Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ИСКАЖЕНИЙ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ КОЭФФИЦИЕНТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИГНАЛА - Патент РФ 2142669
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ИСКАЖЕНИЙ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ КОЭФФИЦИЕНТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИГНАЛА
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ИСКАЖЕНИЙ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ КОЭФФИЦИЕНТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИГНАЛА

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ИСКАЖЕНИЙ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ КОЭФФИЦИЕНТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИГНАЛА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Способ уменьшения искажений при определении коэффициента использования сигнала в приемнике, принимающем поток информационных символов, заключающийся в том, что поэтапно: осуществляют прием потока информационных символов и получают поток символов, причем каждый информационный символ потока символов включает полезную составляющую, помеховую составляющую и составляющую искажений, определяют характеристики составляющей искажений и получают характеристики искажений, определяют представление одной полезной составляющей и получают полезное представление, определяют паразитную составляющую на основе полезного представления и потока символов, определяют представление помеховой составляющей на основе паразитной составляющей и характеристик искажения и определяют показание коэффициента использования потока символов на основе полезного представления и представления помеховой составляющей. Устройство содержит приемник сигнала, детектор полезной составляющей, детектор паразитной составляющей, детектор характеристик искажений, детектор помеховой составляющей, фильтр, селектор, устройство масштабирования. Технический результат заключается в расширении динамического диапазона значений коэффициента использования сигнала. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2142669
Класс(ы) патента: H03B1/04, H04B1/10
Номер заявки: 95105528/09
Дата подачи заявки: 20.05.1994
Дата публикации: 10.12.1999
Заявитель(и): Моторола, Инк. (US)
Автор(ы): Марк Аллен Берчлер (US); Стивен Чарльз Джаспер (US); Тимоти Джон Вильсон (US)
Патентообладатель(и): Моторола, Инк. (US)
Описание изобретения: Изобретение относится к системам связи и, в частности к системам, в которых средства связи многократно используются при наземной связи.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известны системы связи с многократным использованием средств связи для осуществления наземной связи. Такие системы подразумевают установку группы средств связи в одной географической зоне и многократно используют одну и ту же группу средств связи в одной или нескольких географических зонах. Данный способ многократного использования средств связи повышает емкость связи за счет минимизации числа средств связи, необходимых для обеспечения службы связи на большом географическом пространстве, включающем несколько более мелких по размеру географических зон.
Двумя из наиболее распространенных систем связи с многократным использованием средств при осуществлении наземной связи являются радиосвязь с сотовой структурой зон обслуживания и междугородняя радиосвязь с подвижными объектами. В обеих системах связи установление средства связи начинается с того, что устройство связи запрашивает службу связи. На основании коэффициента готовности средства связи и коэффициента использования сигнала устройство управления средствами связи отводит определенное средство связи, например частотный канал или временной интервал, данному устройству связи. Такие виды связи как переговоры или факсимильная связь осуществляются через средство связи между двумя устройствами связи или между устройством связи и абонентом государственной телефонной сети. Связь продолжается до завершения сеанса связи или до его прерывания в службе связи. По завершении сеанса связи устройство управления возвращает средство связи в исходное состояние, делая таким образом его пригодным для другого сеанса связи.
Важным параметром при установлении пригодности средства связи является его коэффициент использования сигнала. В системах радиосвязи средствами связи обычно являются радиочастотные каналы /RF/, которые занимают заданные полосы частот. Когда информационные сигналы передаются по каналам /средствам связи/ паразитные явления в каналах, такие как помехи, шум и искажения, вносимые передатчиком и приемником, изменяют информационные сигналы во время их передачи и приема. Следовательно, информационные сигналы, принятые приемником в устройстве связи или основной станцией, искажены из-за взаимного влияния каналов и искажений. Установив уровень помех и шума в имеющихся средствах связи, можно отобрать для связи наиболее надежное средство связи. Этот уровень известен как коэффициент использования сигнала.
В системах связи с географически многократным использованием средств связи коэффициент использования сигнала обычно ограничивается величиной внутриканальных помех, присутствующих в RF канале. Внутриканальная помеха возникает, когда приемники принимают паразитные информационные сигналы от соседних устройств связи или базовых станций, которые передают на том же RF канале, по которому передается полезный сигнал. Подробное обсуждение способа определения коэффициента использования сигнала на основе отношения полезного сигнала (C) к суммарной величине внутриканальной помехи (I) и шума (N) известно из патента США 5440582 "Способ и устройство определения коэффициента использования сигнала" фирмы Моторола Инк. Несмотря на многочисленные достоинства, которыми обладает этот способ, в нем не учитывается аспект, связанный с ограничением динамического диапазона коэффициента использования сигнала, обусловленного искажениями передатчика и приемника.
