Приймальний блок і базова станція системи зв’язку та спосіб регулювання амплітуди сигналу, що приймається довільно в приймальному блоці

1 Приемный блок в системе связи коллективного доступа с временным разделением каналов (Time Division Multiple-Access - TDMA), позволяющий регулировать амплитуду произвольно принимаемого сигнала, поступающего на вход приемного блока в ходе одного временного интервала TDMA, отличающийся тем, что приемный блок содержит постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и запоминающее устройство с произвольной выборкой (ЗУПВ) для запоминания контрольных значений амплитуд, соотносящихся с амплитудами длительного сигнала, детектор присутствия сигнала для установления поступления произвольно принимаемого сигнала во временном интервале TDMA, индикатор уровня сигнала (signal strength indicator - SSI), соединенный с указанным детектором присутствия сигнала, для отслеживания амплитуды указанного произвольно принимаемого сигнала на протяжении по меньшей мере одного определенного отрезка времени временного интервала TDMA, управляющий процессор, задействуемый указанным индикатором уровня сигнала, для выбора контрольного значения амплитуды, соответствующего амплитуде указанного произвольно принимаемого сигнала, и средства для регулирования амплитуды, задействуемые указанным выбранным контрольным значением амплитуды, для регулирования амплитуды указанного произвольно принимаемого сигнала после указанного одного определенного отрезка времени 2 Приемный блок по п 1, отличающийся тем, что указанный детектор присутствия сигнала соединен с указанным ПЗУ, которое включает в себя ПЗУ SSI для предоставления заранее заданного порогового значения присутствия абонента на канале и ПЗУ автоматической регулировки усиления (ПЗУ АРУ) для детектирования момента, когда амплитуда указанного принимаемого сигнала превышает указан ю ное определенное пороговое значение присутствия абонента на канале 3 Приемный блок по п 1, отличающийся тем, что указанные средства для регулирования амплитуды содержат восемь аттенюаторов АРУ0-АРУ7 для ослабления амплитуды указанного произвольно принимаемого сигнала 4 Базовая станция системы связи коллективного доступа с временным разделением каналов (Time Division Multiple-Access - TDMA), позволяющая регулировать амплитуду произвольно принимаемого сигнала, содержащая приемный блок, на вход которого подается по меньшей мере один произвольно принимаемый сигнал в течение одного временного интервала TDMA, и содержащая по меньшей мере одну антенну для приема указанного произвольно принимаемого сигнала в течение одного временного интервала TDMA, отличающаяся тем, что она содержит постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и запоминающее устройство с произвольной выборкой (ЗУПВ) для запоминания контрольных значений амплитуд, соотносящихся с амплитудами длительного сигнала, детектор присутствия сигнала для установления факта поступления произвольно принимаемого сигнала в течение временного интервала TDMA, индикатор уровня сигнала (signal strength indicator - SSI), соединенный с указанным детектором присутствия сигнала, для отслеживания амплитуды указанного произвольно принимаемого сигнала на протяжении по меньшей мере одного определенного отрезка времени временного интервала TDMA, управляющий процессор, способный в зависимости от указанной отслеженной амплитуды выбрать контрольное значение амплитуды, соответствующее отслеженной амплитуде указанного произвольно принимаемого сигнала, и средства для регулирования амплитуды, задействуемые указанным выбранным контрольным значением амплитуды для регулирования амплитуды указанного произвольно принимаемого сигнала после указанного одного определенного отрезка времени 5 Базовая станция по п 4, отличающаяся тем, что указанный детектор присутствия сигнала соединен с указанным ПЗУ, которое включает в себя ПЗУ SSI для предоставления заранее заданного порогового значения присутствия абонента на канале О (О 00 41867 6 Базовая станция по п 5, отличающаяся тем, что указанный