WO2008155418A1 - Multiple spreading/despreading of spread-spectrum signals by multiple spreading sequences - Google Patents

Multiple spreading/despreading of spread-spectrum signals by multiple spreading sequences Download PDF

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WO2008155418A1
WO2008155418A1 PCT/EP2008/057897 EP2008057897W WO2008155418A1 WO 2008155418 A1 WO2008155418 A1 WO 2008155418A1 EP 2008057897 W EP2008057897 W EP 2008057897W WO 2008155418 A1 WO2008155418 A1 WO 2008155418A1
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WO
WIPO (PCT)
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correlator
signal
spreading
despreading
sequence
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/057897
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Opitz
Thomas Reisinger
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69Spread spectrum techniques
    • H04B1/707Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B1/709Correlator structure
    • H04B1/7093Matched filter type

Definitions

  • the invention relates to a method for wireless communication with at least one peripheral unit and in particular a spread spectrum method with multiple spreading / despreading of the data transmission signal by means of multiple spreading sequences.
  • a radio link in license-free frequency bands is used for the transmission from and to the motor vehicle.
  • RKE systems remote keyless entry systems
  • these are so-called “remote keyless entry” systems (RKE systems, for example), such as those used for centralized radio interlocking, for example
  • RKE systems remote keyless entry
  • centralized radio interlocking for example
  • mitteis integrated in a Fahrzeu ⁇ knowl, battery-powered radio control which is also used in addition to the locking and unlocking of the doors and the boot also the theft protection and the immobilizer accordingly activated or
  • Other functions such as the convenient opening and closing of windows, sunroofs, sliding doors or tailgates, can also be integrated in the car.
  • Other comfort function and safety feature is the activation of the vehicle's apron lighting One cares in the.
  • Key Integrated so-called emergency button that triggers an audible and visual alarm on the vehicle when pressed.
  • RKE systems work with unidirectional or bidirectional communication in the wide area shared ISM frequencies.
  • Other features include secure data transmission with optionally increased security, a challenge-response authentication method (bidirectional) and low energy consumption.
  • bidirectional challenge-response authentication method
  • RKS systems Personalization of the functions of a RKE system to selected persons.
  • the range of such RKS systems is usually up to 100 m.
  • PASE PAssive Start and Entry
  • PASE PAssive Start and Entry
  • the driver only has to carry an identification transmitter (ID) with him and gets access to the vehicle by simply touching the door handle.
  • ID identification transmitter
  • the engine can be started by pressing a button.
  • the PASE system locks the vehicle either automatically or at the push of a button.
  • the driver's identification card replaces conventional mechanical or radio controlled keys to provide maximum comfort and ease of use for the driver.
  • a multi-channel bidirectional data transmission is used, which also takes place wirelessly and encrypted, for example in the field of shared ISM frequencies worldwide.
  • Radio links with longer ranges than those described in the RKE and PASE systems refer to the motor vehicle from a long distance retrievable status information, such as the current closed state, the current interior temperature and results of technical system checks (technology check). A transmission of alarm messages is desirable over a longer distance.
  • long-range applications All functions that require wireless data transmission over long distances are also summarized under the term "long-range applications.”
  • One goal for long-range applications is to make data transmission or communication bidirectional over distances of at least 600 m
  • Spread spectrum arrangements are characterized by a transmission bandwidth which is substantially larger than the bandwidth of the information to be transmitted.
  • This code-based spreading of a data signal before its transmission is achieved by multiplying the data signal by a fixed bit sequence (pseudorandom number) of higher bit rate, the so-called chip rate.
  • a spread in the modulated high-frequency spectrum is achieved while maintaining the net data rate.
  • the demodulation of such a spread spectrum signal essentially takes place by correlation of the received signal with a copy of the so-called spread signal used in the transmitter for spreading.
  • a fundamental component of a spread spectrum arrangement are pseudo-random sequences whose autocorrelation function is in
  • a data signal to be transmitted d (k) of the data rate D (kbit / sec) with a so-called
  • k denotes the bit clock and 1 the chip clock of an arrangement for band spreading.
  • a high-frequency carrier signal is arbitrarily modulated (AM, FM, PSK, etc.). This multiplication of the original data rate to the chip data rate results in a broadening or spreading of the frequency range required for radio transmission.
  • the required length m of the spreading sequence results from one or more of these requirements.
  • Previous arrangements use a single spreading sequence to multiply the data signal once. This results in the available spreading gain, the spectrum spread, etc. In order to achieve the largest possible spreading gain, the longest possible spreading sequences s (1) must be used. However, this disadvantageously results in an increased effort for despreading the transmitted data signal on the receiver side of such an arrangement. This increased complexity is evident, for example, in the number of elements required for a correlator for despreading the data signal, such as delay elements, logic operation elements and storage registers for the spread sequences.
