Способ и устройство для определения характеристик компонентов канала связи под нагрузкой

Номер патента: 2140

Опубликовано: 24.12.2001

Авторы: Арле Ги, Бетшайдер Герхард

Есть еще 1 страница.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ определения характеристик компонентов канала связи, предназначенный для передачи сигнала полезной нагрузки с предварительно определенным уровнем, содержащий следующие операции:

- генерацию первого псевдошумового сигнала PN(t),

- модуляцию сигнала чистой несущей f(t) упомянутым первым псевдошумовым сигналом PN(t) для генерирования сигнала модулирования ПШ чистой несущей s(t),

- передачу упомянутого сигнала модулированной ПШ чистой несущей s(t) одновременно с сигналом полезной нагрузки через упомянутый канал связи с уровнем, ниже уровня упомянутого сигнала полезной нагрузки,

- прием сигнала s'(t), соответствующего упомянутому сигналу модулированной ПШ чистой несущей s(t), после прохождения через упомянутый канал связи,

корреляцию упомянутого сигнала приема s'(t) упомянутым первым псевдошумовым сигналом PN(t), для генерирования сигнала восстановленной несущей f'(t) и

определение амплитудной характеристики и групповой задержки канала связи на выбранных дискретных частотах путем сравнения указанного сигнала чистой несущей f(t) и указанного сигнала восстановленной несущей f'(t).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигнал модулированной ПШ чистой несущей s(t) имеет узкую полосу пропускания, так что время прохождения сигнала модулированной ПШ чистой несущей s(t) соответствует групповой задержке на его центральной частоте.

3. Способ по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что затухание сигнала восстановленной несущей f'(t) соответствует амплитудной характеристике канала связи.

4. Способ по одному из пунктов с 1 по 3, отличающийся тем, что упомянутая корреляция упомянутого сигнала приема s'(t) и упомянутого первого псевдошумового сигнала PN(t) достигается задержкой упомянутого первого псевдошумового сигнала PN(t) и умножением задержанного первого псевдошумового сигнала PN(t) и упомянутого сигнала приема s'(t).

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что псевдошумовой сигнал PN(t) задерживается таким образом, что амплитуда сигнала восстановленной несущей f'(t) становится максимальной.

6. Способ по одному из пунктов с 1 по 5, отличающийся тем, что амплитудная характеристика и групповая задержка определяются по полосе пропускания канала связи относительно амплитудной характеристики и групповой задержки на центральной частоте полосы пропускания.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что амплитуду и задержку на центральной частоте вычитают из амплитуды и задержки на любой другой частоте в полосе пропускания.

8. Способ по одному из пунктов с 1 по 7, отличающийся тем, что дополнительно содержит следующие операции:

- генерацию второго псевдошумового сигнала PNR(t),

- модуляцию сигнала эталонной несущей fR(t) упомянутым вторым псевдошумовым сигналом PNR(t) для генерирования сигнала модулированной ПШ эталонной несущей SR(t),

- передачу упомянутого сигнала модулированной ПШ эталонной несущей SR(t) одновременно с сигналом полезной нагрузки через упомянутый канал связи с уровнем, ниже уровня упомянутого сигнала полезной нагрузки,

- прием эталонного сигнала приема SR'(t), соответствующего упомянутому сигналу модулированной ПШ эталонной несущей SR(t) после прохождения через упомянутый канал связи,

- корреляцию упомянутого эталонного сигнала приема SR'(t) упомянутым вторым псевдошумовым сигналом PNR(t) для генерирования сигнала восстановленной эталонной несущей fR'(t) и

- определение амплитудной характеристики и групповой задержки канала связи на выбранных дискретных частотах, а также путем сравнения упомянутого сигнала эталонной несущей fR(t) и упомянутого сигнала восстановленной эталонной несущей fR'(t).

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что скорректированная амплитудная характеристика и скорректированная групповая задержка канала связи получаются путем вычитания значений сигнала эталонной несущей fR(t) и сигнала восстановленной эталонной несущей fR'(t) из значений сигнала чистой несущей f(t) и сигнала восстановленной эталонной несущей f'(t).

10. Устройство для определения характеристик компонентов канала связи, предназначенное для передачи сигнала полезной нагрузки с предварительно определенным уровнем, содержащее

- средства генерации первого псевдошумового сигнала PN(t),

- средства модуляции сигнала чистой несущей f(t) упомянутым первым псевдошумовым сигналом PN(t) для генерирования сигнала модулированной ПШ чистой несущей s(t),

- средства передачи сигнала модулированной ПШ чистой несущей s(t) одновременно с указанным сигналом полезной нагрузки через упомянутый канал связи с уровнем, ниже уровня упомянутого сигнала полезной нагрузки,

- средства приема сигнала приема s'(t), соответствующего упомянутому сигналу модулированной ПШ чистой несущей s(t), после прохождения через упомянутый канал связи,

- средства корреляции упомянутого сигнала приема s'(t) упомянутым первым псевдошумовым сигналом PN(t) для генерирования сигнала восстановленной несущей f'(t) и

- средства определения амплитудной характеристики и групповой задержки канала связи на выбранных дискретных частотах путем сравнения упомянутого сигнала чистой несущей f(t) и упомянутого сигнала восстановленной несущей f'(t).