детектор присутствия сигнала соединен с указанным ПЗУ, имеющим ПЗУ автоматической регулировки усиления (ПЗУ АРУ) для определения момента, когда амплитуда указанного произвольно принимаемого сигнала превышает указанное определенное пороговое значение присутствия абонента на канале 7 Базовая станция по п 4, отличающаяся тем, что указанные средства для регулирования амплитуды содержат восемь аттенюаторов АРУоАРУ7 для ослабления амплитуды указанного произвольно принимаемого сигнала 8 Способ регулирования амплитуды произвольно принимаемого сигнала в приемном блоке, используемом в системе связи коллективного доступа с временным разделением каналов (Time Division Multiple-Access - TDMA), в котором произвольно принимаемый сигнал поступает на вход приемного блока в течение одного временного интервала TDMA, отличающийся тем, что он содержит операции запоминания контрольных значений амплитуд, соотносящихся с амплитудами длительного сигнала, детектирования момента времени поступления произвольно принимаемого сигнала во временном интервале TDMA, отслеживания, в ответ на детектирование, амплитуды указанного произвольно принимаемого сигнала на протяжении по меньшей мере одного определенного отрезка времени временного интервала TDMA, выбора по результатам указанной операции отслеживания контрольного значения амплитуды, соответствующего амплитуде указанного произвольно принимаемого сигнала, и основанного на указанном выбранном контрольном значении амплитуды регулирования амплитуды указанного произвольно принимаемого сигнала после указанного по меньшей мере одного определенного отрезка времени 9 Способ по п 8, отличающийся тем, что указанная операция детектирования момента времени поступления сигнала дополнительно содержит операцию получения заранее заданного порогового значения присутствия абонента на канале и операцию определения времени, когда амплитуда указанного произвольно принимаемого сигнала превышает указанное определенное пороговое значение присутствия абонента на канале 10 Способ по п 8, отличающийся тем, что указанная операция регулирования дополнительно содержит операцию ослабления амплитуды указанного произвольно принимаемого сигнала Изобретение в целом относится к многоканальным радиотелефонным системам связи с временным разделением каналов (TDMA), и более конкретно к радиотелефонным TDMA системам, использующим автоматическую регулировку для обеспечения стабильности амплитудной характеристики приемного устройства радиотелефона Многоканальные радиотелефонные системы с временным разделением каналов (TDMA), требующие выравнивания характеристик канала, обычно обуславливают необходимость использования приемников линейного усиления с автоматической регулировкой усиления (АРУ), удовлетворяющих жестким динамическим требованиям Зачастую в качестве дополнительного к системе АРУ предъявляется требование по обеспечению, во-первых, достижения и, затем, удерживания на протяжении большей части выделенного для целей связи временного интервала соответствующего уровня АРУ Это позволяет приемному устройству поддерживать устойчивую линейную амплитудную характеристику, что необходимо для оптимального выравнивания канала нений сигнала, принимаемый в режиме ТСН уровень мощности имеет приемлемо небольшие значения отклонений от одного TDMA-цикла до следующего Однако последовательные временные интервалы в пределах цикла представляют различных мобильных пользователей, и, в этом плане, могут приниматься с уровнями, отличающимися друг от друга в широком диапазоне значений Для временного интервала режима ТСН система АРУ приемника может воспользоваться преимуществом "предшествующего знания" соответствующего уровня АРУ Поэтому ей нужно подстраиваться на этот уровень АРУ во время защитного периода между временными интервалами Динамические требования к системе АРУ могут быть разделены на две группы режимов работы работа в канале устойчивой коммуникационной нагрузки (ТСН), или в "речевом канале", и работа в канале произвольного (случайного) доступа (RACH) В режиме ТСН заданный в