FI97581B - Vastaanotin ja menetelmä hajotuskoodien generoimiseksi vastaanottimessa - Google Patents

Description

97581

Vastaanotin ja menetelmä hajotuskoodien generoimiseksi vastaanottimessa

Keksinnön kohteena on vastaanotin, tarkoitettu käy-5 tettäväksi järjestelmässä, jossa siirrettävä signaali on kerrottu kullekin yhteydelle ominaisella koodisekvenssil-lä, ja joka vastaanotin käsittää välineet kanavan estimoi-miseksi, ja yhden tai useampia demodulaattorivälineitä, sekä välineet demodulaattorivälineiltä saatavien signaali-10 en yhdistämiseksi.

Keksinnön kohteena on edelleen menetelmä hajotuskoodien generoimiseksi vastaanottimessa, jossa menetelmässä siirrettävä signaali on kerrottu kullekin yhteydelle ominaisella koodisekvenssillä, ja jossa vastaanottimessa vas-15 taanotetusta lähetteestä etsitään halutulla koodilla lähetettyjä signaalikomponentteja ja mitataan niiden vaiheita korreloimalla vastaanotettua lähetettä vastaanottimessa generoidun koodisekvenssin kanssa.

Keksinnön mukaista vastaanotinta ja menetelmää voi-20 daan soveltaa erityisesti koodijakomonikäyttömenetelmää hyödyntävässä solukkoradioj ärj estelmässä.

Koodijakomonikäyttö eli CDMA (Code Division Multiple Access) on hajaspektritekniikkaan perustuva monikäyttömenetelmä, jota on viime aikoina ryhdytty soveltamaan soluk-25 koradiojärjestelmissä aiempien FDMA:n ja TDMA:n ohella.

CDMA:11a on useita etuja verrattuna aiempiin menetelmiin, kuten esimerkiksi spektritehokkuus ja taajuussuunnittelun • yksinkertaisuus.

• il · CDMA-menetelmässä käyttäjän kapeakaistainen datasig-30 naali kerrotaan datasignaalia huomattavasti laajakaistai semmalla hajotuskoodilla suhteellisen laajalle kaistalle.

« · · ;** Tunnetuissa koejärjestelmissä käytettyjä kaistanleveyksiä on esimerkiksi 1,25 MHz, 2,5 MHz sekä 25 MHz. Kertomisen yhteydessä datasignaali leviää koko käytettävälle kaistal-35 le. Kaikki käyttäjät lähettävät samaa taajuuskaistaa käyt- 2 97581 täen samanaikaisesti. Kullakin tukiaseman ja liikkuvan aseman välisellä yhteydellä käytetään omaa hajotuskoodia, ja käyttäjien signaalit pystytään erottamaan toisistaan vastaanottimissa kunkin käyttäjän hajotuskoodin perusteel-5 la.

CDMA-vastaanotin käsittää välineet, jotka voidaan toteuttaa esimerkiksi korrelaattoreilla tai sovitetuilla suodattimilla, tahdistua haluttuun signaaliin, joka tunnistetaan hajotuskoodin perusteella. Datasignaali palaute-10 taan vastaanottimessa alkuperäiselle kaistalle kertomalla se uudestaan samalla hajotuskoodilla kuin lähetysvaihees-sa. Ne signaalit, jotka on kerrottu jollain toisella hajotuskoodilla, eivät ideaalisessa tapauksessa korreloi ja palaudu kapealle kaistalle. Täten ne näkyvät kohinana ha-15 lutun signaalin kannalta. Järjestelmän hajotuskoodit pyri tään valitsemaan siten, että ne olisivat keskenään korre-loimattomia eli ortogonaalisia.

Tyypillisessä matkapuhelinympäristössä tukiaseman ja liikkuvan aseman väliset signaalit etenevät useaa reittiä 20 lähettimen ja vastaanottimen välillä. Tämä monitie-etene- minen aiheutuu pääosin signaalin heijastumisista ympäröivistä pinnoista. Eri reittejä kulkeneet signaalit saapuvat vastaanottimeen eri aikoina erilaisen kulkuaikaviiveen takia. CDMA poikkeaa perinteisistä FDMA:sta ja TDMA:sta sii-25 nä, että monitie-etenemistä voidaan käyttää hyväksi sig-: : naalin vastaanotossa. Eräs vaihtoehto toteuttaa CDMA-vas- taanotin on käyttää esimerkiksi ns. rake-vastaanotinta, • · · : joka muodostuu yhdestä tai useammasta rake-haarasta. Kukin • 1 · 1 haara on itsenäinen vastaanotinyksikkö, jonka tehtävänä on 30 koostaa ja demoduloida yksi vastaanotettu signaalikompo-. nentti. Kukin rake-haara voidaan ohjata tahdistumaan eri “· kautta edenneeseen signaalikomponenttiin ja perinteisessä CDMA-vastaanottimessa vastaanotinhaarojen signaalit yhdistetään edullisesti, esimerkiksi koherentisti, jolloin saa-35 daan hyvätasoinen signaali. Vastaanotinhaarojen vastaanot- 3 97581 tamat signaalikomponentit voivat olla lähetetyt yhdestä tai makrodiversiteettitapauksessa useammasta tukiasemasta. Rake-haaran toteutusta on tarkemmin selostettu viitteessä G. Cooper, C. McGillem: Modern Communications And Spread 5 Spectrum, McGraw-Hill, New York 1986, luku 12.

