементов антенной решетки к амплитудному коэффициенту элемента антенной решетки, с которого передают пилот-сигнал,

сформированные амплитудные и фазовые коэффициенты элементов антенной решетки используют для передачи информационного сигнала абоненту.

Оценку нижней и верхней границ угловой области сигнала производят, например, следующим образом:

- определяют максимальный элемент усредненного вектора распределения оценок угла прихода сигнала,

- определяют нижний и верхний элементы как границы группы элементов усредненного вектора распределения оценок угла прихода сигнала, при этом эта группа элементов включает максимальный элемент усредненного вектора распределения оценок угла прихода сигнала, и элементы группы превышают порог, однако, по каждую сторону от максимального элемента допустимы одиночные непревышения порога, а также одно групповое непревышение порога из двух или трех рядом расположенных элементов,

- определяют сумму элементов усредненного вектора распределения оценок угла прихода сигнала, расположенных ниже нижнего элемента, и сумму элементов усредненного вектора распределения оценок угла прихода сигнала, расположенных выше верхнего элемента,

- формируют корректирующую поправку для нижнего элемента, зависящую от суммы элементов усредненного вектора распределения оценок угла прихода сигнала, расположенных ниже нижнего элемента, и корректирующую поправку для верхнего элемента, зависящую от суммы элементов усредненного вектора распределения оценок угла прихода сигнала, расположенных выше верхнего элемента,

- определяют поправочную величину для нижнего и верхнего элементов, зависящую от положения максимального элемента усредненного вектора распределения оценок угла прихода сигнала,

- определяют оценку нижней границы угловой области сигнала как разность угловой координаты, соответствующей нижнему элементу, и суммы корректирующей поправки для нижнего элемента и поправочной величины,

- определяют оценку верхней границы угловой области сигнала как сумму угловой координаты, соответствующей верхнему элементу, корректирующей поправки для верхнего элемента и поправочной величины.

Оценка среднего угла прихода сигнала обычно формируется как полусумма оценок нижней и верхней границ угловой области сигнала.

Отношения амплитудных коэффициентов элементов антенной решетки к амплитудному коэффициенту элемента антенной решетки, с которого передают пилот-сигнал, могут быть равны между собой, и это отношение определяют как максимальную величину из интервала от 0 до 1, для которой отношение средних мощностей статистически некогерентного и статистически когерентного слагаемых модели информационного сигнала, полученного абонентом, не превышает заданную величину.

Во второй вариант способа формирования диаграммы направленности прямого канала адаптивной антенной решетки базовой станции, заключающийся в том, что при приеме сигнала абонента формируют комплексные корреляционные отклики пилот-сигнала элементов антенной решетки, формируют комплексные весовые коэффициенты элементов адаптивной антенной решетки в обратном канале, для каждого из L различных направлений исследуемой угловой области формируют решающую функцию, определяют направление максимума решающей функции, формируя оценку среднего угла прихода сигнала, с учетом геометрии антенной решетки определяют фазовые коэффициенты элементов антенной решетки, используя сформированную оценку среднего угла прихода сигнала,

дополнительно введены следующие операции: перед формированием комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала элементов антенной решетки для каждого абонента,

- осуществляют поиск сигнала абонента, находя временные положения сигналов лучей,

- выбирают луч, сигнал которого максимален по мощности,

- оценку среднего угла прихода сигнала абонента формируют периодически, для чего после формирования комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала элементов антенной решетки в обратном канале

- для каждого из L различных направлений исследуемой угловой области формируют комплексные корреляционные отклики пилот-сигнала на выходе антенной решетки, суммируя произведения комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала элементов антенной решетки на соответствующие им комплексные коэффициенты каждого направления,

- формируют модули комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на выходе антенной решетки для L различных направлений,

- формируют суммарный корреляционный отклик пилот-сигнала на выходе антенной решетки, суммируя модули комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на выходе антенной решетки для L различных направлений, и определяют максимальный из них,

- формируют нормированные суммарные корреляционные отклики пилот-сигнала на выходе антенной решетки для L различных направлений, находя отношения суммарных корреляционных откликов пилот-сигнала на выходе антенной решетки для L различных направлений к максимальному суммарному корреляционному отклику,

после формирования комплексных весовых коэффициентов элементов антенной решетки в обратном канале

- для каждого из L различных направлений исследуемой угловой области формируют значения диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале,

- определяют максимальное из сформированных значений диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале,

- формируют нормированные значения диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале для L различных направлений, находя отношения значений диаграммы направленности к максимальному значению,

- решающую функцию для каждого из L различных направлений исследуемой угловой области формируют, осуществляя взвешенное суммирование нормированного суммарного корреляционного отклика пилот-сигнала на выходе антенной решетки и нормированного значения диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале,

после формирования среднего угла прихода сигнала и фазовых коэффициентов элементов антенной решетки

- устанавливают амплитудные коэффициенты элементов антенной решетки равными между собой, амплитудные и фазовые коэффициенты элементов антенной решетки используют для передачи сигнала абоненту.