Искажения, возникающие по нескольким причинам, приводят к одному общему результату, они стремятся ограничить максимально достижимое показание коэффициента использования сигнала (С/(I + N)). Искажения добавляются к члену, выражающему помеху, в знаменателе дроби, выражающей отношение несущей к сумме помех и шумов, в результате получается новое выражение для коэффициента использования сигнала, С/(I + N + D), где D обозначает искажения, обусловленные приемником и передатчиком. Обычно внутриканальная помеха значительно больше, чем искажения, таким образом, искажениями можно пренебречь и показание коэффициента использования сигнала можно получить путем оценки отношения несущей к сумме помех и шума. Когда внутриканальная помеха становится небольшой, искажения уже влияют на показание коэффициента использования сигнала и нарушают линейность в соотношении между действительным коэффициентом использования сигнала и отношением несущей к сумме помехи и шума. Следовательно, без значения искажений диапазон точных показаний коэффициента использования сигнала, определяемого путем оценки отношения несущей к сумме помехи и шума, ограничивается вследствие искажений некоторым максимальным значением. В логарифмическом представлении максимальная величина отношения несущей к сумме помехи и шума, которая может быть измерена, составляет менее 25 dВ обычно из-за искажений, присущих данному методу. Однако в некоторых системах связи с многократным использованием частотного канала для оптимальной работы системы требуется максимальное показание коэффициента использования сигнала, превышающее 30 dB. В таких системах с широким динамическим диапазоном для получения точного показания коэффициента использования сигнала и улучшения функциональности системы критичным является оценка искажений.
Искажения, обычно встречающиеся в передатчиках, включают в себя временные ошибки в цифровых приемниках, проникание высокочастотных сигналов, искажения фильтратов и нелинейности усилителей. Временные ошибки возникают из-за неточного отбора принимаемого сигнала и взаимного влияния символов /межсимвольная интерференция/. Проникание высокочастотного сигнала ослабляет полезный сигнал из-за преобразования части мощности RF несущей в модулированный информационный сигнал. Искажения фильтра изменяют амплитуду и фазу полезного сигнала вследствие присущих им частотных характеристик с различной амплитудой и групповой задержкой. Нелинейности усилителей, такие как межмодуляционные искажения, вносят паразитную RF энергию в полосу частот полезного сигнала.
Таким образом, существует потребность в способе и устройстве, которые обеспечивают расширение динамического диапазона значений коэффициента использования сигнала за счет уменьшения искажений.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 изображает конфигурацию принятых информационных символов согласно данному изобретению.
Фиг. 2 - блок-схему системы связи, которая содержит приемник, выполненный согласно данному изобретению.
Фиг. 3 - другой вариант блок-схемы системы связи, которая содержит приемник, выполненный согласно данному изобретению.
Фиг. 4 - частотные характеристики фильтра и каналов поднесущих принимаемого сигнала, который содержит поток информационных символов согласно данному изобретению.
Фиг. 5 - частотные характеристики составляющей сигнала, представляющей искажения, а также помеховой составляющей и фильтра, ослабляющего искажения, в соответствии с данным изобретением.
Фиг. 6 - в увеличенном масштабе конфигурацию отфильтрованных и отселектированных паразитных составляющих принимаемых информационных символов согласно данному изобретению.
Фиг. 7 - графики функций коэффициента масштабирования согласно данному изобретению.
Лучший вариант осуществления изобретения
В целом данное изобретение представляет способ и устройство для уменьшения искажений и увеличения показаний коэффициента использования сигнала в приемнике. Это достигается путем приема дискретного информационного сигнала, включающего поток информационных символов, и обработки принимаемого сигнала таким образом, чтобы получить оценки информационных символов. Каждая оценка символа проводится в отношении трех составляющих: полезной составляющей, помеховой составляющей и составляющей искажений. Паразитная составляющая может быть определена после определения представления полезной составляющей и характеристик составляющей искажений. Представление помеховой составляющей может быть затем определено на основании паразитной составляющей и характеристик искажений. Улучшенное показание коэффициента использования сигнала для оценки каждого символа определяется на основании представлений полезной составляющей и помеховой составляющей. Улучшенное показание коэффициента использования сигнала достигается за счет минимизации влияния составляющей искажений при определении помеховой составляющей. Таким образом, улучшенный показатель коэффициента использования сигнала приблизительно является функцией только полезной составляющей и помеховой составляющей, составляющая искажений, по существу, исключается.