Matkapuhelinverkkosovelluksissa on pitkien hajotus-koodien käytössä monia etuja. Hajotuskoodin riittävä pituus mahdollistaa lähes äärettömän määrän erilaisia koodi-sekvenssejä (joilla siis eri käyttäjien signaalit erote-10 taan toisistaan) , helpon salausalgoritmien soveltamisen ja saman pitkän koodin erivaiheisen käytön synkronisissa verkoissa. Pitkien koodien käytön yhteydessä ei myöskään ole käytännön rajoitusta viivehajeen suuruudelle.

Pitkien koodien käyttäminen on tähän asti kuitenkin 15 ollut vaikeaa, koska niiden käyttöön liittyy joukko ongelmia. Koodien etsintäajoista saattaa tulla pitkiä, jolloin synkronisoituminen on hidasta. Pitkiä koodeja käytettäessä on verkon tyypillisesti oltava synkroninen. Vastaanottimen on lisäksi ilmaistava signaali osittaiskorrellaatiotulok-20 sesta, mikä ei tuota ideaalista tulosta. RAKE-vastaanotti-messa ongelmia voi esiintyä koodien etsinnässä, impulssi-vasteen mittauksessa, rake-haarojen aktivoinnissa vastaanottamaan eri signaalikomponentteja, koodinseurannassa sekä lähetin- ja vastaanotinsuuntien synkronisuudessa. Esimerk-25 kinä järjestelmästä, jossa käytetään pitkiä koodeja ja jossa yllä mainittuja ongelmia esiintyy, on IS-95 standar-diehdotus, joka otetaan tähän viitteeksi.

• · · 1

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena onkin toteut- • I · · taa pitkien koodien käyttö erityisesti rake-vastaanotti-30 messa siten, että koodien generointi ja synkronisuus eri vastaanotinlohkojen kesken on hallittavissa.

Γ** Tämä saavutetaan johdannossa esitetyn tyyppisellä vastaanottimella, jolle on tunnusomaista, että vastaanotin käsittää joukon välineitä koodisekvenssin generoimiseksi, 35 joista ensimmäiset välineet tuottavat muuttuvassa vaihees- 4 97581 sa olevaa koodisekvenssiä, ja toiset välineet, joita on ainakin yksi, tuottavat koodisekvenssiä, jonka vaihe toimii referenssinä ensimmäisille välineille.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, 5 että halutulla koodilla kerrotun lähetteen eri signaali-komponenttien etsinnässä ja niiden vaiheiden mittauksessa hyödynnetään ainakin kahta koodigeneraattoria siten, että ensimmäinen koodigeneraattori tuottaa muuttuvavaiheista koodisekvenssiä, ja toinen koodigeneraattori tuottaa koo-10 disekvenssiä, jonka vaihe kiinnitetään johonkin havaittuun signaalikomponenttiin.

Keksinnön mukaisessa vastaanottimessa on aina tiedossa yhteinen ajoitus, eli referenssi koodigeneraattorin vaihe, riippumatta vastaanottotilanteesta, eli siitä onko 15 vastaanotin etsinnässä, impulssivasteen mittauksessa vai demoduloinnissa. Muuttuvavaiheisen koodigeneraattorin koo-divaiheen muutoksista ei tarvitse pitää kirjaa. Koodin seuranta voi muuttaa generaattorin vaihetta siten, että signaalitaso maksimoituu ilman, että muutoksista tarvitsee 20 informoida vastaanottimen muita osia.

Keksinnön mukaisessa vastaanottimessa rake-haarojen aktivoinnissa riittää, että demodulointihaaralle kerrotaan halutun komponentin vaiheen ero referenssivaiheeseen nähden. Tällöin siirrettävän informaation määrä on muutama 25 bitti. Esimerkiksi IS-95 standardissa rake-haaralle tulisi : kertoa koko generaattorin tila, eli siirtorekisterin si- .***; sältö, joka tarkoittaa 42 bittiä pitkää viestiä tai sopi- : .·. vaa väylää tiedon siirtämistä varten.

« · ·

Seuraavassa keksintöä selitetään tarkemmin viitaten 30 oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, joissa kuvio 1 havainnollistaa osaa eräästä solukkoradio-järjestelmästä, jossa keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa, kuvio 2 havainnollistaa tarkemmin tukiaseman ja ti-35 laajapäätelaitteen välistä yhteyttä,

II

5 97581 kuvio 3 esittää esimerkkiä radioyhteydelle tyypillisesti impulssivasteesta, kuvio 4 havainnollistaa esimerkkiä eräästä keksinnön mukaisesta vastaanottimesta lohkokaaviotasolla, 5 kuvio 5 havainnollistaa tarkemmin esimerkkiä eräästä keksinnön edullisen toteutusmuodon mukaisesta vastaanottimesta lohkokaaviotasolla, kuvio 6 havainnollistaa tarkemmin toista esimerkkiä eräästä keksinnön mukaisesta vastaanottimesta lohkokaavio-10 tasolla, kuvio 7 havainnollistaa erästä mahdollista tapaa generoida hajotuskoodeja, kuvio 8 esittää koodisekvenssin jakoa eri korrel-laattoreille ja 15 kuvio 9 havainnollistaa impulssivasteen mittausta ajoituskaaavion avulla.