границах TDMA-цикла временной интервал занят одним и тем же мобильным пользователем (абонентом) на протяжении множества последовательных циклов Если пренебречь влиянием одновременных изме В отличие от режима ТСН, работа в режиме RACH может рассматриваться как одноразовое событие Как следствие, приемник базовой станции не имеет преимущества от предшествующей информированности об уровне сигнала, получаемого от мобильного абонента Поэтому приемник базовой станции должен обеспечить достижение и удержание соответствующего уровня АРУ в течение прохождения реального произвольного сжатого сигнала Кроме того, приемник должен осуществлять эту операцию быстро, чтобы обеспечивать надлежащий прием передаваемой информации и надлежащее выравнивание канала Работа в режиме RACH дополнительно осложнена отсутствием точности во времени начала произвольного сжатого сигнала (пакета) по отношению к началу временного интервала произвольного доступа В общеевропейской системе сотовой цифровой связи, более широко известной как GSM, режим RACH использует сокращенный 41867 TDMA-пакет (сжатый сигнал), называемый пакетом произвольного доступа Этот сокращенный пакет требуется для компенсации временной задержки между передачей от подвижного абонента и приемом сигнала базовой станцией, что, с учетом требований по обеспечению постоянного уровня усиления приемника на протяжении большей части принимаемого сжатого сигнала (пакета), в свою очередь требует от системы АРУ вначале детектировать присутствие мобильного абонента на канале, а затем инициировать процесс выхода на соответствующий уровень усиления и удержания этого уровня Время, используемое приемником для инициации процесса достижения и удержания уровня усиления, должно быть сведено к минимуму, чтобы его влияние на чувствительность радиоприемника или на его коэффициент ошибок по битам было незначительным Таким образом, существует потребность в приемном устройстве, содержащем систему АРУ, определяющую и использующую соответствующее значение уровня АРУ в режиме RACH системы TDMA Приемный блок в многоканальной системе связи с временным разделением каналов (TDMA) осуществляет управление амплитудой принимаемого сжатого сигнала, поступающего на приемный блок в течение одного временного интервала TDMA Приемный блок запоминает контрольные значения амплитуды, соотносящиеся с амплитудами длительного сигнала, определяет время поступления принятого в пределах временного интервала TDMA сжатого сигнала (пакета), с детектированием сигнала отслеживает амплитуду принятого сжатого сигнала в течение по меньшей мере одного временного отрезка времени временного интервала TDMA В соответствии с отслеживанием, приемный блок выбирает контрольное значение амплитуды, соответствующее амплитуде принятого сжатого сигнала, и, в соответствии с результатами отслеживания, осуществляет регулирование амплитуды принимаемого сжатого сигнала после указанного по меньшей мере одного заданного отрезка времени Краткое описание чертежей На рис 1 представлена общая блок-схема базовой станции, принимающей сжатый сигнал (пакет) или, более конкретно, пакет произвольного доступа На рис 2 представлен временной интервал пакета (сжатого сигнала) произвольного доступа в соответствии с настоящим изобретением На рис 3 представлена общая блок-схема системы осуществления АРУ пакета произвольного доступа в соответствии с настоящим изобретением На рис 4 представлена общая схема последовательности операций, осуществляемых приемным блоком (или RCU) для автоматической регулировки усиления произвольного пакета (сжатого сигнала) в соответствии с настоящим изобретением Подробное изложение предпочтительного варианта осуществления изобретения На рис 1 показана общая блок-схема базовой станции 115, в которой может использоваться настоящее изобретение Пакет произвольного доступа, передаваемый абонентским радиотелефоном в ходе одного временного интервала, принимается антенной 100, подсоединенной к антенному вводу 103, установленному в верхней части базовой станции 115 Входная цепь 105 приемника