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что сигнал модулированной ПШ чистой несущей s(t) имеет узкую полосу пропускания, так что время прохождения сигнала модулированной ПШ чистой несущей s(t) соответствует групповой задержке на его центральной частоте.

12. Устройство по одному из пунктов 10 или 11, отличающееся тем, что затухание сигнала восстановленной несущей f'(t) соответствует амплитудной характеристике канала связи.

13. Устройство по одному из пунктов 10-12, отличающееся тем, что упомянутое средство корреляции содержит средство задержки для задержки упомянутого первого псевдошумового сигнала PN(t) и средство умножения для умножения задержанного первого псевдошумового сигнала PN(t) и упомянутого сигнала приема s'(t).

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что время задержки упомянутого средства задержки является таким, что амплитуда сигнала восстановленной несущей f'(t) становится максимальной.

15. Устройство по одному из пунктов с 10 по 14, отличающееся тем, что амплитудная характеристика и групповая задержка определяются по полосе пропускания канала связи относительно амплитудной характеристики и групповой задержки на центральной частоте полосы пропускания.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что амплитуду и задержку на центральной частоте вычитают из амплитуды и задержки на любой другой частоте в полосе пропускания.

17. Устройство по одному из пп.10-16, отличающееся тем, что дополнительно содержит

- средства генерации второго псевдошумового сигнала РNR(t),

- средства модуляции сигнала эталонной несущей fR(t) упомянутым вторым псевдошумовым сигналом РNR(t) для генерирования сигнала модулированной ПШ эталонной несущей SR(t),

- средства передачи упомянутого сигнала модулированной ПШ эталонной несущей SR(t) одновременно с упомянутым сигналом полезной нагрузки через упомянутый канал связи с уровнем, ниже уровня упомянутого сигнала полезной нагрузки,

- средства приема эталонного сигнала приема SR'(t), соответствующего упомянутому сигналу модулированной ПШ эталонной несущей SR(t) после прохождения через упомянутый канал связи, средства корреляции упомянутого эталонного сигнала приема SR'(t) упомянутым вторым псевдошумовым сигналом РNR(t) для генерирования сигнала восстановленной эталонной несущей fR'(t) и

- средства определения амплитудной характеристики и групповой задержки канала связи на выбранных дискретных частотах, путем сравнения упомянутого сигнала эталонной несущей fR(t) и упомянутого сигнала восстановленной несущей fR'(t).

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что скорректированэря амплитудная характеристика и скорректированная групповая задержка канала связи получаются путем вычитания значений сигнала эталонной несущей fR(t) и сигнала восстановленной эталонной несущей fR'(t) из значений сигнала чистой несущей f(t) и сигнала восстановленной эталонной несущей f'(t).