Kuviossa 1 havainnollistetaan osaa eräästä solukko-radiojärjestelmästä, jossa keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa. Järjestelmä käsittää tukiaseman 10, joka 20 on kaksisuuntaisessa yhteydessä 11 - 13 tilaajapäätelait- teisiin 14 - 16. Kullakin yhteydellä on tyypillisesti käytössä oma hajotuskoodinsa, jolla lähetettävä informaatio on kerrottu ja täten hajoitettu leveälle taajuuskaistalle.

Hajotuskoodin perusteella vastaanottimet kykenevät erotta-25 maan halutun signaalin muiden samalla taajuuskaistalla lä-hetettyjen signaalien joukosta. Keksinnön mukaista mene- • · «· : telmää voidaan soveltaa, ja keksinnön mukaista vastaan- : otinratkaisua hyödyntää sekä päätelaitteessa että tukiase- • t · · ;*j': massa.

30 Kuvio 2 havainnollistaa tarkemmin päätelaitteen ja tukiaseman välistä yhteyttä siirtosuunnassa päätelaitteel-ta 14 tukiasemalle 10. Kuten aiemmin on selostettu, tyy- • · · pillisessä solukkoradioympäristössä päätelaitteen ja tukiaseman väliset signaalit etenevät useaa eri reittiä lähet-35 timestä vastaanottimeen välillä. Tämä monitie-eteneminen 6 97581 aiheutuu siis pääosin signaalin heijastumisista ympäröivistä pinnoista. Kuviossa on esitetty päätelaitteen 14 signaalin eteneminen kolmea eri reittiä 20a - 20c tukiase-mavastaanottimeen. Koska kyseiset signaalit, joita jatkos-5 sa kutsutaan signaalikomponenteiksi, ovat edenneet eri pituista reittiä lähettimen ja vastaanottimen välillä, ne saapuvat vastaanottimeen hieman eri aikoina ja eri vaihei-sina. Tätä havainnollistaa kuvio 3, jossa on esitetty esimerkinomaisesti radiokanavan impulssivaste. Mainitut kolme 10 signaalikomponenttia näkyvät impulssivasteessa huippuina 30 - 32, jotka ovat eriaikaisia. CDMA-vastaanottimen tehtävänä on mitata impulssivaste, eli löytää lähetetyn signaalin eri signaalikomponentit tietyn viiveikkunan sisällä, tahdistua ja demoduloida halutut signaalikomponentit 15 ja yhdistää demoduloidut signaalit edullisesti.

Kuvio 4 havainnollistaa yleisesti esimerkkiä eräästä keksinnön mukaisesta vastaanottimesta lohkokaaviotasolla. Keksinnön mukainen vastaanotin käsittää antennin 40, jolla vastaanotetut signaalit viedään radiotaajuusosille 41, 20 joissa signaali muunnetaan välitaajuudelle. Radiotaajuus-osilta 41 signaali viedään edelleen muunninvälineille 42, joissa vastaanotettu analoginen signaali muunnetaan digitaaliseen muotoon. Kuvatut radiotaajuusosat 41 ja muunnin-välineet 42 voidaan toteuttaa tunnetuilla tavoilla. Vas-.25 taanotin käsittää edelleen rake-vastaanotinlohkon 43, jos- : sa vastaanotettu signaali demoduloidaan sekä välineet 45 .··*. signaalin dekoodaamiseksi.

• · · ; .·. Rake-vastaanotinlohko 43 käsittää kanavaestimointi- • · · ΊΙ.’ välineet 44, joukon demodulaattori- eli rakehaaroja 46a - • · · ‘ 30 46c sekä välineet 47 demoduloitujen signaalien yhdistämi seksi edullisesti. Kanavaestimointivälineiden 44 tehtävänä • · · *.i.* on suorittaa vastaanotetusta signaalista halutulla hajo- • « · : ' : tuskoodilla lähetettyjen signaalien etsintä ja alkusynkro- nisointi sekä kanavan impulssivasteen mittaus, eli halu-35 tulla hajotuskoodilla kerrotun signaalin eri signaalikom- - 97581 7 ponenttien etsintä ja mittaus tietyn viiveikkunan sisällä. Kanavaestimointilohkon 44 tekemien mittausten perusteella aktivoidaan rakehaarat 46a - 46c vastaanottamaan kukin omaa signaalikomponenttiaan. Tyypillisesti demodulointia 5 varten valitaan voimakkaimmat signaalikomponentit. Tilaa- japäätelaitevastaanottimen ollessa kyseessä kanavaesti-mointivälineiden 44 tehtävänä on lisäksi etsiä naapurikanavien signaaleja.