принимает пакет произвольного доступа и передает его на приемник 110 Приемник предусматривает в качестве входной нагрузки сжатый сигнал (пакет) произвольного доступа, используемый для инициирования операции связи, и последовательную серию коммуникативных информационных сжатых сигналов (пакетов), используемых для обеспечения поддерживания режима связи, наряду с некоторыми другими видами сжатых сигналов Каждый вид сжатого сигнала реализуется в пределах временного интервала, специально зарезервированного именно для конкретного вида сжатого сигнала или вида передачи Приемник 110 детектирует или демодулирует каждый сжатый сигнал на синфазный и квадратурно-фазный компоненты (I и Q), которые вводятся в схему выравнивания 120 Приемник, как и схема выравнивания, подсоединены к контроллеру 125, который содержит все схемы управления, необходимые для осуществления процесса АРУ в режиме RACH Контроллер имеет выход для вывода информации на дополнительные устройства, а также вход для ввода информации от дополнительных устройств В контроллере также предусмотрен интерфейс, который, прежде всего, позволяет контроллеру 125 осуществлять связь с пользователем, и который в настоящем предпочтительном варианте осуществления изобретения обычно подключен к персональному компьютеру Интерфейс контроллера, через сам контроллер 125, используется и качестве интерфейса для ввода калибровочных коэффициентов в базовую станцию 115 Контроллер 125 подключен к постоянному запоминающему устройству (ПЗУ) 135 и к запоминающему устройству с произвольной выборкой (ЗУПВ) 130 Приемник 110, выравниватель 120, контроллер 125, ЗУПВ 130 и ПЗУ 135 в целом образуют приемный блок или радиоприемное устройство (RCU) 140 Входная цепь 105 приемника используется для передачи поступающего сигнала на, по меньшей мере, одно RCU 140, в зависимости от конструкции базовой станции 115 На рис 2 показан пакет произвольного доступа, определенный в рекомендациях GSM 5 01, версия 3 1 0, от 15 февраля 1988 г Пакет (сжатый сигнал) состоит из 8 хвостовых битов, которые проходят в течение 29,5 с временного интервала и за которыми идет синхронизационная последовательность из 41 бита, используемая для синхронизации сжатого сигнала с соответствующим каналом За синхронизационной последовательностью в 41 бит следуют 36 закодированных битов, содержащих информацию, относящуюся к абоненту, такую как идентификационный номер абонента, регистрационный номер абонента, и т п За кодированными битами идут три хвостовых бита, за которыми следуют 68,25 сторожевых битов Сторожевые (резервные) биты предназначены для компенсации временных задержек, с которыми пакет 200 сталкивается на пути следования к базовой станции 115 Общая продолжительность временного интервала составляет 577 с 41867 На рис 3 представлена общая блок-схема цепей RCU 140, осуществляющих функцию АРУ пакета 200 в соответствии с настоящим изобретением Перед установкой RCU 140 на базовую станцию 115 должны быть определены характеристики линейности приемника RCU 140 Во время этой проверки или калибровки на RCU 140 подается входной ВЧ сигнал известной частоты Известный ВЧ-сигнал усиливается ВЧ-усилителем 300 и может либо проходить через регулятор усиления 305, либо обходить регулятор усиления 305 Затем сигнал поступает на смеситель 310, в котором также предусмотрен вход от гетеродина 312 для смешения сигнала с первой промежуточной частотой (ПЧ) Амплитуда сигнала после смешения вводится в измеритель (индикатор) уровня сигнала 325, который формирует необработанное постоянное напряжение, пропорциональное логарифму уровня принятого сигнала Необработанное напряжение SSI (измерителя уровня сигнала) затем вводится в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 335, который преобразует необработанное напряжение SSI в цифровое слово, которое на этом этапе еще не линеаризовано Нелинеаризованное SSI-слово отслеживается управляющим процессором 340, в качестве которого в предпочтительном варианте осуществления изобретения используется микропроцессор Моторола 68030 По множеству выборок