  • the object of the present invention is to specify a spread spectrum method for wireless communication in which the most varied requirements are largely met.
  • the object is achieved in particular by a spread spectrum method for wireless bidirectional communication with multiple spreading / despreading of the data signal with the aid of shortened spreading sequence lengths and with at least one corresponding correlator on the respective receiver side of the bidirectional radio transmission arrangement.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a general structure of a despreading correlator of the prior art
  • Figure 2 is a flowchart showing the process of spreading and despreading a data signal according to the prior art
  • FIG. 3 shows a block diagram of a structure of a correlator required for despreading in the case of binary input signals and despreading in baseband
  • FIG. 4 is a block diagram of embodiments (a), (b) and (c) for generating the baseband modulation signal
  • Figure 5 is a block diagram showing an embodiment of the structure of a despreading correlator in the case of a multiple spread input signal
  • FIG. 6 is a flowchart showing a sequence of despreading by the correlator according to FIG. 5;
  • FIG. 7 is a flowchart showing three exemplary embodiments of the invention.
  • Figure 8 is a block diagram of an alternative embodiment of the structure of a despreading correlator in the case of a final logical value decision
  • FIG. 9 shows in a table a general representation of the calculation rule for the number of elements required in a correlator
  • FIG. 10 shows in a block diagram an exemplary embodiment of the structure of the correlator used for despreading according to FIG. 8 for the case of a successive logic value decision;
  • FIG. 11 is a table showing the calculation rules for the number of elements required in a successive logic value decision correlator
  • FIG. 12 shows in a table the calculation specifications for the number of times in a correlator with successive logic value decision or final the logic value decision and double spreading or despreading required elements
  • FIG. 13 shows in a table the number of elements required in a correlator with successive logic value decision or concluding logic value decision and 225-fold spreading or despreading
  • FIG. 14 shows a diagram of the autocorrelation function of a data signal which has once been spread or despread with a ZigBee spreading sequence
  • FIG. 15 shows a diagram of the autocorrelation function of a data signal which is twice spread or despread using a ZigBee spreading sequence.
  • 15 bit or 15 chip spreading sequences have already been implemented in various other embodiments by ASICS.
  • the exemplary embodiments shown below offer approximately 15 times the approximate cost of despreading in an ASIC Performance in terms of spreading profit.
  • the 15-bit ZigBee spreading sequence is used twice. This will also ensure compatibility with future ZigBee applications.
  • ZigBee describes a new industry standard for the networking of devices and sensors or for wireless communication and control in almost all areas (see IEEE Working Group 802.15.4).
  • ZigBee Typical areas of application for ZigBee include home networking, automation and safety technology in facility management and machine-to-machine communication (M2M). Due to the technical functionality and the comparatively low costs, ZigBee can be used to build completely wireless, infrastructure-independent device and sensor networks.
  • M2M machine-to-machine communication
  • ZigBee Data rates of 20, 40 and 250 kBit / s in the frequency ranges 868 MHz, 915 MHz and 2.4 GHz, respectively.
  • the connection to ZigBee is instantaneous, while it takes up to 3 seconds for Bluetooth applications.
  • the number of components in a ZigBee network with more than 250 is significantly less limited than with Bluetooth (7 components).
  • the ZigBee standard is particularly suitable against the background of low energy consumption compared to WLAN or Bluetooth, which is particularly advantageous for battery-powered devices, for example.
  • a data signal d (k) of the data rate D (kbit / sec) multiplied by a so-called spreading sequence s (1) of a length m (s (l ... m)).
  • k denotes the bit clock and 1 the chip clock of an arrangement for band spreading.
  • a corresponding despreading of the received data signal is carried out based on this one spreading sequence s (l... M).
  • the received signal r (l) digitized with the resolution bit width b is correlated with the spreading sequence s (l... M) in a receiving-side correlator.
  • correlation sums in the chip clock cor (1) result.
  • the signal cor (k) is obtained from this by synchronized down-clocking, and the despread signal d (k) is obtained by a subsequent decision ("0" or "1").
  • the synchronization for the down-clocking and the decision can in principle be exchanged in the order.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a corresponding correlator according to the prior art.
  • FIG. 1 includes m-1 delay elements Z 1 , Z 2 ,..., Z m _i, m multipliers Mi, M 2 ,..., M m , a summer ⁇ , an arrangement 1 for downsampling and a Decision unit 2.
  • the received signal r (1, b) digitized with the resolution bit width b is correlated with the spreading sequence s (1... M).