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

1 Это изобретение относится к способу и аппаратуре для определения характеристик компонентов канала связи, особенно ретранслятора в спутнике связи, находящегося под нагрузкой. Характеристики канала связи могут изменяться в течение времени использования оборудования. Различные тесты могут быть осуществлены не только в начале, но также повторно во время работы, для проверки соответствия канала связи предварительно установленным параметрам. Обычно, эти тесты осуществляются без нормального трафика, т.е. без канала связи использованного для передачи сигнала связи. Этот сценарий будет объяснен более подробно в дальнейшем со ссылкой к спутникам связи, но без ограничения изобретения, описанного далее ниже, только этим применением, хотя это изобретение применимо в этой области. В спутнике связи канал связи обеспечивается ретранслятором спутника, содержащим несколько компонентов, таких как приемная антенна, входной демультиплексор, усилитель мощности, выходной мультиплексор и передающая антенна. Характеристики ретранслятора, такие как амплитудная характеристика и групповая задержка, измеряются не только в начале существования космического объекта на земле и после запуска на орбите, но и также во время существования. Эти измерения обычно осуществляются без нормального трафика на ретрансляторе, т.е. без сигнала полезной нагрузки, передаваемого к ретранслятору и ретранслируемого им. Необходимость выключения полезного сигнала во время орбитальных тестов представляет собой существенный недостаток не только для пользователя ретранслятора, поскольку связь прерывается, но также для оператора спутника, поскольку тесты должны выполняться ускоренным способом, чтобы прерывание было как можно более коротким. В некоторых случаях невозможно прервать связь через канал связи, так что компоненты этих каналов не могут быть тестированы после введения в эксплуатацию ретранслятора.US-A-4637017 относится к мониторингу входной мощности к ретранслятору системы спутниковой связи с множественным доступом с разделением по времени TDMA. В системахTDMA только одна несущая частота присутствует на входе усилителя на лампе бегущей волны, который может поэтому работать вблизи точки насыщения ЛБВ при отсутствии нелинейности и взаимной модуляции. Для изменения потери мощности на входе контролирующая станция передает пилотный сигнал немодулированной несущей в полосе частот усилителей. В защитное время между пакетами контролирующая станция измеряет неподавленный уровень пилотного сигнала, выдаваемый усилителем. Поскольку наземная станция передает немоду 002140 2 лированную несущую во время восстановления несущей, или модулированную несущую на частоте синхронизации во время восстановления синхронизации, контролирующая станция измеряет уровень подавленного пилотного сигнала,подавленного нелинейным взаимодействием пилотного сигнала и несущей. Величина подавления пилотного сигнала относится к потере мощности входа несущей, в предварительно измеренном или теоретически определенном отношении. Отношение несущей к подавленному шуму определяется измерением уровня несущей во время восстановления несущей, и путем измерения подавленного шума во время восстановления несущей или синхронизации через фильтр шума, настроенный вдали от любых передаваемых сигналов или результатов их взаимной модуляции.DE-A-3644175 описывает способ передачи через спутник данных и вспомогательной информации для управления каналом данных или сетью данных, соответственно. Вспомогательная информация передается как псевдошумовая последовательность, таким образом, что одна и та же частота может быть использована для передачи данных и передачи вспомогательной информации.US-A-5546421 описывает гибридную схему для расширения спектра с самокомпенсацией, используемую в коммуникационных станциях, соединенных с двунаправленным каналом ввода/вывода. Такая коммуникационная станция может быть, например, простым оконечным устройством телефонной линии. Гибридная схема определяется как многопортовый компонент, выводящий приходящий сигнал в соседний порт без влияния на другие порты. Это свойство называется "направленностью", при этом качество направленности определяется"развязкой". Максимум развязки достигается,когда канал двунаправленной передачи сигнала представляет импеданс для порта двунаправленных сигналов гибридной схемы, который согласуется с импедансом гибридной схемы.US-A-5546421 решает проблему, заключающуюся в том, что импеданс, представляемый двунаправленным каналом сигнала, может динамично изменяться в процессе работы. Поэтому в патенте предлагается использовать пилотный сигнал с расширенным спектром. Пилотный сигнал с расширенным спектром охватывает полосу пропускания информационного сигнала и отражается двунаправленным каналом сигнала. Пилотный сигнал детектируется по фазе, обрабатывается и подается на гибридную схему для минимизации величины сигнала передачи ответвленного к приемной схеме в режиме работы замкнутого контура. Целью настоящего изобретения является обеспечение способа и аппаратуры для определения характеристик компонентов канала связи,в частности, ретранслятора спутника, без необ 3 ходимости прерывания трафика через канал связи. Эта цель и другие цели достигаются способом для определения характеристик компонентов канала связи, который предназначен для передачи сигнала полезной нагрузки с предварительно определенным уровнем, содержащим: генерацию первого псевдошумового сигналаPN(t); модуляцию сигнала чистой несущей f(t) упомянутым первым сигналом псевдошумаPN(t), для генерирования сигнала модулированной ПШ чистой несущей