Данное изобретение может быть более подробно описано со ссылками на фиг. 1 - 7. Фиг. 1 иллюстрирует изображение комбинации 100 16-ти квадратурно-амплитудно-модулированных /Q AM/ информационных символов. Каждый информационный символ 102 в этой конфигурации является двухмерным и имеет величину, которая определяется по его координатам относительно пары ортогональных осей.
Как известно из уровня техники, сигнал, состоящий из потока дискретных информационных символов, может передаваться по таким средствам связи, как RF передающие каналы, и приниматься приемником. Из-за наличия искажений в передатчике и приемнике, а также помех, шума и дополнительных искажений в передающем канале, принимаемая величина каждого информационного символа 102 обычно изменяется. За исключением дополнительных искажений в передающем канале это изменение будет состоять из приблизительно нулевого среднего значения стохастического процесса, наложенного на каждый информационный символ 102 передаваемого потока. Таким образом, для каждого информационного символа 102 принимаемая величина оказывается в диапазоне значений 101, находящихся в круге, центр которого - значение, соответствующее величине передаваемого информационного символа.
Фиг. 2 иллюстрирует передатчик 200, передающий поток символов 201 через средство связи на приемник 202. Поток символов 201 изменяется на своем пути от передатчика 200 до приемника 202 вследствие вносимых передатчиком искажений 211, шума и помех в RF канале и искажений 210, вносимых приемником. Таким образом, результирующий измененный поток символов на входе устройства 203, принимающего сигнал и входящего в приемник 202, содержит полезную составляющую, помеховую составляющую и составляющую искажений, при этом полезная составляющая представляет собой первоначальный неизмененный поток символов, помеховая составляющая включает шум и помехи от RF канала, а составляющая искажений включает искажения 210 и 211 от передатчика 200 и приемника 202, соответственно.
Приемник 202, который включает приемник 203 сигнала, детектор 204 характеристик искажений, детектор 205 полезной составляющей, детектор 206 паразитной составляющей, фильтр 207, устройство 208 масштабирования амплитуды и детектор 209 помеховой составляющей, используется для обработки измененного потока символов и обеспечивает определение коэффициента использования потока символов. Приемник 203 сигнала принимает, усиливает, фильтрует и преобразует измененный поток символов в модулированный поток символов, который может обрабатываться с помощью детекторов 205 и 206 полезной и паразитной составляющих и детектора 204 характеристик искажений. Приемник 203 сигнала обычно включает RF-блок, фильтры, преобразователи, понижающие частоту, аналогово-цифровые преобразователи и устройство обработки цифровых сигналов, требующиеся для получения оценок принимаемого потока символов. Модулированный поток символов включает модулированные представления полезной, помеховой составляющих, а также составляющей искажений. Детектор 204 характеристик искажений принимает модулированный поток символов и определяет характеристики искажений его составляющей искажений обычно на основе предварительно полученной информации, учитывающей искажения 210 и 211, присущие передатчику и приемнику. Детектор 205 полезной составляющей также принимает модулированный поток символов и определяет представление его полезной составляющей. Подробное изложение способа определения представления полезной составляющей содержится в патенте США 5519730 "Сигнал связи, имеющий пилот-составляющую с временным интервалом" фирмы Моторола Инк., и патент США 5519730 "Способ и устройство определения коэффициента использования сигнала" фирмы Моторола.
Детектор 206 паразитной составляющей принимает модулированный поток символов и выходной сигнал с детектора 205 полезной составляющей и определяет паразитную составляющую модулированного потока символов обычно путем вычитания представления полезной составляющей из модулированного потока символов. Паразитная составляющая, которая включает в себя помехи и шум от RF канала и искажения 210 и 211 передатчика и приемника, подается на фильтр 207. Фильтр 207 ослабляет частотную характеристику составляющей искажений путем ослабления частотных составляющих, находящихся вне полосы пропускания фильтра 207. Частотная характеристика фильтра 207 основывается на характеристиках искажений, полученных детектором 204 характеристик искажения.