Rakehaarojen 46a - 46c lukumäärä vastaanottimessa 10 riippuu sovelluskohteesta, jossa vastaanotinta käytetään. Solukkoradioverkossa kriteerinä on radiokanavan eroteltavien monitie-edenneiden signaalikomponenttien lukumäärä.

Kukin rakehaara voidaan aktivoida vastaanottamaan yhtä signaalikomponenttia. Rakehaarassa vastaanotetun laaja-15 kaistaisen signaalikomponentin spektri koostetaan korre loimalla signaalikomponentti tulosignaalin viivettä vastaavassa vaiheessa olevalla referenssisignaalilla, mikä voi olla binäärisen koodigeneraattorin tuottama signaali.

Tieto vastaanotetun signaalikomponentin viiveestä, joka 20 tarvitaan, jotta rakehaara voi tahdistua signaaliin, saadaan siis kanavaestimointivälineiltä 44.

Koostettu signaali demoduloidaan rakehaarassa joko koherentisti, epäkoherentisti tai differentiaalisesti ko-herentisti vastaanotetun signaalin moduloinnin mukaan. Mi-25 käli käytetään koherenttia demodulointia, on signaalin vaihe oltava selvillä. Tyypillisesti tähän vaiheen esti-: mointiin käytetään datamoduloimatonta pilottisignaalia, : kuten on alan ammattimiehelle tunnettua. Rakehaarassa vas- • · · · ;"f'; taanotetun signaalin koodivaihetta seurataan koodinseuran- 30 tasilmukalla, joka silmukka voi käyttää hyväkseen joko da-ta- tai pilottisignaalia. Eri rakehaaroissa vastaanotetut • · · ‘.V. ja demoduloidut signaalikomponentit yhdistetään edullises ti välineissä 47. Yhdistelyä varten komponentteja voidaan painottaa halutulla tavalla rakehaaroissa. Välineissä 47 35 suoritetaan siis optimaalinen diversiteettiyhdistely sig- 8 97581 naalikornponenteille. Signaalikomponenttien yhdistely voi olla joko koherenttia tai epäkoherenttia sovelluksesta riippuen. Välineet 47 käsittävät edelleen päätöslogiikan, joka suorittaa yhdistetyn signaalin informaatiosymboleista 5 joko kovan tai pehmeän päätöksen. Ilmaistut symbolit viedään edelleen kanavadekooderille 45. Yhdistelyvälineet 47 voidaan keksinnön mukaisessa vastaanottimessa toteuttaa tunnetuilla tavoilla. Alan ammattimiehelle on selvää, että vastaanotin käsittää luonnollisesti myös muita komponent-10 teja kuin mitä yllä on kuvattu, kuten esimerkiksi suodat timia ja vastaanottimen tyypistä riippuen esimerkiksi pu-hedekoodereita, mutta yksinkertaisuuden vuoksi ne on jätetty piirtämättä keksinnön kannalta epäoleellisina komponentteina.

15 Seuraavassa selostetaan tarkemmin osaa eräästä kek sinnön edullisen toteutusmuodon toteuttavasta vastaanottimesta ja vastaanottimen toimintaa kuvion 5 mukaisen lohko-kaavion avulla. Vastaanotin käsittää siis kanavaestimoin-tilohkon 44, jonka tehtävänä on löytää ja mitata halutulla 20 hajotuskoodilla kerrotut signaalikomponentit. Keksinnön mukainen vastaanotin käsittää kanavaestimointilohkossa 44 ainakin kaksi koodigeneraattoria 51, 52, joiden ulostulosta saadaan halutussa vaiheessa olevaa haluttua hajotuskoo-dia. Alkutilanteessa, kun vastaanotin ei vielä ole aktii-25 vinen, alustetaan koodigeneraattorit 51, 52 samaan vaihee- : seen. Tyypillinen koodigeneraattori tuottaa M-sekvenssiä « · « ja tällöin alustetaan generaattoriin haluttu generaattori- • · « ; .·. polynomi sekä kooderin alkutila. Generaattorin mahdollista I · · • I · · t·;·. toteutusta on kuvattu tuonnempana. Kooderin käynnistys voi « · · 30 tapahtua esimerkiksi ulkoisella aloitussignaalilla.

. Koodin etsintä • « · *···“ Koodigeneraattori 51 tuottaa alkuperäisessä vaihees sa olevaa koodisekvenssiä, joka viedään joukolle korre-laattoreita 53a - 53c, joissa korreloidaan vastaanotettua 35 signaalia. Kuviossa 8 on tarkemmin esitetty koodisekvens- 9 97581 sin jakoa koodigeneraattoreita 51 eri korrellaattoreille 53a - 53c. Koodisekvenssi viedään eri korrellaattoreille edullisesti viiveyksiköiden 80a, 80b kautta, jolloin kukin korrelaattori 53a - 53c laskee korrelaatiota sisäänmenevän 5 signaalin 50 ja koodisekvenssin kanssa hieman eri vaiheessa olevalla sekvenssillä. Täten saadaan aikaan rinnakkaislaskentaa peräkkäisille näytteille. Korrelaattoreiden 53a - 53c lukumäärä voi kanavaestimaattorissa vaihdella sovelluksesta riippuen. Korrelaattoreiden korrelaatiotulokset 10 viedään mittausten analysointilohkolle 54, joissa verrataan saatua tulosta annettuun kynnysarvoon, josta saadaan selville, onko vastaanotettu signaalitaso riittävän suuri.