s(t); передачу упомянутого сигнала модулированной ПШ чистой несущей s(t) через упомянутый канал связи с уровнем, ниже уровня упомянутого сигнала полезной нагрузки; прием сигнала приема s'(t),соответствующего упомянутому сигналу модулированной ПШ чистой несущей s(t) после прохождения через упомянутый канал связи; корреляцию упомянутого сигнала приема s'(t) упомянутым первым псевдошумовым сигналомPN(t), для генерирования сигнала восстановленной несущей f(t); и определение характеристик компонентов канала связи на основании сравнения упомянутого сигнала чистой несущей f(t) и упомянутого сигнала восстановленной несущейf'(t). Преимущественно, чтобы уровень упомянутого модулированного ПШ сигнала чистой несущей s(t) был бы, по меньшей мере, на 15 дБ,предпочтительно на 25 дБ или более, ниже уровня упомянутого сигнала полезной нагрузки. В дополнительном варианте реализации,упомянутый первый псевдошумовой сигналPN(t) является двоичной псевдошумовой последовательностью, генерируемой посредством регистра сдвига с обратной связью. Скорость передачи чипов упомянутого первого псевдошумового сигнала PN(t) меньше,чем 5 Мчип/с, и предпочтительно меньше или равна 2,5 Мчип/с. В дополнительном варианте реализации упомянутая корреляция упомянутого сигнала приема s'(t) и упомянутого первого псевдошумового сигнала PN(t) достигается путем задержки упомянутого первого псевдошумового сигнала PN(t) и умножения первого задержанного псевдошумового сигнала PN(t) и упомянутого сигнала приема s'(t). Для генерирования эталонного сигнала,способ согласно этому изобретению дополнительно содержит генерацию второго псевдошумового сигнала PN(t); модуляцию сигнала эталонной несущей fR(t) упомянутым вторым псевдошумовым сигналом PNR(t) для генерирования сигнала модулированной ПШ эталонной несущей SR(t); передачу упомянутого сигнала модулированной ПШ эталонной несущей SR(t) через упомянутый канал связи с уровнем ниже уровня упомянутого сигнала полезной нагрузки; прием эталонного сигнала приема SR'(t), соответствующего упомянутому сигналу модулированной 4 ПШ эталонной несущей SR(t) после прохождения через упомянутый канал связи; корреляцию упомянутого сигнала модулированной ПШ эталонной несущей SR(t) упомянутым вторым псевдошумовым сигналом PNR(t), для генерирования восстановленного сигнала эталонной несущей fR'(t); и определение характеристик компонентов канала связи также на основании сравнения упомянутого сигнала эталонной несущей fR(t) и упомянутого сигнала восстановленной несущей fR'(t). Преимущественно, чтобы уровень упомянутого сигнала модулированной ПШ эталонной несущей SR(t) был бы, по меньшей мере, на 15 дБ, предпочтительно на 25 дБ или более ниже уровня упомянутого сигнала полезной нагрузки. В дополнительном варианте реализации,упомянутый второй псевдошумовой сигналPNR(t) является двоичной псевдошумовой последовательностью, генерируемой предпочтительно посредством регистра сдвига с обратной связью. В дополнительном варианте реализации упомянутая корреляция упомянутого эталонного сигнала приема SR'(t) и упомянутого второго псевдошумового сигнала PNR(t) достигается путем задержки упомянутого второго псевдошумового сигнала PNR(t) и умножения задержанного второго псевдошумового сигнала РNR(t) и упомянутого эталонного сигнала приема SR'(t). Способ, согласно настоящему изобретению, как охарактеризовано выше, особенно применим, когда упомянутый канал связи является ретранслятором спутника связи. Упомянутый сигнал модулированной ПШ эталонной несущей SR(t) может быть передан через тот же ретранслятор спутника, но тогда упомянутый второй псевдошумовой сигнал PNR(t) не должен коррелироваться упомянутым псевдошумовым сигналом PN(t). Упомянутый сигнал модулированной ПШ эталонной несущей SR(t) может быть также передан через другой ретранслятор спутника. Характеристиками упомянутого канала связи могут быть групповая задержка и амплитудная характеристика. Вышеописанные цели и другие цели достигаются также с помощью устройства для определения характеристик компонентов канала связи, который предназначен для передачи сигнала полезной нагрузки с предварительно определенным уровнем, содержащей средство генерации первого псевдошумового сигнала для генерации псевдошумового сигнала PN(t); первое средство модуляции для модуляции сигнала чистой несущей f(t) упомянутым первым псевдошумовым сигналом PN(t), для генерирования сигнала модулированной ПШ чистой несущейs(t); средство передачи для передачи упомянутого сигнала модулированной ПШ чистой несущей s(t) через упомянутый канал связи с 5 уровнем, ниже уровня упомянутого сигнала полезной нагрузки; средство приема для приема сигнала приема s'(t), соответствующего упомянутому сигналу модулированной ПШ чистой несущей s(t) после прохождения через упомянутый канал связи; и первое средство корреляции для корреляции упомянутого сигнала приемаPN(t), для генерирования сигнала восстановленной несущей f(t). Преимущественно, чтобы уровень упомянутого сигнала модулированной ПШ чистой несущей s(t) был бы, по меньшей мере, на 15 дБ,предпочтительно на 25 дБ или более ниже уровня упомянутого сигнала полезной нагрузки. В дополнительном варианте реализации упомянутое средство генерации первого псевдошумового сигнала является сдвиговым регистром с обратной связью. Скорость передачи чипов упомянутого первого псевдошумового сигнала PN(t) меньше,чем 5 Мчип/с, а предпочтительно меньше или равна 2,5 Мчип/с. В дополнительном варианте реализации вышеописанное устройство содержит первое средство задержки упомянутого первого псевдошумового сигнала PN(t). Для получения эталонного сигнала, вышеописанное устройство дополнительно содержит: средство