  • r (l, b) is multiplied by the value s (l) of the spreading sequence s (l...
  • the signal r (l, b) delayed by the delay element Z 1 is also included multiplied by the value s (2) of the spreading sequence s (l... m) and the result is fed to the summer ⁇ .
  • the signal r (1, b), which is further delayed by the delay elements Z 2 is multiplied by the value s (3) of the spreading sequence s (1... M) and the result is fed to the summer ⁇ .
  • a spread or despreading of the data signal does not have to be in the baseband and accordingly the spreading or despreading of the data signal also does not have to be done with binary signals.
  • the spreaders or despreaders illustrated here are merely exemplary embodiments of correlators, so that the necessary synchronization of the signals for down-clocking can be implemented in any desired manner.
  • FIG. 2 The entire sequence of an exemplary spreading and despreading of a data signal is shown in simplified form in the form of a flowchart in FIG.
  • digitized chips of the chip rate 1 are generated from a data signal to be transmitted with the aid of a spreading sequence of length m.
  • this bit sequence is correlated in clock 1 with the spreading sequence (sequence s) of length m (see FIG. 1).
  • decision unit 2 By means of a subsequent decision unit "decision" (compare decision unit 2 according to FIG.
  • the frequency spreading method used is also referred to as the Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) method. This method is also used in wireless LANs according to the IEEE 802.11 standard.
  • the user data are linked by Exklusiv-Or (EXOR) with a predetermined sequence (spreading sequence) and then modulated to the bandwidth.
  • EXOR Exklusiv-Or
  • the spreading sequence used represents a bit sequence. If this spreading sequence has, for example, 8 bits or chips, each bit of the data signal to be transmitted must be linked to this spreading sequence EXOR. For an exemplary
  • the despreading in the baseband is carried out for the specified special case of binary input signals and spreading as described above.
  • the correlator according to FIG. 3 again comprises the delay elements Zi, Z 2 ,..., Z m _i known from FIG. 1 and one
  • FIG. 3 also comprises m negated exclusive OR arrangements negEXORi, negEXOR2,... NeGEXOR m and m memory register 3 for the spreading sequence, and an ne further negated exclusive-OR (negEXOR) arrangement 4.
  • the binary received signal c (l, 2) is in turn correlated with the spreading sequence s (l ... m).
  • c (l, 2) is associated with the value s (l) of the spreading sequence s (l... M) negatively connected with exclusive-or (negEXORi) and the result is fed to the summer ⁇ ; the signal c (l, 2) delayed by the delay element Z 1 with the value s (2) of the spreading sequence s (l...
  • Figure 4a comprises N multipliers Mi, M 2 , ..., M N.
  • the original data signal d (k) is multiplied by a spreading sequence sl (II) via a first multiplier Mi.
  • the signal c (11) resulting from this multiplication is multiplied by a second multiplier M 2 with a spreading sequence s 2 (12), which produces the signal c (12).
  • This process is continued using a total of N multipliers Mi, M 2 ...
  • FIG. 4 b shows how this principle can be used to expand an existing ZigBee architecture or hardware for a long-range application (data rate exemplary 1 kbit / s):
  • the ZigBee hardware expects input data with 40 kbit / s. s and spreads these with the Zig-Bee spreading sequence s2 of length 15, resulting in a transmission signal with 600 kchip / s.
  • sl s2.
  • a second embodiment also comprises N multipliers Mi, M 2 ... M N.
  • N the spreading sequences sl (II), s2 (12)... SN (IN) are multiplied by themselves. This takes place starting with the multiplication of the spreading sequences sl (II) and s2 (12) via the multiplier Mi (see FIG. 4c below). The result of this multiplication is subsequently multiplied by the multiplier M 2 with the third spreading sequence s3 (13). This process is continued for the further spreading sequences until the last spreading sequence sN (IN) is multiplied by the multiplication action of all preceding spreading sequences via the multiplier M N -i.
  • a correlator may also be used, as is shown by way of example in FIG.
  • FIG. 5 shows by way of example how the despreading of the received data signal can also be achieved by an arrangement of N simplified correlators, which in total require a smaller number of components than a conventional correlator for a spread sequence length n tot .
  • the correlator Ki comprises n-1 delay elements Z N , i, Z N , 2,..., Z S
  • c (l, b b ⁇ ) multiplied by the value sN (l) of the spreading sequence sN (l ... nN) via the multiplier Mi, and the result is fed to the summer ⁇ , which is supplied via the
  • the result of the summation of the individual signal components 1 to n of the multipliers Mi, M 2 ... M n in the summer ⁇ leads according to FIG. 5 to an output signal of the correlator Ki with the chip rate 1, which is made available to the subsequent correlator K 2 as an input signal becomes.