При суммировании модулей комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на выходе антенной решетки для L различных направлений число слагаемых устанавливают постоянным либо выбирают адаптивно в зависимости от оценки частоты замираний сигнала.

Для решения поставленной задачи в первый вариант устройства формирования диаграммы направленности адаптивной антенной решетки базовой станции, содержащее N корреляторов, генератор опорного сигнала, блок оценки угла прихода сигнала, блок формирования вектора весовых коэффициентов антенной решетки в обратном канале и блок формирования вектора весовых коэффициентов антенной решетки в прямом канале, причем первые входы корреляторов являются сигнальными и соединены с входами устройства, вторые входы корреляторов являются опорными и соединены с опорным выходом генератора опорного сигнала,

дополнительно введены:

L блоков расчета решающей функции для различных направлений, каждый из которых содержит N-1 перемножителей, первый сумматор, блок вычисления модуля, блок комплексных коэффициентов направления и блок расчета дискретных значений диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале, а также введены блок поиска, блок управления, первый и второй блоки нормировки, второй сумматор, блок масштабирования, блок формирования вектора распределения оценок угла прихода сигнала, блок формирования усредненного вектора распределения оценок угла прихода сигнала, блок анализа усредненного вектора распределения оценок угла прихода сигнала, причем первый вход блока поиска соединен с первым входом устройства, второй вход блока поиска является управляемым и соединен с выходом блока управления, выход блока поиска является выходом решающей функции поиска и соединен с входом блока управления, вход генератора опорного сигнала является управляемым и соединен с выходом блока управления, обеспечивающего синхронную работу блоков устройства, первые входы N-1 перемножителей и первый вход первого сумматора являются первыми входами блока расчета решающей функции направления и соединены с выходами соответствующих им корреляторов, формирующих на этих выходах корреляционные отклики пилот-сигнала элементов антенной решетки, выходы перемножителей соединены с входами первого сумматора, начиная со второго по N, выход первого сумматора является выходом комплексного корреляционного отклика пилот-сигнала данного направления на выходе антенной решетки и соединен с входом блока вычисления модуля, выход которого является выходом модуля комплексного корреляционного отклика пилот-сигнала данного направления на выходе антенной решетки и первым выходом каждого блока расчета решающей функции направления и соединен с соответствующим входом первого блока нормировки, первый вход блока расчета дискретных значений диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале является вторым входом каждого блока расчета решающей функции направления и соединен с выходом блока формирования вектора весовых коэффициентов антенной решетки в обратном канале, формирующем на выходе весовые коэффициенты элементов антенной решетки в обратном канале, сигнальные входы блока формирования вектора весовых коэффициентов антенной решетки в обратном канале соединены с входами устройства, второй вход блока расчета дискретных значений диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале и вторые входы N-1 перемножителей объединены и соединены с выходом блока комплексных коэффициентов направления, который является выходом комплексных коэффициентов данного направления, выход блока расчета дискретных значений диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале, который является вторым выходом блока расчета решающей функции направления и выходом значения диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале данного направления, соединен с соответствующим входом второго блока нормировки, выход первого блока нормировки, который является выходом нормированных модулей комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на выходе антенной решетки всех L направлений, соединен с первым входом второго сумматора, выход второго блока нормировки является выходом нормированных значений диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале всех L направлений и соединен с входом блока масштабирования, выход блока масштабирования является выходом взвешенных нормированных значений диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале для L направлений и соединен со вторым входом второго сумматора, выход второго сумматора является выходом значений решающей функции для L направлений и соединен с входом блока оценки угла прихода сигнала, выход которого является выходом оценки среднего угла прихода сигнала и соединен с входом блока формирования вектора распределения оценок угла прихода сигнала, формирующем на выходе последовательность векторов распределения оценок угла прихода сигнала, выход блока формирования вектора распределения оценок угла прихода сигнала соединен с первым входом блока формирования усредненного вектора распределения оценок угла прихода сигнала, второй вход которого является управляемым и соединен с выходом блока управления, выход блока формирования усредненного вектора распределения оценок угла прихода сигнала является выходом последовательности усредненных векторов распределения оценок угла прихода сигнала и соединен с входом блока анализа вектора распределения оценок угла прихода сигнала, формирующем на своих выходах оценки верхней и нижней границы угловой области сигнала, выходы блока анализа вектора распределения оценок угла прихода сигнала соединены с соответствующими входами блока формирования вектора весовых коэффициентов антенной решетки в прямом канале, выходы блока формирования вектора весовых коэффициентов антенной решетки в прямом канале являются выходами амплитудных и фазовых коэффициентов элементов антенной решетки.