Ellei signaalia havaittu, koodigeneraattorin 51 koodivai-hetta muutetaan halutun mittausresoluution mukaisesti seu-15 raavaan koodivaiheeseen. Uudella koodivaiheella suoritetaan korrelaattoreissa 53a - 53c uudet mittaukset ja tulosten analysointi lohkossa 54. Toiminta jatkuu, kunnes saadaan ilmaistua riittävän voimakas signaali.

Kun riittävän voimakas signaalitaso on havaittu, ei 20 koodigeneraattorin 51 vaihetta muuteta, vaan samalla koodivaiheella lasketaan korrelaatiotulos useampaan kertaan ja lasketaan keskimääräinen signaalitaso sanotulla koodi-vaiheella. Jos näin saatu keskiarvostettu mittaustulos yhä ilmaisee, että sanotulla koodivaiheella vastaanotetaan 25 riittävän voimakasta signaalikomponenttia, hyväksytään ky- ί.-.ί seinen koodivaihe oikeaksi etsitylle signaalille. Muussa : tapauksessa etsintää jatketaan muuttamalla edelleen koodi- • generaattorin 51 vaihetta halutun mittausresoluution mu- • 4 · · kaisesti. Tällä menetelmällä käydään koodivaiheita sys-30 temaattisesti läpi, kunnes haluttu signaali on löytynyt.

Kun yllä kuvatulla tavalla on löydetty halutun sig- 1“ naalin signaalikomponentti ja sitä vastaava koodivaihe, • · · voidaan rake-vastaanottimen koodiajoitus alustaa vastaanotetun signaalin perusteella siten, että referenssivaiheek-35 si asetetaan se koodivaihe, millä signaali löytyi. Tämä 10 97581 tapahtuu alustamalla referenssikoodigeneraattorin 52 vaihe samaksi kuin generaattorin 51 vaihe, joka siis on sama koodivaihe kuin millä signaali löytyi. Referenssikoodigeneraattorin 52 vaihe pidetään vakiona, eli se toimii refe-5 renssinä vastaanottimen muille koodigeneraattoreille. Sen vaihetta ei siis muuteta koodietsinnän aikana kuten ensimmäisen koodigeneraattorin 51 tapauksessa. Referenssikoodigeneraattorin 52 vaihetta muutetaan ainoastaan, jos vastaanottimen kokonaisajastus muuttuu.

10 Kuvion 5 havainnollistamassa keksinnön edullisen to teutusmuodon mukaisessa vastaanottimessa kukin rakehaara 46a, 46b käsittää kaksi koodigeneraattoria 56a, 58a ja vastaavasti 56b, 58b, joiden ulostulosta saadaan halutussa vaiheessa olevaa haluttua hajotuskoodia. Kuten kanavaesti-15 mointilohkossa 44, kussakin rakehaarassa toinen koodigene-raattori 58a, 58b on varattu referenssigeneraattoriksi.

Kun koodin etsinnässä on löydetty signaali, niin sitä vastaava koodivaihe alustetaan paitsi kanavaestimointilohkon referenssikoodigeneraattoriin 52 myös kuhunkin rakehaaran 20 referenssikoodigeneraattoriin 58a, 58b väylän 60 avulla.

Vastaanottimen kaikki referenssikoodigeneraattorit 52, 58a, 58b ovat siis aina samassa vaiheessa.

Kuviossa 6 havainnollistetaan keksinnön toista toteutusmuotoa, missä vastaanotin käsittää yhden referenssi-25 koodigeneraattorin 52, joka on yhteinen kanavaestimaatto-. rilohkolle 44 ja rakehaaroille 46a - 46b. Tällöin tarvi- t « « • · v ,···. taan vähemmän komponentteja kuin kuvion 5 mukaisessa rat- .*’* kaisussa, mutta vastaanottimen eri osien välillä siirret- 9 · * • · · *.!.* tävän informaation määrä on suurempi.

« · · '·* '30 Mikäli hajotuskoodeina käytetään M-sekvenssejä, mikä on tyypillistä, sekvenssien generointi tapahtuu siirtore-kistereiden avulla, ja koodivaiheen alustaminen tehdään : : tällöin asettamalla kooderin tila, eli siirtorekisterin sisältö, halutuksi. Tässä tapauksessa koodigeneraattorin 35 51 siirtorekistereiden sisältö kopioidaan referenssikoodi- 11 97581 generaattorin siirtorekistereihin. Tämä voidaan toteuttaa esimerkiksi rinnakkaislähdöllä ja latauspulssilla. Toinen menetelmä on pitää etsinnän ajan kirjaa generaattorissa 51 askellettujen koodivaiheitten määrästä ja muuttaa refe-5 renssigeneraattorin 52 vaihetta lisäämällä saman määrän verran askelia esimerkiksi muuntamalla kellotaajuutta tai lisäämällä tai vähentämällä kellopulsseja.