Устройство масштабирования амплитуды 208 принимает отфильтрованную паразитную составляющую из фильтра 207 и масштабирует ее с заданным коэффициентом, зависящим от соотношения между значением амплитуды данной составляющей и группой значений опорных амплитуд. Опорные амплитудные значения могут быть установлены предварительно или определяться динамически /в процессе работы устройства/ с помощью устройства масштабирования амплитуды 208 на основе характеристик искажений, полученных в детекторе 204 характеристик искажений. Например, устройство масштабирования амплитуды 208 может масштабировать амплитуду отфильтрованной паразитной составляющей с одним коэффициентом, если амплитуда отфильтрованной паразитной составляющей меньше, чем выбранное опорное значение амплитуды, и масштабировать амплитуду с другим коэффициентом, если эта амплитуда больше, чем выбранное опорное значение. Кроме того, устройство масштабирования амплитуды 208 может осуществлять масштабирование отфильтрованной паразитной составляющей функционально /с изменяющимся коэффициентом/, в отличие от масштабирования с дискретными значениями коэффициента. Обычно устройство масштабирования 208 включает процессор, который содержит алгоритм программы, выполняющей масштабирование отфильтрованной паразитной составляющей. Выходной сигнал из устройства масштабирования амплитуды 208 подается на вход детектора помеховой составляющей 209, где помеховая составляющая модулированного потока символов вычитается из отфильтрованной и масштабированной паразитной составляющей. Помеховая составляющая главным образом содержит помехи и шумы от канала с незначительной составляющей искажений. Выходной сигнал из детектора помеховой составляющей 209 обрабатывается вместе с полезной составляющей, при этом определяется показание коэффициента использования потока символов. Способ определения коэффициента использования потока символов описан в вышеупомянутой заявке СМ 01662H "Способ и устройство для определения коэффициента использования сигнала", фирмы Моторола Инк. и имеющей дату подачи такую же как и данная заявка. Поэтому нет необходимости представлять дополнительные пояснения за исключением тех, которые позволяют упростить понимание данного изобретения. Определение коэффициента использования потока символов является критичным для систем связи, поскольку он позволяет оценить условия связи по RF каналу.
Детектор характеристик искажений 204 может работать либо как адаптивная система в оперативном режиме, непрерывно работая с модулированным потоком символов, либо как автономная система, которая в своей памяти содержит предварительно установленные характеристики искажений. В обоих случаях характеристики, используемые для ослабления составляющей искажений, включают частотный спектр, амплитуду, как функцию типа передаваемых символов, как например расположение "созвездия" /конфигурация символов/ или поднесущая частота, а также амплитуду как функцию заданных искажений 211 и 210 передатчика и приемники. В этом варианте осуществления изобретения детектор характеристик искажений 204 является автономного типа. Известные программы машинного моделирования моделируют искажения 211 и 210 в передатчике и приемнике 202. С помощью каждой отдельной программой схемы при моделировании измеряется одна из характеристик искажений ; в результате такое моделирование обеспечивает накопление характеристик искажений в запоминающей части детектора характеристик искажения 204.
Поскольку частотные энергетические спектры составляющей искажений и помеховой составляющей отличаются по спектральному составу, частотная характеристика фильтра 207 может выбираться таким образом, чтобы она, по существу, оказывала воздействие на энергетический спектр составляющей искажений. Энергетический спектр составляющей искажений в основном не является ровным, то есть в интересующей полосе частот энергетический спектр имеет неоднородную энергетическую спектральную плотность /PSD/. Энергетическая спектральная плотность /PSD/ составляющей искажений в некоторых частотных областях больше, чем в других областях в пределах интересующей частотной полосы. И наоборот, энергетический спектр помеховой составляющей обычно является равномерным. Следовательно, с помощью фильтра 207 можно выполнить ослабление мощности составляющей искажений по отношению к мощности помеховой составляющей, фильтр 207 выполняется с возможностью ослабления частотных составляющих паразитной составляющей, которые находятся в области PSD с большими искажениями, и оставлял при этом частотные области PSD с меньшими искажениями относительно незатронутыми. Такая методика фильтрации уменьшает мощность составляющей искажений в большей мере, чем мощность помеховой составляющей. Таким образом с помощью фильтра 207 достигается поставленная цель - ослабление составляющей искажений по отношению к помеховой составляющей. В связи с тем, что как правило, мощность составляющей искажений больше около краев интересующей частотной полосы, обычно для фильтра 207 выбирается частотная характеристика, которая по топологии является амплитудно-частотной характеристикой в области низких частот.
Так как составляющая искажений и помеховая составляющая могут быть не полностью разделены при фильтрации, для дальнейшего уменьшения составляющей искажений используется метод масштабирования. Полному разделению составляющих искажений и помеховой препятствует то, что их PSD перекрываются по частоте: поэтому ненулевая составляющая искажений остается в составе паразитной составляющей после фильтрации. Следовательно, даже в отсутствие любых помех и шумов в RF канале выходной сигнал фильтра 207 все равно содержит ненулевую составляющую искажений. Для того чтобы учесть это отклонение устройство масштабирования амплитуды 208 масштабирует любую выходную составляющую фильтра, амплитуда которой меньше некоторой заданной величины, с меньшим коэффициентом, чем составляющую, амплитуда которой больше, чем заданная величина. Такой метод масштабирования обеспечивает уменьшение весового коэффициента тех составляющих, которые могут быть отнесены к искажениям в отличие от тех составляющих, которые могут считаться помехами ; таким образом происходит ослабление в целом составляющей искажений по сравнению с полной помеховой составляющей.