Для решения поставленной задачи во второй вариант устройства формирования диаграммы направленности адаптивной антенной решетки базовой станции, содержащее N корреляторов, генератор опорного сигнала, блок оценки угла прихода сигнала, блок формирования вектора весовых коэффициентов антенной решетки в обратном канале и блок формирования вектора весовых коэффициентов антенной решетки в прямом канале, причем первые входы корреляторов являются сигнальными и соединены с входами устройства, вторые входы корреляторов являются опорными и соединены с опорным выходом генератора опорного сигнала,

дополнительно введены:

L блоков расчета решающей функции для различных направлений, каждый из которых содержит N-1 перемножителей, первый сумматор, блок вычисления модуля, сумматор со сбросом, блок комплексных коэффициентов направления и блок расчета дискретных значений диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале, а также введены блок поиска, блок управления, первый и второй блоки нормировки, второй сумматор, блок масштабирования, причем первый вход блока поиска соединен с первым входом устройства, второй вход блока поиска является управляемым и соединен с выходом блока управления, выход блока поиска является выходом решающей функции поиска и соединен с входом блока управления, вход генератора опорного сигнала является управляемым и соединен с выходом блока управления, обеспечивающего синхронную работу блоков устройства, первые входы N-1 перемножителей и первый вход первого сумматора являются первыми входами блока расчета решающей функции направления и соединены с выходами соответствующих им корреляторов, формирующих на этих выходах корреляционные отклики пилот-сигнала элементов антенной решетки, выходы перемножителей соединены с входами первого сумматора, начиная со второго по N, выход первого сумматора является выходом комплексного корреляционного отклика пилот-сигнала данного направления на выходе антенной решетки и соединен с входом блока вычисления модуля, выход которого является выходом модуля комплексного корреляционного отклика пилот-сигнала данного направления на выходе антенной решетки и соединен с первым входом сумматора со сбросом, второй вход которого является входом сигнала сброса и соединен с выходом блока управления, выход сумматора со сбросом является выходом суммарного корреляционного отклика пилот-сигнала данного направления на выходе антенной решетки и первым выходом каждого блока расчета решающей функции направления и соединен с соответствующим входом первого блока нормировки, первый вход блока расчета дискретных значений диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале является вторым входом каждого блока расчета решающей функции направления и соединен с выходом блока формирования вектора весовых коэффициентов антенной решетки в обратном канале, формирующем на выходе весовые коэффициенты элементов антенной решетки в обратном канале, сигнальные входы блока формирования вектора весовых коэффициентов антенной решетки в обратном канале соединены с входами устройства, второй вход блока расчета дискретных значений диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале и вторые входы N-1 перемножителей объединены и соединены с выходом блока комплексных коэффициентов направления, который является выходом комплексных коэффициентов данного направления, выход блока расчета дискретных значений диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале, который является вторым выходом блока расчета решающей функции направления и выходом значения диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале данного направления, соединен с соответствующим входом второго блока нормировки, выход первого блока нормировки, который является выходом нормированных суммарных модулей комплексных корреляционных откликов пилот-сигнала на выходе антенной решетки всех L направлений, соединен с первым входом второго сумматора, выход второго блока нормировки является выходом нормированных значений диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале всех L направлений и соединен с входом блока масштабирования, выход блока масштабирования является выходом взвешенных нормированных значений диаграммы направленности антенной решетки в обратном канале для L направлений и соединен со вторым входом второго сумматора, выход второго сумматора является выходом значений решающей функции для L направлений и соединен с входом блока оценки угла прихода сигнала, выход которого является выходом оценки среднего угла прихода сигнала и соединен с входом блока формирования вектора весовых коэффициентов антенной решетки в прямом канале, выходы блока формирования вектора весовых коэффициентов антенной решетки в прямом канале являются выходами амплитудных и фазовых коэффициентов элементов антенной решетки.

Графические материалы, представленные в материалах заявки:

Фиг.1 - блок-схема устройства прототипа [7].

Фиг.2 - иллюстрация формирования диаграммы направленности антенной решетки в прямом канале.

Фиг.3 - пример использования скользящего окна для получения усредненного вектора распределения оценок угла прихода сигнала.

Фиг.4 - пример определения нижнего и верхнего элемента.

Фиг.5 - пример сильного завышения нижнего элемента под воздействием мощных помех.

Фиг.6 - пример порядка нумерации элементов антенной решетки.

Фиг.7 - блок-схема первого варианта предлагаемого устройства.

Фиг.8 - вариант выполнения блока формирования вектора распределения оценок угла прихода сигнала.

Фиг.9 - вариант выполнения блока формирования усредненного вектора распределения оценок угла прихода сигнала.

Фиг.10 - вариант выполнения блока анализа вектора распределения оценок угла прихода сигнала.

Фиг.11 - вариант выполне