Impulssivasteen mittaus

Kun halutulla hajotuskoodilla kerrottu signaali on 10 löytynyt yllä kuvatulla menetelmällä, kanavaestimointiloh-kon 44 tehtävänä on mitata impulssivaste, jotta löydettäisiin haluttu määrä eri signaalikomponentteja, joihin vastaanottimen rakehaarat 46a - 46c voisivat tahdistua. Periaatteellinen toiminta kanavaestimointilohkossa on saman-15 kaltainen kuin koodin etsinnässä. Koodigeneraattorin vaihetta muutetaan ja suoritetaan mittaus lähetteen löytämiseksi. Koska on kuitenkin jo tiedossa yksi koodivaihe, jolla signaalia vastaanotetaan, halutun signaalin oletetaan nyt olevan tietyillä koodivaiheilla, joten koodivai-20 heitä täytyy käydä läpi vain tietyn suuruisen viiveikkunan sisällä. Viiveikkunan suuruus, eli siis saman lähetetyn signaalin eri signaalikomponenttien suurin keskinäinen viive-ero riippuu radiosignaalin etenemisolosuhteista ja solukkoradioympäristössä voidaan valita eri etenemisympä-25 ristöiden väliltä sopiva arvo viiveikkunaksi. Tämän viive-ikkunan sisään oletetaan mahtuvan kaikki merkittävät sig-ΐι>#ί naalin monitie-edenneet komponentit, joita rakevastaanot- : timen demodulaattorihaarat voivat hyödyntää. Kuvion 3 mu- • · · · kaisessa esimerkissä viiveikkunan tulisi sisältää kolme • · « 30 signaalikomponenttia 30 - 32, ja sopiva ikkuna koko olisi ^ vaaka-akselilla aikojen 33 - 34 välinen aikaikkuna.

• · · ‘!1 Impulssivasteen mittauksen aikana ref erenssigene- » · · raattorin 52 vaihetta ei siis muuteta. Ensimmäisen koodi-generaattorin 51 vaihetta askelletaan viiveikkunan yli ha-35 lutulla mittausresoluutiolla, joka voi poiketa koodin et- 12 97581 sinnässä käytetystä resoluutiosta. Analysointilohko 54 kerää korrelaatiotuloksia viiveikkunaa vastaavan määrän. Analysointilohko voi myös hoitaa koodigeneraattorin 51 uu-delleenlatauksen ohjauksen, eli siirtää generaattorin 51 5 koodivaiheen takaisin viiveikkunan alkuun. Kultakin mit-tauskierrokselta saadut mittaustulokset keskiarvostetaan lopulliseksi impulssivasteeksi.

Kuvion 9 esittämä ajoituskaavio havainnollistaa im-pulssivasteen etsintää. Koodisekvenssiä on merkitty viiva-10 la 90, ja korrellaattoreita askelletaan annetun mittausre-soluution (step) mukaisesti 91 - 94, jolloin mittaustuloksista saadaan kuvion esimerkissä osittaiskorrelaatiot 95 -98, joiden avulla eri viivekomponentit saadaan selville.

Kun haluttu mittausikkuna on kertaalleen tutkittu esimer-15 kiksi mittauksen 94 jälkeen, palataan viiveikkunan alkuun mittaamaan alueelta 91 keskiarvoistamista varten.

Jos vastaanotetun signaalin kokonaisajoitus muuttuu, mikä voi johtua esimerkiksi päätelaitteen ja tukiaseman välisen etäisyyden muutoksesta, muutetaan viiveikkunan 20 paikkaa askeltamalla referenssikoodigeneraattorin 52 koo-divaihetta eteen tai taakse vastaamaan uutta ajoitusta. Ajoituksen muutosta varten tulee mitattavan viiveikkunan eteen ja taakse jättää marginaalit, joissa vastaanotettua signaalia ei ole. Näin voidaan varmistaa, että vastaanote-25 tun signaalin ajoituksen muutokset eteen- ja taaksepäin havaitaan. Kuvion 3 esimerkissä viiveikkunan alkuun ja loppuun on jätetty marginaalit 35, 36.

• Ajoituksen muutoksia voidaan seurata vastaanottimes-»»· · sa laskemalla signaalin kokonaisenergiaa tietyn viiveha-30 jeen yli, joka viivehaje on mittausikkunaa pienempi. Signaalin energiaa voidaan laskea useassa eri paikoissa si- « · « ‘*1 jaitsevassa viiveikkunassa mittaus ikkunan sisällä. Refe- • » · renssikoodigeneraattorin 52 määräämä mittausikkuna tulee edullisesti sijoittaa siten, että signaalin koko viivehaje 35 keskittyy mittausikkunan keskelle.