Фиг. 3 иллюстрирует передатчик 200, передающий поток символов 201 по RF каналу в перестраиваемый приемник 303. Приемник 303 включает устройство 301, которое содержит приемник сигнала 203, детектор характеристик искажений 204, детектор полезной составляющей 205, детектор паразитной составляющей 206, фильтр 207, устройство масштабирования амплитуды 208, детектор помеховой составляющей 209 и селектор 302. Как уже отмечалось ранее со ссылкой на фиг. 2, поток символов 201 изменяется при прохождении пути от передатчика 200 к приемнику 303 из-за помех и шума в RF канале и искажений 211 и 210, присущих передатчику и приемнику.
Измененный поток символов в устройстве 301 приемника 303 такой же как и поток символов, который приводился со ссылкой на приемник 202 на фиг. 2, поэтому дополнительные подробности будут представлены только в отношении новых элементов. Приемник сигнала 203 принимает, усиливает, фильтрует и преобразует измененный поток символов в модулированный поток символов, который может обрабатываться с помощью детекторов 205 и 206 полезной и паразитной составляющих. Детектор характеристик искажений 204 определяет характеристики искажений составляющей искажений модулированного потока символов на основе предварительно подученной информации относительно искажений 210 и 211 в приемнике 202 и передатчике 200. Детектор полезной составляющей 205 принимает модулированный поток символов и определяет представление его полезной составляющей. Детектор паразитной составляющей 206 принимает модулированный поток символов и выходной сигнал детектора полезной составляющей 205 и определяет паразитную составляющую модулированного потока символов путем вычитания представления полезной составляющей из модулированного потока символов. Паразитная составляющая, которая включает помеховую составляющую и составляющую искажений, подается на селектор 302, который обычно представляет собой процессор, включающий программно-реализованный алгоритм. Селектор отделяет часть паразитной составляющей для использования ее при дальнейшей обработке на основе характеристик искажений, полученных детектором характеристик искажений 204. Кроме того, функция селектора 302 может быть расширена таким образом, чтобы он отделял и часть полезной составляющей, которая соответствует отделенной части паразитной составляющей. Взаимосвязь между детектором полезной составляющей 205 и селектором 302 на фиг. 3 не показана. Выходной сигнал из селектора 302 подается на вход фильтра 207, где составляющая искажений отобранной части паразитной составляющей ослабляется по отношению к помеховой составляющей. Если селектор 302 отделяет также часть полезной составляющей, то фильтр 207 ослабляет соответственно ту отобранную часть полезной составляющей, которая находится в полосе ослабления фильтра. В процессе селекции и фильтрации частей полезной и паразитной составляющих сохраняется синхронизация этих двух частей по отношению друг к другу; благодаря этому увеличивается точность при последующем определении показания коэффициента использования потока символов. Устройство масштабирования амплитуды 208 принимает отселектированную и отфильтрованную часть паразитной составляющей и масштабирует ее с заданным коэффициентом, зависящим от величины ее амплитуды, которая сравнивается с группой опорных амплитудных значений. Выходной сигнал устройства масштабирования амплитуды 208 подается на вход детектора 209 помеховой составляющей, где помеховая составляющая модулированного потока символов вычитается из отобранной отфильтрованной и масштабированной части паразитной составляющей. Помеховая составляющая в основном состоит из помех и шума от RF канала с незначительной составляющей искажений. Выходной сигнал детектора помеховой составляющей 209 обрабатывается вместе с полезной составляющей или отобранной и отфильтрованной частью полезной составляющей, при этом определяется показание коэффициента использования потока символов.
Вследствие изменяющихся искажений 210 и 211 в передатчике 200 и приемнике 303, каждый символ потока символов 201 может иметь различный уровень искажений. Например, в системе с несколькими каналами поднесущих, по патенту США 5519730 "Сигнал связи, имеющий пилот-составлящую во временном интервале" фирмы Моторола Инк. , информационные символы, переносимые по одному из четырех каналов поднесущих, могут подвергаться меньшим искажениям чем те, которые переносились по трем другим каналам поднесущих. Кроме того, искажения 210 и 211 некоторые значения информационных символов могут искажать больше, чем другие в зависимости от координат символов на рисунке, представляющем рассеивание информационных символов. Поэтому для улучшения эффективности процессов минимизации искажений с помощью фильтра 207 и устройства масштабирования амплитуды 208 при определении помеховой составляющей селектором 302 отбираются только те информационные символы, которые наименее чувствительны к искажениям. Степень чувствительности к искажениям определяется на основании характеристик искажений, полученных в детекторе характеристик искажений 204.