необработанного SSI-слова рассчитывается среднее значение Это значение затем направляется как адрес в ЗУПВ SSI 345, и линеаризованное SSI-слово для этого конкретного уровня мощности входного ВЧ-сигнала дописывается как информация к этому адресу Этот процесс повторяется для всего диапазона мощности входного ВЧ-сигнала, который в предпочтительном варианте осуществления изобретения составляет от - 110 дБм до - 10 дБм Управляющий процессор 340 также записывает всю информацию SSI в ПЗУ 342, благодаря чему ЗУПВ SSI 345 может быть перезагружено при каждом выводе RCU в исходный режим Просмотровая таблица АРУ также должна быть откалибрована В ходе калибровки системы АРУ на RCU 140 подается ВЧ-сигнал с известным уровнем мощности Сигналы I и Q, задающие возбуждение приемнику 110, отслеживаются с целью определения правильности их уровня для аналого-цифрового входа выравнивателя 120 Если уровни сигналов I и Q не отвечают требованиям, регулятор АРУ? 305 и цепочка регуляторов АРУоАРУб 315 изменяют режим до достижения требуемых уровней сигналов Для удовлетворения оговариваемым требованиям по ВЧ-характеристикам АРУ? 305 задействуется, или устанавливается на регулирование входных уровней выше 55 дБ и выводится из активного режима, или сигнал обходит АРУ? 305 Состояние восьми регуляторов уровня записывается и используется как АРУ-слово для этого конкретного уровня входного ВЧ-сигнала, Управляющий процессор 340 затем отправляет линеаризованное SSI-слово в качестве адреса на ЗУПВ АРУ 350 и посылает АРУ-слово как информацию к этому адресу Наиболее важный бит представляет АРУ; 305 Семь низших битов представляют ПЧ-регуляторы АРУб до АРУо 315 Эта же операция повторяется для всех уровней вход ного сигнала ВЧ Также как и для SSI, управляющий процессор 340 вводит всю информацию АРУ в ПЗУ АРУ 343 для нового вывода RCU 140 в рабочий режим Осуществление АРУ в режиме устойчивой коммуникационной нагрузки (ТСН) основывается на предшествующей информации об уровне сигнала ТСН В ходе периода готовности, предшествующего временному интервалу ТСН, процессор (не показан) выравнивателя 120 дописывает модифицированное SSI-слово в адресную серию ЗУПВ АРУ 350 Модифицированное SSI-слово является результатом использования усредняющего алгоритма, который дает оценочное среднее значение уровня сигнала от мобильного абонента Все восемь битов точного состояния уровня АРУ затем фиксируются на соответствующих регуляторах, и регуляторы задействуются по мере необходимости Вся операция занимает менее 10 мкс и завершается до начала временного интервала Эта операция повторяется для каждого временного интервала Выведение системы АРУ на рабочий уровень в режиме RACH требует определения присутствия мобильного абонента па соответствующем канале С учетом требований по незамедлительности этого определения для этой цели подходит только показатель уровня сигнала, принимаемого от мобильного абонента Поэтому напряжение SSI, сравнимое с конкретным пороговым напряжением, используется в качестве базы для определения присутствия абонента на канале Пороговое напряжение определения присутствия на канале подвижного абонента подбирается через программное обеспечение Доступ к схемному обеспечению порогового значения определения присутствия абонента на канале осуществляется через трехбитовую шину, которая позволяет осуществить выбор одного из восьми значений из предварительно определенного диапазона Этот диапазон предназначен для обеспечения компенсации по двум переменным 1) Различные характеристики, обусловленные местонахождением абонентов сотовой сети, могут обуславливать потребность в различных значениях отношения сигнал-шум на несущей частоте (C/N) при определении присутствия абонента на канале Например, для небольшой по размеру городской "ячейки" может потребоваться повышенное значение порога определения (обнаружения) для избежания помех по параллельным каналам, тогда как большие "ячейки" в сельской местности могут нуждаться в меньших значениях порога обнаружения при обнаружении отдаленных подвижных абонентов с