13 97581

Rakehaarojen aktivointi

Impulssivasteen mittaustulosta verrataan annettuun kynnystasoon, jonka ylittäviä signaalikomponentteja voidaan käyttää vastaanottimessa hyväksi. Halutut signaali-5 komponentit voidaan vastaanottaa kukin omalla rakehaaral-laan, demoduloida ja yhdistää edullisesti. Demoduloinnin aktivointi tapahtuu kertomalla signaalikomponenttia vastaava koodigeneraattorin vaihe jollekin vapaalle rakehaa-ralle.

10 Kuvion 5 mukaisessa vastaanotinratkaisussa haluttu koodivaihe kerrotaan rakehaaralle suhteellisena erona re-ferenssikoodigeneraattorin vaiheeseen nähden. Sekä kanava-estimaattorilohkon 44 että kaikkien rakehaarojen 46a, 46b referenssikoodigeneraattorit 52, 58a, 58b ovat keksinnön 15 mukaisessa ratkaisussa samassa vaiheessa. Tieto suhteellisesta erosta voidaan välittää kanavaestimaattorilohkosta rakehaaroille muutaman bitin avulla, joka tieto ei siis vaadi pitkää siirtoaikaa vaan välittyy nopeasti, eikä siirtoon tarvita nopeaa väyläliitäntää, vaan hitaampi yh-20 teys 61 riittää. Rakehaarassa koodigeneraattori 57a, 57b ladataan aluksi referenssikoodigeneraattorin kanssa samaan vaiheeseen ja tämän jälkeen askelletaan suhteellisen eron määräämän verran askeleita, kunnes oikea vaihe saavutetaan ja halutun signaalikomponentin ilmaisu ja seuranta voi al-25 kaa. Rakehaaroissa referenssivaihetta tarvitaan siis vain :ϊ : aktivointitilanteissa.

• •r

Kuvion 6 mukaisessa ratkaisussa, jossa referenssi- . koodigeneraattori 52 on yhteinen, rakehaarojen allokointi • · » « tapahtuu vastaavasti siten, että koodigeneraattoriin lada- · « 30 taan referenssikoodigeneraattorin vaihe, jota poikkeute- . taan suhteellisen eron määräämän askelmäärän verran. Edel- • · · lisestä poiketen referenssikoodigeneraattori 52 ja koodi- « · · generaattorit tulee yhdistää nopealla väylällä 62, jota pitkin tieto generaattorin tilasta siirretään. Tieto suh-35 teellisestä erosta voidaan siirtää kuten edellä hitaampaa - 97581 14 linjaa 61 pitkin.

Keksinnön mukaisessa vastaanottimessa ei koodigene-raattorin rakenteella ole merkitystä, vaan keksintö soveltuu käytettäväksi kaiken tyyppisten koodigeneraattoreiden 5 kanssa. Esimerkkinä eräästä mahdollisesta tavasta toteuttaa koodigeneraattori on jo aiemmin mainittu siirtorekis-terirakenne, jolla pystytään generoimaan yleisesti hajo-tuskoodeina käytettäviä M-sekvenssejä. Kuvio 7 havainnollistaa lohkokaavion avulla erästä mahdollista tapaa to-10 teuttaa siirtorekisterin avulla koodigeneraattori. Siirto-rekisteri käsittää m astetta 70 - 73, jotka on kytketty sarjaan, ja joissa joidenkin asteiden ulostuloon on kytketty modulo-2 summain 74a, 74b painokerrointen 78a, 78b kautta, joiden summainten ulostulo viedään takaisinkytken-15 tänä sisäänmenoon 75. Kaikkia asteita 70 - 73 kellotetaan yhteisen kellosignaalin 76 avulla samanaikaisesti. Joka kerta kellopulssin tullessa uusi binäärinen luku tulee ulostuloon 77.

Jos kuvatun kaltaiseen generaattoriin halutaan aset-20 taa tietyn koodin tietty vaihe, niin halutut arvot on kopioitava asteisiin 70 - 73. Generaattoreiden alustukset voidaan toteuttaa joko ohjelmallisesti prosessorin 54 luku- ja kirjoitusoperaatioina tai kiinteiden kytkentöjen avulla.

25 Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten . ·'· oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, on selvää, « I r .1·1. ettei keksintö ole rajoittunut niihin, vaan sitä voidaan

·· V

,·. muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten esit- l · · tämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

» · · • · · « 1 · » · · ·««

II

·· r Ψ 1

Claims (11)