Фиг. 4 иллюстрирует амплитудно-частотную характеристику каналов внутренних поднесущих 402 и каналов внешних поднесущих 403 информационных символов по отношению к амплитуде 400 и групповой задержки 401 фильтра. Такая конфигурация каналов поднесущих является типичной для систем с несколькими каналами поднесущих, которые были описаны ранее со ссылкой на патент США 5519730 "Сигнал связи, имеющий пилот-составляющую во временном интервале", фирмы Моторола Инк. Амплитуда 400 и групповая задержка 401 фильтра может представлять амплитуду и групповую задержку, полученные с полосовым кварцевым фильтром, используемым в приемнике автономного типа.
Как показано на фиг. 4, искажениям по амплитуде и групповой задержке подвергаются внешние каналы поднесущих 403 больше, чем внутренние каналы поднесущих 402. Большая величина искажения фильтра на внешних каналах поднесущих 403 приводит к возникновению большей составляющей искажений в соответствующих информационных символах по сравнению с составляющими искажений тех информационных символов, которые передаются по внутренним каналам поднесущих 402. Следовательно, при такой ситуации дальнейшая обработка информационных символов на внутренних каналах поднесущих 402 является более предпочтительной, поскольку они подвергаются меньшим искажениям. С другой стороны, вследствие других искажающих процессов внутренние каналы поднесущих 402 могут быть более искажены, чем внешние каналы поднесущих 403. В этом случае более предпочтительно производить дальнейшую обработку информационных символов на внешних каналах поднесущих 403. В любом случае для дальнейшей обработки следует отбирать информационные символы, имеющие наименьшее искажение.
На фиг. 5 изображена амплитудно-частотная характеристика фильтра 501, ослабляющего искажения; данная характеристика показана в соотношении с энергетической спектральной плотностью /PSD/ помеховой составляющей 500 паразитной составляющей и составляющей искажений 502. Как отмечалось ранее со ссылкой на фиг. 2, PSD составляющей искажений 502 неоднородна в рассматриваемой полосе частот. И напротив, PSD помеховой составляющей 500 на той же полосе частот однородна. Следовательно, с помощью фильтра, имеющего амплитудно-частотную характеристику 501, можно получить значительное уменьшение PSD 502 составляющей искажений на основной части частотной полосы, не оказывая негативного влияния на PSD помеховой составляющей 500. Этот результат позволяет получить более точное сходство амплитудно-частотной характеристики паразитной составляющей с PSD помеховой составляющей 500 после фильтрации. Таким образом, данная методика фильтрации обеспечивает более точное определение коэффициента использования сигнала, поскольку коэффициент использования сигнала непосредственно зависит от помеховой составляющей паразитной составляющей.
Фиг. 6 иллюстрирует увеличенное графическое изображение области 101, включающей отфильтрованные и отобранные паразитные составляющие 601 принимаемых информационных символов, которые обычно присутствуют в выходном сигнале детектора паразитной составляющей 206. Несколько отфильтрованных и отобранных паразитных составляющих 601 случайным образом расположены вокруг первоначального графа из-за помех и искажений, наложенных на полезные составляющие информационных символов. В отсутствие помех в RF канале такой случайный разброс отфильтрованных и отобранных паразитных составляющих 601 возникает из-за искажений. Большая часть значений составляющих находится в первоначальном радиусе, который соответствует заданному значению амплитуды 600. Устанавливая более низкий весовой множитель или коэффициент масштабирования для тех значений отфильтрованных и отобранных паразитных составляющих, которые находятся в пределах определенного радиуса, дополнительно уменьшают долю искажений в паразитной составляющей.
Коэффициент масштабирования является главным образом функцией от заданного значения амплитуды 600 или другого заданного значения амплитуды. Как показано на фиг. 6, отфильтрованные и отобранные паразитные составляющие 601, лежащие в пределах радиуса, соответствующего заданному значению амплитуды 600, имеют один коэффициент масштабирования, а те символы, которые лежат вне этого радиуса, имеют другой, больший по величине, коэффициент масштабирования; это позволяет отделить более искаженные символы от менее искаженных символов. В другом случае несколько радиусов, каждый соответствующий определенному значению амплитуды, могут быть концентрично расположены относительно первоначального радиуса. Таким образом, отобранным отфильтрованным паразитным составляющим 601, лежащим между двумя радиусами, устанавливается один заданный коэффициент масштабирования в зависимости от того, между какими радиусами находятся эти составляющие 601. Более того, данный многорадиусный метод может быть расширен, если ввести функцию масштабирования, при этом все отобранные отфильтрованные паразитные составляющие 601 масштабируются с коэффициентом, равным значению данной функции на определенном радиусе.