генерации второго псевдошумового сигнала для генерации второго псевдошумового сигнала PNR(t); второе средство модуляции для модуляции сигнала эталонной несущей fR(t) упомянутым вторым псевдошумовым сигналомPNR(t), для генерирования сигнала модулированной ПШ эталонной несущей SR(t); средство передачи для передачи упомянутого сигнала модулированной ПШ эталонной несущей SR(t) через упомянутый канал связи с уровнем ниже уровня упомянутого сигнала полезной нагрузки; средство приема для приема эталонного сигнала приема SR'(t), соответствующего упомянутому сигналу модулированной ПШ эталонной несущей SR(t) после прохождения через упомянутый канал связи; и второе средство корреляции для корреляции упомянутого эталонного сигнала приема SR'(t) упомянутым вторым псевдошумовым сигналом PNR(t), для генерирования восстановленного сигнала эталонной несущей fR'(t). Преимущественно, чтобы уровень упомянутого сигнала модулированной ПШ эталонной несущей s(t) был бы, по меньшей мере, на 15 дБ,предпочтительно на 25 дБ или более, ниже уровня упомянутого сигнала полезной нагрузки. В дополнительном варианте реализации упомянутое средство генерации второго псевдошумового сигнала является сдвиговым регистром с обратной связью. В дополнительном варианте реализации вышеописанное устройство содержит второе средство задержки для задержки упомянутого второго псевдошумового сигнала PNR(t). 6 В качестве заключения, для определения характеристик компонентов канала связи, например, ретранслятора в спутнике связи, сигнал чистой несущей частоты f(t) модулируется псевдошумовым сигналом PN(t) и передается через канал связи с уровнем, ниже уровня сигнала полезной нагрузки, который одновременно передается через канал связи. Принятый сигналs'(t) коррелируется тем же псевдошумовым сигналом PN(t), для получения сигнала восстановленной несущей f'(t). Сигнал чистой несущейf(t) и сигнал восстановленной несущей f'(t) используются совместно для определения желаемой характеристики. Поскольку сигнал модулированной ПШ чистой несущей s(t) передается с низким уровнем, возможно выполнить измерения без выключения сигнала полезной нагрузки. Наиболее значительным преимуществом способа и аппаратуры согласно изобретению,является то, что нет необходимости выключать сигнал полезной нагрузки для выполнения измерений. Это значительно ограничивает время простоя, требуемое для обслуживания и проверки канала связи, и таким образом увеличивает возможность использования. Другое очень важное преимущество заключается в том, что этим способом и этой аппаратурой возможно измерять характеристики компонентов канала связи в реальных условиях. Например, в ретрансляторе спутника фильтрыIMUX и OMUX являются волноводными фильтрами, и характеристики этих фильтров изменяются с температурой. Обычно, фильтры не одинаково нагреваются во время работы, а нагреваются в зависимости от сигнала полезной нагрузки. Когда сигнал полезной нагрузки выключен, распределение температуры изменяется по сравнению с нормальной работой, даже если проверочные сигналы обеспечивают определенную мощность для нагревания фильтров. Таким образом, традиционными способами характеристики не могут быть определены в условиях,существующих в канале связи под нагрузкой. Кроме того, в предложенном способе спектральная плотность мощности измерительного сигнала значительно меньше, чем спектральная плотность мощности сигнала полезной нагрузки, так что возможно характеризовать режим работы канала связи в наиболее реальных условиях. Дополнительным преимуществом этого изобретения является то, что в случае спутникового канала связи частота преобразования канала земля-спутник/канал спутник-земля может быть измерена без прерывания сигнала полезной нагрузки и одновременно с другими измерениями. В дальнейшем воплощение этого изобретения будет описано более подробно и со ссылкой к следующим чертежам: фиг. 1 показывает схематическое изображение ретранслятора спутника связи; 7 фиг. 2 показывает схематическое изображение первого варианта реализации устройства согласно изобретению; фиг. 3 а и 3b показывают графики, представляющие результат измерения; фиг. 4 показывает схематическое изображение второго варианта реализации устройства согласно изобретению. С целью описания варианта реализации изобретения, фиг. 1 показывает компоненты ретранслятора в спутнике связи в качестве примера канала связи. Ретранслятор спутника связи содержит приемную антенну 1 для приема сигнала земляспутник, направленного от наземной станции(не показана). Выходной сигнал упомянутой приемной антенны 1 подается к входному демультиплексору (IMUX) 3 после частотного преобразования в преобразователе 2 частоты. Упомянутый входной демультиплексор 3 содержит несколько первых фильтров от 4-1 до 4-n для разделения отдельных сигналов в сигнале от антенны. Обычно, один фильтр предназначен для каждого сигнала, отделенного от других сигналов, принятых через упомянутую приемную антенну 1, и соответствует каналу связи, n выходных сигналов упомянутого входного демультиплексора 3 подаются к соответствующему количеству усилителей большой мощности от 5-1 до 5-n, в каждом из которых используется лампа бегущей волны (ЛБВ) для усиления выходных сигналов упомянутого входного демультиплексора 3. Поскольку каждый из упомянутых усилителей большой мощности работает в его точке насыщения, множество сигналов сформируют результаты взаимной модуляции и искажение сигналов. Выходные сигналы усилителей пропускаются через вторые фильтры от 6-1 до 6-n, которые являются частью выходного мультиплексора (OMUX) 7, объединяющего n выходных сигналов усилителей. Выходной сигнал упомянутого выходного мультиплексора 