15 97581

1. Vastaanotin, tarkoitettu käytettäväksi järjestelmässä, jossa siirrettävä signaali on kerrottu kullekin yh- 5 teydelle ominaisella koodisekvenssillä, ja joka vastaanotin käsittää välineet (44) kanavan estimoimiseksi, ja yhden tai useampia demodulaattorivälineitä (46a - 46c) , sekä välineet (47) demodulaattorivälineiltä (46a - 46c) saatavien signaalien yhdistämiseksi, tunnettu siitä, 10 että vastaanotin käsittää joukon välineitä (51, 52, 56a, 56b) koodisekvenssin generoimiseksi, joista ensimmäiset välineet (51, 56a, 56b) tuottavat muuttuvassa vaiheessa olevaa koodisekvenssiä, ja toiset välineet (52) , joita on ainakin yksi, tuottavat koodisekvenssiä, jonka vaihe toi-15 mii referenssinä ensimmäisille välineille (51, 56a, 56b).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vastaanotin, tunnettu siitä, että toisten välineiden (52) generoiman koodisekvenssin vaihe on sama kuin jonkin vastaanotetun signaalikomponentin sisältämän koodisekvenssin vai- 2. he.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vastaanotin, tunnettu siitä, että välineet kanavan estimoimiseksi (44) käsittävät välineet (53a - 53c) vastaanotetun signaalin korreloimiseksi koodisekvenssin kanssa, joka 25 sekvenssi on generoitu ensimmäisissä välineissä (51) koo-disekvenssin generoimiseksi, ja välineet (54), jotka mit- f t < 8>r,s taavat korrelointivälineissä suoritetun korreloinnin suu- : ruutta, ja välineet (54) , jotka ohjaavat sanottujen ensim- mäisten generointivälineiden (51) koodisekvenssin vaihet- • 30 ta. ·. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vastaanotin, S» * «* Hi tunnettu siitä, että välineet kanavan estimoimi- i · » * * ♦ seksi (44) ja joukko demodulaattorivälineitä (46a, 46b) käsittävät kukin yhden muuttuvavaiheista koodisekvenssiä 35 generoivan ensimmäisen välineen (51, 56a, 56b) ja yhden 16 97581 referenssinä toimivaa koodisekvenssiä generoivan toisen välineen (52, 58a, 58b).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vastaanotin, tunnettu siitä, että välineet kanavan estimoimi-5 seksi (44) ja joukko demodulaattorivälineitä (46a, 46b) käsittävät kukin yhden muuttuvavaiheista koodisekvenssiä generoivan ensimmäisen välineen (51, 56a, 56b), ja että vastaanotin käsittää yhden referenssinä toimivaa koodisekvenssiä generoivan toisen välineen (52).

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen vastaanotin, tunnettu siitä, että välineet kanavan estimoimi-seksi (44) käsittävät välineet (54) lähettää demodulaatto-rivälineissä (46a, 46b) sijaitseville ensimmäisille gene-rointivälineille (56a,56b) tieto halutusta koodivaiheesta 15 suhteellisena poikkeamana toisten generointivälineiden (52, 58a,58b) koodivaiheeseen nähden.

7. Menetelmä hajotuskoodien generoimiseksi vastaan-ottimessa, jossa menetelmässä siirrettävä signaali on kerrottu kullekin yhteydelle ominaisella koodisekvenssillä, 20 ja jossa vastaanottimessa vastaanotetusta lähetteestä etsitään halutulla koodilla lähetettyjä signaalikomponentte-ja ja mitataan niiden vaiheita korreloimalla vastaanotettua lähetettä vastaanottimessa generoidun koodisekvenssin kanssa, tunnettu siitä, että halutulla koodilla 25 kerrotun lähetteen eri signaalikomponenttien etsinnässä ja :.i.: niiden vaiheiden mittauksessa hyödynnetään ainakin kahta · "’· koodigeneraattoria siten, että ensimmäinen koodigeneraat- ; tori (51) tuottaa muuttuvavaiheista koodisekvenssiä, ja ;"f’; toinen koodigeneraattori (52) tuottaa koodisekvenssiä, 30 jonka vaihe kiinnitetään johonkin havaittuun signaalikom-ponenttiin.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, t u n - • · · n e t t u siitä, että havaittujen signaalikomponenttien vaiheet kerrotaan vastaanottimen eri demodulointilohkoille 35 (46a - 46c) kunkin komponentin vaiheen suhteellisena poik- l! 17 97581 keamana referenssinä käytetyn koodisekvenssin vaiheesta.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että etsittäessä yhteyden alussa ensimmäistä signaalikomponenttia ensimmäisen koodigene- 5 raattorin (51) vaihetta askelletaan halutulla resoluutiolla, ja kullakin askeleella lasketaan korrelaatio vastaanotetun lähetteen ja ensimmäisen generaattorin generoiman sekvenssin välillä, kunnes laskettu korrelaatio ylittää annetun kynnysarvon, ja että se ensimmäisen generaattorin 10 koodivaihe, jolla korrelaatio ylittyi, kopioidaan toiseen generaattoriin.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kunkin demodulointilohkon (46a, 46b) toinen koodigeneraattori (58a, 58b) alustetaan 15 samaan vaiheeseen kuin etsintälohkon toinen koodigeneraattori (52) .

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mitattaessa vastaanotetusta lähetteestä halutulla koodisekvenssillä kerrotun signaalin 20 eri komponenttien vaiheita ensimmäistä koodigeneraattoria (51) askelletaan halutulla resoluutiolla toisen koodigene-raattorin (52) vaiheen ympäristössä halutun laajassa aika-ikkunassa. « # · « · · • · · • « • 1 i • · • · · · • · « « · · • · · « · · • · · « · • · « 18 97581