На фиг. 7 показаны две возможные функции с заданным коэффициентом масштабирования 700 и 701 в зависимости от амплитуды отобранной и отфильтрованной паразитной составляющей 703. Первая функция 700 устраняет любую отобранную отфильтрованную паразитную составляющую, амплитуда которой меньше чем заданное значение амплитуды 600, путем умножения этой составляющей на ноль. Те отобранные отфильтрованные паразитные составляющие, амплитуда которых больше чем заданное значение амплитуды 600, умножаются на определенную величину, отличную от нуля. Вторая функция 701 отличается от первой функции 700 тем, что она непрерывна во всем диапазоне изменения амплитуды отобранной отфильтрованной паразитной составляющей 703. Вторая функция 701 имеет меньший коэффициент масштабирования для тех составляющих, амплитуда которых меньше, чем заданное значение амплитуды 600, и больший коэффициент масштабирования для тех составляющих, амплитуда которых больше, чем заданное значение амплитуды 600. Любая функция может быть использована для получения коэффициента масштабирования отобранных отфильтрованных паразитных составляющих, но обычно эти функции содержат полиномы второго или третьего порядка или являются линейными. Выбор функции масштабирования зависит от того, насколько необходимо ослабить искажение для получения надежного значения коэффициента использования сигнала.
В данном изобретении предложены способ и устройство для уменьшения искажения и увеличения показаний коэффициента использования сигнала в приемнике. В соответствии с данным изобретением значительно увеличивается динамический диапазон при определении коэффициента использования сигнала, который ограничен из-за искажений в паразитной составляющей принимаемого потока символов. В результате, максимальное показание коэффициента использования сигнала может превышать 30 dB, в отличие от показания в 25 dB, которое достигается в аналогах. Первоначальные попытки измерить коэффициент использования сигнала непосредственно путем измерения отношения несущей (C) к уровню помех (I) давали ограниченное значение, поскольку при измерении помех присутствовала значительная составляющая искажений. Несмотря на то, что предполагалось измерять отношение высокочастотного сигнала к помехам, C/I, в действительности, измерялось отношение высокочастотного сигнала к сумме помех и искажений С/(I + D), где D представляет мощность составляющей искажений. Следовательно, если мощность помех в значительной степени уменьшается, то измерение будет стремиться к постоянной величине, определяемой как отношение значения высокочастотного сигнала к величине искажений, С/D. Это приводит к ограничению динамического диапазона при измерении отношения значения высокочастотного сигнала к величине помех С/(I + D), из-за ограничения его максимальной величиной, равной отношению выполнения высокочастотного сигнала к величине искажений, C/D. Данное изобретение позволяет увеличить динамический диапазон показаний коэффициента использования сигнала за счет значительного уменьшения мощности члена, выражающего искажения, по сравнению с мощностью члена в приведенном выражении, характеризующего помехи; таким образом может быть достигнута более высокая максимальная величина при измерении отношения высокочастотного сигнала к помехам.