7 подается к передающей антенне 8 для передачи к желаемой области на землю. Поскольку фильтры, предусмотренные во входном демультиплексоре (IMUX) 3 и выходном мультиплексоре (OMUX) 7 имеют большое влияние на характеристику ретранслятора, способ согласно этому изобретению будет раскрыт относительно измерения двух специфических характеристик, а именно, амплитудной характеристики и групповой задержки этих компонентов ретранслятора канала связи, причем способ согласно изобретению предназначен для этого применения. Однако те же или другие характеристики других компонентов канала связи могут быть определены с помощью представленного способа и аппаратуры в соответствии с изобретением. Согласно этому изобретению, в наземной станции, как показано на фиг. 2, псевдошумовой сигнал PN(t) генерируется посредством средства 8 9 генерации псевдошумового сигнала, например, регистра сдвига с обратной связью или устройства памяти, в котором хранится последовательность значений псевдошумового сигнала. Псевдошумовой сигнал PN(t) имеет очень крутую функцию автокорреляции при нулевой задержке. Это позволяет определять задержку по времени между локально генерированным псевдошумовым сигналом PN(t) и принятым сигналом, который задерживается благодаря времени распространения. Сигнал чистой несущей f(t), имеющий переменную частоту, которая изменяется, как объясняется далее ниже, модулируется упомянутым псевдошумовым сигналом PN(t) посредством первого умножителя 10 для формирования сигнала модулированной ПШ чистой несущей s(t)=PN(t) x f(t). Скорость передачи чипов псевдошумового сигнала PN(t),которая определяет ширину полосы пропускания сигнала, выбрана таким образом, что ширина полосы пропускания сигнала модулированной ПШ чистой несущей s(t) узка по сравнению с ожидаемыми пиками в групповой задержке канала связи. Обычно, скорость чипов псевдошумового сигнала может быть выбрана меньше,чем 5 Мчип/с. Сигнал модулированной ПШ чистой несущей s(t) подается к преобразователю с повышением частоты 11 и через усилитель большой мощности 12 к антенне 13, которая передает сигнал модулированной ПШ чистой несущейs(t) к проверяемому ретранслятору спутника связи. Однако с точки зрения пользователя, передающего сигнал полезной нагрузки к спутнику, ретранслятор остается доступным во время теста, и может постоянно обеспечиваться сигналом полезной нагрузки. В соответствии с изобретением, уровень передаваемого сигнала модулированной ПШ чистой несущей s(t) значительно ниже уровня сигнала полезной нагрузки, например, примерно на 15 до 25 дБ или более, таким образом сигнал полезной нагрузки заметно не искажается. По этой причине, сигнал модулированной ПШ чистой несущей s(t) может передаваться в то время,пока канал связи находится в использовании,т.е. одновременно с сигналом полезной нагрузки, передаваемым к ретранслятору от той же или другой наземной станции. Частота сигнала чистой несущей f(t) изменяется так, что она колеблется от самой низкой до самой высокой частоты полосы пропускания фильтров в ретрансляторе спутника или любого другого компонента общего проверяемого канала связи. Сигнал модулированной ПШ чистой несущей s(t) имеет узкую полосу пропускания благодаря псевдошумовому сигналу PN(t), так что амплитудная характеристика и групповая задержка канала связи могут быть определены на выбранных дискретных частотах, как будет описано далее. 9 В этом варианте реализации изобретения антенна 13 также используется для приема сигнала,ретранслированного ретранслятором спутника, другими словами, сигнала, который проходит через канал связи. Выходной сигнал антенны 13 пропускается через преобразователь с понижением частоты 14, для получения сигнала приема s'(t), который подается ко второму умножителю 15, принимающему также тот же самый, но задержанный псевдошумовой сигналPN(t). Задержка генерируется с помощью средства 16 задержки, которое устанавливается так,что выходной сигнал второго умножителя 15 становится максимальным. Таким образом, приемный сигнал s'(t) умножается, другими словами, коррелируется точно тем же псевдошумовым сигналом PN(t), который был использован для генерации сигнала модулированной ПШ чистой несущей s(t), и получается сигнал восстановленной несущей f'(t), который только задерживается и ослабляется по сравнению с сигналом чистой несущей f(t). Таким образом, амплитудная характеристика, которая соответствует затуханию сигнала восстановленной несущей f'(t), и групповая задержка, которая соответствует задержке сигнала восстановленной несущей f'(t) ретранслятора спутника, как примера обычного канала связи, могут быть легко определены. Время прохождения узкополосного сигнала на его центральной частоте соответствует групповой задержке фильтров, если фаза может быть линейно аппроксимирована в полосе пропускания сигнала. Скорость передачи чипов сигнала ПШ определяется соответствующим образом. Что касается спутников связи, существенно определять амплитудную характеристику и групповую задержку по полосе пропускания ретранслятора только относительно амплитудной характеристики и групповой задержки на центральной частоте полосы пропускания. Поэтому существенно задержать псевдошумовой сигнал PN(t) так, чтобы амплитуда сигнала восстановленной несущей f(t) стала максимальной,и вычесть амплитуду и задержку на центральной частоте из амплитуды и задержки на любой другой частоте в полосе пропускания, соответственно. Фиг. 3 а и 3b показывают типовой результат измерения для амплитудной характеристики(фиг. 3 а) и групповой задержки (фиг. 3b), полученный способом в соответствии с изобретением. В случае спутникового канала связи, т.