низкими уровнями сигналов 2) Различные конструкции (схемные решения) входного каскада 105 дают различные уровни шумов в приемнике Поэтому для определения присутствия на канале мобильного абонента при конкретной величине C/N порог обнаружения должен быть изменяемым Осуществление АРУ в канале произвольного доступа (RACH) происходит следующим образом Начиная в период готовности, предшествующий временному интервалу прохождения пакета произвольного доступа 200, выходной сигнал ЗУПВ SSI 345 направляется прямо на адресную 41867 цепь ЗУПВ АРУ 350 Выходной сигнал ЗУПВ АРУ управляет восемью регуляторами - АРУ7 305 и блоком регуляторов АРУ0-АРУ5 315 Выходной сигнал ЗУПВ АРУ корректируется с каждой выборкой АЦП 305 (примерно один раз в микросекунду) Где-то в ходе этого процесса детектор присутствия абонента 330 определит поступление пакета произвольного доступа 200 во временной интервал Детектор присутствия 330 передает на управляющий процессор 340 информацию о наличии сжатого сигнала (пакета), и, в этой точке, система АРУ начинает выводиться на соответствующий уровень АРУ Этот итеративный (циклический) процесс повторяется до истечения примерно 28 микросекунд от обнаружения присутствия мобильного абонента на канале, и в этой точке вводится АРУ? По истечении дополнительных 20 микросекунд вводятся АРУ0-АРУ5 Общее время для выхода системы АРУ на соответствующий уровень выбрано в 48 микросекунд для обеспечения достаточного времени для срабатывания SSI в случае, когда присутствие на канале мобильного абонента может быть обнаружено в течение 28 микросекунд для начала прохождения пакета произвольного доступа Такая ситуация может иметь место как следствие вывода телефона мобильного абонента в режим номинальной мощности в те чение периода готовности, предшествующего временному интервалу приема пакета произвольного доступа 200 Во всех случаях система АРУ выйдет на соответствующий режим АРУ до окончания первых 8 хвостовых битов пакета произвольного доступа 200 На рис 4 показаны операции, выполняемые RCU 140 для осуществления АРУ пакета произвольного доступа 200 В позиции 400 RCU 140 вводит в ЗУ контрольные значения амплитуды, соотносящиеся с амплитудой длительного сигнала, и в поз 305 детектирует поступление принятого сжатого сигнала (пакета) в течение временного интервала TDMA Затем RCU 140 отслеживает (поз 410) принятый сжатый сигнал в течение, по меньшей мере, одного определенного отрезка времени в ходе временного интервала TDMA и, в поз 415 выбирает контрольное значение амплитуды, соответствующее амплитуде принятого сжатого сигнала Затем (поз 420) RCU 140 осуществляет управление амплитудой принимаемого сжатого сигнала после указанного по меньшей мере одного определенного отрезка времени, таким образом осуществляется детектирование сжатого сигнала в режиме RACH и задействование системы АРУ в течение временного интервала режима RACH МНИ 15 1 ЮО Г 105 110 входной ПРИІЛІНИК КАСКАД VI АНТЕННЫЙ ввод Цоз ВЫРАВНИВАТЕЛЬ 125 г •120 ! I*—* вывод ДАННЫХ КОНТРОЛЛЕР I ) » 140 135 , ЗУПВ J130 Фиг. 1 J ! \ ВВОД ДАННЫХ ИНТЕРФЕЙС КОНТРОЛЛЕРА 41867 200 озо гаоэн xos 41 БИТ СИНХРОНИЗАЦИОННОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ 36 КОДИРОВАННЫХ БИТОВ 25 СТОРОЖЕВЫХ БИТОВ МКС 325 мкс 577мкс Фиг. 2 от входного ВЫРАВНИВАТЕЛЮ КАСКАДА ПРИЕМНИКА 120 105 130 Фиг. 3 41867 _ _ _ /* ** * ЗАПОМНИТЬ КОНТРОЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ АМПЛИТУД, СООТНОСЯЩЕЕСЯ С АМПЛИТУДАМИ ДЛИТЕЛЬНОГО СИГНАЛА 405 ОПРЕДЕЛИТЬ ВРЕМЯ ПОСТУПЛЕНИЯ СИГНАЛА ПРИНЯТОГО ВО ВРЕМЕННОМ ИНТЕРВАЛЕ T D M A ОТСЛЕДИТЬ АМПЛИТУДУ ПРИНИМАЕМОГО СИГНАЛА В ТЕЧЕНИЕ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ОДНОТО ОПРЕДЕЛЕННОГО ОТРЕЗКА ВРЕМЕНИ ВРЕМЕННОГО ИНТЕРВАЛА TD ЧА ВЫБРАТЬ КОНТРОЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ АМПЛИТУДЫ, СООТВЕТСТВУЮЩЕЕ АМПЛИТУДЕ ПРИНИМАЕМОГО СИГНАЛА ОСУЩЕСТВЛЯТЬ РЕГУЛИРОВАНИЕ АМПЛИТУДЫ ПРИНИМАЕМОГО СИГНАЛА ПОСЛЕ ПО КРАЙНЕЙ МЕРЕ ОДНОГО ОПРЕДЕЛЕННОГО ОТРЕЗКА ВРЕМЕНИ Фиг. 4 Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122) 3-72-89 (03122) 2-57-03