Формула изобретения: 1. Способ уменьшения искажений при определении коэффициента использования сигнала в приемнике, принимающем поток информационных символов, отличающийся тем, что поэтапно а) осуществляют прием потока информационных символов и получают поток символов, причем каждый информационный символ потока символов включает полезную составляющую, помеховую составляющую и составляющую искажений, b) определяют характеристики составляющей искажений и получают характеристики искажений, с) определяют представление одной полезной составляющей и получают полезное представление, d) определяют паразитную составляющую на основе полезного представления и потока символов, е) определяют представление помеховой составляющей на основе паразитной составляющей и характеристик искажения и f) определяют показание коэффициента использования потока символов на основе полезного представления и представления помеховой составляющей.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при определении представления помеховой составляющей определяют значения, по меньшей мере, одной амплитуды на основе характеристики искажений, масштабируют паразитную составляющую с первым заданным коэффициентом, если амплитуда паразитной составляющей меньше, чем значение, по меньшей мере, одной амплитуды, и масштабируют паразитную составляющую со вторым заданным коэффициентом, если амплитуда паразитной составляющей больше, чем значение, по меньшей мере, одной амплитуды, причем второй заданный коэффициент больше, чем первый заданный коэффициент.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при определении характеристики составляющей искажений дополнительно определяют составляющую искажений на основе предварительно полученных данных об искажениях, вносимых приемником и передатчиком, передающим поток символов, при этом при определении паразитной составляющей осуществляют вычитание полезной составляющей из потока символов, а при определении представления помеховой составляющей дополнительно осуществляют фильтрацию паразитной составляющей с помощью фильтра для ослабления составляющей искажений.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при определении характеристики составляющей искажений определяют с помощью приемника характеристики искажений на основе предварительно полученных данных об искажениях приемника и передатчика, передающего поток символов, при определении паразитной составляющей определяют паразитную составляющую на основе представлений символов и потока символов, и далее определяют с помощью приемника выделенные паразитные составляющие из числа полученных с учетом характеристик искажений, осуществляют фильтрацию в приемнике составляющих искажений из отобранных паразитных составляющих с помощью фильтра для получения отобранных и отфильтрованных паразитных составляющих, причем при определении представления помеховой составляющей осуществляют операцию определения с помощью приемника представления помеховых составляющих на основе отобранных и отфильтрованных паразитных составляющих и полезных составляющих с возможностью образования с учетом представления помеховых составляющих и полезных составляющих основы для определения показания коэффициента использования потока символов.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что при определении представления помеховых составляющих осуществляют определение значения, по меньшей мере, одной амплитуды на основе характеристик искажений, масштабирование отобранной и отфильтрованной паразитной составляющей с первым заданным коэффициентом, если амплитуда отфильтрованной отобранной паразитной составляющей из отфильтрованных отобранных паразитных составляющих меньше, чем значение, по меньшей мере, одной амплитуды, и масштабирование отфильтрованной отобранной паразитной составляющей со вторым заданным коэффициентом, если амплитуда отфильтрованной отобранной паразитной составляющей из отфильтрованных отобранных паразитных составляющих больше, чем значение, по меньшей мере, одной амплитуды, причем второй заданный коэффициент больше, чем первый заданный коэффициент.
6. Устройство для уменьшения искажений при определении коэффициента использования сигнала в приемнике, отличающееся тем, что оно содержит приемник сигнала, принимающий поток информационных символов для получения потока символов, детектор характеристик искажений, определяющий характеристики искажений для составляющей искажений каждого информационного символа потока символов, детектор полезной составляющей, соединенный с приемником сигнала и определяющий полезную составляющую для каждого информационного потока символов, детектор паразитной составляющей, соединенный с детектором полезной составляющей и приемником сигнала и определяющий паразитную составляющую для каждого информационного символа потока символов на основе полезной составляющей и потока символов, и детектор помеховой составляющей, соединенный с детектором паразитной составляющей и детектором характеристик искажений и определяющий помеховую составляющую для каждого информационного потока символов на основе полезной составляющей, характеристик искажений и паразитной составляющей.
7. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что содержит устройство масштабирования амплитуды, соединенное с детектором помеховой составляющей, детектором характеристик искажений и детектором паразитной составляющей, причем устройство масштабирования амплитуды выполнено с возможностью масштабирования амплитуды паразитной составляющей с первым заданным коэффициентом, если амплитуда паразитной составляющей меньше величины, по меньшей мере, одной амплитуды, и масштабирования амплитуды паразитной составляющей со вторым заданным коэффициентом, если амплитуда паразитной составляющей превышает величину, по меньшей мере, одной амплитуды.
8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно содержит фильтр, соединенный с детектором характеристик искажений и детектором паразитной составляющей, причем фильтр выполнен с возможностью ослабления составляющей искажений в паразитной составляющей.
9. Устройство по любому из пп.6 - 8, отличающееся тем, что оно содержит селектор, соединенный с детектором паразитной составляющей и детектором характеристик искажений, причем селектор выполнен с возможностью отбора отобранных паразитных составляющих из паразитных составляющих на основе оставляющих искажений, а детектор помеховой составляющей соединен с селектором и детектором характеристик искажений, причем детектор помеховой составляющей паразитной составляющей выполнен с возможностью определения помеховой составляющей для каждого информационного символа потока символов на основе полезной составляющей, характеристик искажений и отобранной паразитной составляющей.
10. Устройство по любому из пп.7 и 9, отличающееся тем, что устройство масштабирования амплитуды соединено с селектором, а также с детектором помеховой составляющей, причем устройство масштабирования амплитуды выполнено с возможностью масштабирования амплитуды отобранных паразитных составляющих с первым заданным коэффициентом, если амплитуда помеховой составляющей меньше, чем значение, по меньшей мере, одной амплитуды, и масштабирования амплитуды отобранных паразитных составляющих со вторым заданным коэффициентом, если амплитуда помеховой составляющей превышает величину, по меньшей мере, одной амплитуды.