е. ретранслятора, следует отметить, что во время измерений из-за перемещений спутника расстояние до спутника может изменяться. Также во время измерений, из-за атмосферных явлений, затухание тракта между наземной станцией и спутником может изменяться. Поскольку в вышеупомянутом варианте реализации амплитудная характеристика и групповая задержка 10 определяются вычитанием амплитудной характеристики и групповой задержки на центральной частоте из соответствующих значений на других дискретных частотах, может возникнуть погрешность благодаря ранее упоминаемым перемещениям спутника и атмосферным явлениям, или другим воздействиям. Как показано на фиг. 4, эталонный сигналSR(t) может быть использован для компенсирования ранее упомянутой погрешности измерения. На фиг. 4 те же ссылочные обозначения использованы для тех частей, которые уже были описаны выше, и дается ссылка к вышеприведенному описанию этих частей. Эталонный сигнал SR(t) генерируется посредством третьего умножителя 18, который принимает второй псевдошумовой сигнал РNR(t), который не коррелируется первым псевдошумовым сигналомPN(t) и который генерируется вторым генератором 17 псевдошума, и сигнала эталонной несущей fR(t), который может быть расположен на фиксированной частоте где-либо в полосе пропускания того же ретранслятора, или в полосе пропускания другого ретранслятора на том же спутнике, имеющем другую центральную частоту. Как в вышеприведенном варианте реализации, сигнал модулированной ПШ эталонной несущей SR(t) передается к спутнику, а эталонный сигнал приема SR'(t) умножается на второй псевдошумовой сигнал РNR(t), для получения восстановленного эталонного сигнала fR'(t). В то время как измерительный сигнал колеблется по частоте по полосе пропускания ретранслятора,частота сигнала эталонной несущей fR(t) остается на фиксированной частоте. Поэтому, может быть получена скорректированная амплитудная характеристика и групповая задержка канала связи путем вычитания значения эталонного сигнала из значений измеренных сигналов в соответствующее время. Вариант описанного измерения групповой задержки состоит в измерении фазы восстановленной несущей модулированного ПШ сигнала на определенной частоте, очень близкой к первой частоте, возможно аппроксимировать групповую задержку на частоте, расположенной в середине между обеими измеренными частотами, путем вычисления разности фаз и деления на разность частот. Выше рассматривались только псевдошумовые сигналы, т.к. эти сигналы могут быть генерированы сравнительно легко. Однако в способе и устройстве в соответствии с изобретением могут быть использованы сигналы действительного шума. Свойства действительных и псевдошумовых сигналов хорошо известны специалистам и описаны, например, у Бернарда Скляра, "Цифровая связь - Фундаментальные исследования и применения", Прентис Холл,1988 г. ("Digital Communications - Fundamentals 11 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ определения характеристик компонентов канала связи, предназначенный для передачи сигнала полезной нагрузки с предварительно определенным уровнем, содержащий следующие операции: генерацию первого псевдошумового сигнала PN(t),модуляцию сигнала чистой несущей f(t) упомянутым первым псевдошумовым сигналомPN(t) для генерирования сигнала модулирования ПШ чистой несущей s(t),передачу упомянутого сигнала модулированной ПШ чистой несущей s(t) одновременно с сигналом полезной нагрузки через упомянутый канал связи с уровнем, ниже уровня упомянутого сигнала полезной нагрузки,прием сигнала s'(t), соответствующего упомянутому сигналу модулированной ПШ чистой несущей s(t), после прохождения через упомянутый канал связи,корреляцию упомянутого сигнала приемаs'(t) упомянутым первым псевдошумовым сигналом PN(t), для генерирования сигнала восстановленной несущей f'(t) и определение амплитудной характеристики и групповой задержки канала связи на выбранных дискретных частотах путем сравнения указанного сигнала чистой несущей f(t) и указанного сигнала восстановленной несущей f'(t). 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигнал модулированной ПШ чистой несущейs(t) имеет узкую полосу пропускания, так что время прохождения сигнала модулированной ПШ чистой несущей s(t) соответствует групповой задержке на его центральной частоте. 3. Способ по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что затухание сигнала восстановленной несущей f'(t) соответствует амплитудной характеристике канала связи. 4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что упомянутая корреляция упомянутого сигнала приема s'(t) и упомянутого первого псевдошумового сигнала PN(t) достигается задержкой упомянутого первого псевдошумового сигнала PN(t) и умножением задержанного первого псевдошумового сигнала PN(t) и упомянутого сигнала приема s'(t). 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что псевдошумовой сигнал PN(t) задерживается таким образом, что амплитуда сигнала восстановленной несущей f'(t) становится максимальной. 6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что амплитудная характеристика и групповая задержка определяются по полосе пропускания канала связи относительно амплитудной характеристики и групповой задержки на центральной частоте полосы пропускания. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что амплитуду и задержку на центральной частоте 12 вычитают из амплитуды и задержки на любой другой частоте в полосе пропускания. 8. Способ по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что дополнительно содержит следующие операции:- генерацию второго псевдошумового сигнала PNR(t),- модуляцию сигнала эталонной несущейfR(t) упомянутым вторым псевдошумовым сигналом PNR(t) для генерирования сигнала модулированной ПШ эталонной несущей SR(t),- передачу упомянутого сигнала модулированной ПШ эталонной несущей SR(t) одновременно с сигналом полезной нагрузки через упомянутый канал связи с уровнем, ниже уровня упомянутого сигнала полезной нагрузки,- прием эталонного сигнала приема SR'(t),соответствующего упомянутому сигналу модулированной ПШ эталонной несущей SR(t) после прохождения через упомянутый канал связи,- корреляцию упомянутого эталонного сигнала приема SR'(t) упомянутым вторым псевдошумовым сигналом PNR(t) для генерирования сигнала восстановленной эталонной несущей- определение амплитудной характеристики и групповой задержки канала связи на выбранных дискретных частотах, а также путем сравнения упомянутого сигнала эталонной несущей fR(t) и упомянутого сигнала восстановленной эталонной несущей fR'(t). 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что скорректированная амплитудная характеристика и скорректированная групповая задержка канала связи получаются путем вычитания значений сигнала эталонной несущей fR(t) и сигнала восстановленной эталонной несущей fR'(t) из значений сигнала чистой несущей f(t) и сигнала восстановленной эталонной несущей f(t). 10. Устройство для определения характеристик компонентов канала связи, предназначенное для передачи сигнала полезной нагрузки с предварительно определенным уровнем, содержащее- средства генерации первого псевдошумового сигнала PN(t),- средства модуляции сигнала чистой несущей f(t) упомянутым первым псевдошумовым сигналом PN(t) для генерирования сигнала модулированной ПШ чистой несущей s(t),- средства передачи сигнала модулированной ПШ чистой несущей s(t) одновременно с указанным сигналом полезной нагрузки через упомянутый канал связи с уровнем, ниже уровня упомянутого сигнала полезной нагрузки,- средства приема сигнала приема s'(t), соответствующего упомянутому сигналу модулированной ПШ чистой несущей s(t), после прохождения через упомянутый канал связи,- средства корреляции упомянутого сигнала приема s'(t) упомянутым первым псевдошу 13 мовым сигналом PN(t) для генерирования сигнала восстановленной несущей f'(t) и- средства определения амплитудной характеристики и групповой задержки канала связи на выбранных дискретных частотах путем сравнения упомянутого сигнала чистой несущейf(t) и упомянутого сигнала восстановленной несущей f'(t). 11. Устройство по п.10, отличающееся тем,что сигнал модулированной ПШ чистой несущей s(t) имеет узкую полосу пропускания, так что время прохождения сигнала модулированной ПШ чистой несущей s(t) соответствует групповой задержке на его центральной частоте. 12. Устройство по одному из пп.10 или 11,отличающееся тем, что затухание сигнала восстановленной несущей f'(t) соответствует амплитудной характеристике канала связи. 13. Устройство по одному из пп.10-12, отличающееся тем, что упомянутое средство корреляции содержит средство задержки для задержки упомянутого первого псевдошумового сигнала PN(t) и средство умножения для умножения задержанного первого псевдошумового сигнала PN(t) и упомянутого сигнала приемаs'(t). 14. Устройство по п.13, отличающееся тем,что время задержки упомянутого средства задержки является таким, что амплитуда сигнала восстановленной несущей f'(t) становится максимальной. 15. Устройство по одному из пп.10-14, отличающееся тем, что амплитудная характеристика и групповая задержка определяются по полосе пропускания канала связи относительно амплитудной характеристики и групповой задержки на центральной частоте полосы пропускания. 16. Устройство по п.15, отличающееся тем,что амплитуду и задержку на центральной час тоте вычитают из амплитуды и задержки на любой другой частоте в полосе пропускания. 17. Устройство по одному из пп.10-16, отличающееся тем, что дополнительно содержит средства генерации второго псевдошумового сигнала РNR(t),средства модуляции сигнала эталонной несущей fR(t) упомянутым вторым псевдошумовым сигналом РNR(t) для генерирования сигнала модулированной ПШ эталонной несущей SR(t),средства передачи упомянутого сигнала модулированной ПШ эталонной несущей SR(t) одновременно с упомянутым сигналом полезной нагрузки через упомянутый канал связи с уровнем, ниже уровня упомянутого сигнала полезной нагрузки,средства приема эталонного сигнала приема SR(t), соответствующего упомянутому сигналу модулированной ПШ эталонной несущейSR(t) после прохождения через упомянутый канал связи, средства корреляции упомянутого эталонного сигнала приема SR '(t) упомянутым вторым псевдошумовым сигналом РNR(t) для генерирования сигнала восстановленной эталонной несущей fR'(t) и средства определения амплитудной характеристики и групповой задержки канала связи на выбранных дискретных частотах, путем сравнения упомянутого сигнала эталонной несущей fR(t) и упомянутого сигнала восстановленной несущей fR'(t). 18. Устройство по п.17, отличающееся тем,что скорректированная амплитудная характеристика и скорректированная групповая задержка канала связи получаются путем вычитания значений сигнала эталонной несущей fR(t) и сигнала восстановленной эталонной несущей fR'(t) из значений сигнала чистой несущей f(t) и сигнала восстановленной эталонной несущей f'(t).

МПК / Метки

МПК: H04B 17/00

Метки: компонентов, определения, канала, характеристик, нагрузкой, способ, связи, устройство

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/9-2140-sposob-i-ustrojjstvo-dlya-opredeleniya-harakteristik-komponentov-kanala-svyazi-pod-nagruzkojj.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и устройство для определения характеристик компонентов канала связи под нагрузкой</a>

Похожие патенты