  • the correlator K 2 correlates the output signal of the correlator Ki with the spreading sequence s (NI) (1... NN).
  • the output signal of the correlator Ki multiplied by the multiplier Mi with the value s (N-1) (1) of the spreading sequence s (NI) (1 ... nN) and the
  • the result is fed to the summer ⁇ , which via the delay element Z N -i, 1 delayed output signal of the correlator Ki is the multiplier M 2 with the value s (NI) (2) of the Spreading sequence s (NI) (1 ... nN) is multiplied and the result is fed to the summer ⁇ , which via the delay elements Z N -i, 2 further delayed output of the correlator K 1 with the value s (NI) (3) the spreading sequence s (NI) (1 ... nN) multiplied and the result is fed to the summer ⁇ .
  • These steps are repeated in the correlator K 2 according to Figure 5, until the all the n-1 delay elements Z N -i, i, -i N Z 2 ...
  • This process described for the correlators Ki and K 2 is continued in correspondingly executed correlators K 3 to K N - 1 until the output signal of the correlator K N - 1 (not shown) is made available to the last correlator K N of the arrangement according to FIG becomes. As in all previous steps, this output signal of the correlator K N -i has the chip rate 1.
  • the final correlator K N of the row 1 to N of correlators comprises n-1 delay elements Zi, 1, Zi, 2 ...
  • Output of the correlator K N -1 is multiplied by the multiplier M 2 with the value sl (2) of the spreading sequence sl (l ... nl) and the result is fed to the summer ⁇ , the via the delay elements Z 1 , 2 further delayed output signal of the correlator K N -i is multiplied by the value sl (3) of the spreading sequence sl (l ... nl) and the result is fed to the summer ⁇ .
  • the desired despread bit signal d (k) is obtained by a decision in bit "0" or bit "1", which is the original input to the transmitting unit fed and to be transmitted data signal corresponds.
  • the procedure in accordance with FIG. 5 corresponds to a depletion of the transmitted data signal in the reverse order of spreading in the transmitter of a radio transmission arrangement, whereby in the correlators Ki to K N also the spreading sequences used to spread the data signal are applied in reverse order to despreading.
  • the correlators Ki to K N By this division into N individual correlators Ki to K N on the receiver side, there is a saving in the number of multipliers required compared to a single conventional correlator.
  • the exemplary embodiment of the despreading of a data signal according to FIG. 5 leads to the same result as the despreading of a data signal with a conventional correlator if the data signal to be transmitted has a single spreading sequence Si (ni)...
  • FIG. 6 shows in a flowchart in a clear form the course of the despreading by the multi-stage correlator according to FIG. 5.
  • the signal received on the receiver side is correlated stepwise in reverse order with the spreading sequences used in accordance with the spreading.
  • the received digital chip signal with the chip rate 1 is made available to the first correlator Ki with an incoming bit width b ⁇ .
  • the incoming and the outgoing chip clock or the chip rate are respectively 1 for the correlator Ki.
  • the incoming and the outgoing clock chip or the chip rate be for the correlator K2 respectively 1.
  • oversampling nN
  • the second despreading here is s (NI) (penultimate spreading sequence for the signal spreading) with the Sp Dahlfol- gene length n (NI) is applied (see correlator K 2 according to Figure 5).
  • the output signal of the correlator K 2 is obtained in this way after correlation with the despreading sequence s (NI) (compare correlator K 2 according to FIG. 5) to cor (NI) (1, b2) with the chip rate 1 and the outgoing bit width b2.
  • This process is subsequently repeated stepwise via the correlators K 3 to K N - 1 with corresponding input signals cor from the preceding correlators and corresponding bit widths, oversampling, spreading sequences and spreading sequence lengths and the chip rate 1 until, as the output signal of the correlator K N -1, the output signal cor2 (1, b (NI)) with the chip rate 1 and the bit width b (NI) is available.
  • This over-sampled signal cor2 (1, b (NI)) overclocked by the correlator K N -1 with the chip rate 1 and the bit width Id (b (N-2) -n 2) b (N 1) is shown in FIG passed on to the last correlator K N (ld: is the dual logarithm, the result rounded up to the next larger number of bits).
  • the incoming and the outgoing clock chip or the chip rate be for the correlator K N, respectively 1.
  • the last despreading sequence s1 (first spreading sequence in the case of signal spreading) with the spreading sequence length n1 is used in correlator K N (compare correlator K 2 according to FIG. 5).
  • the output signal of the correlator K N results in this way after the correlation with the despreading sequence sl (see Correlator K N according to FIG. 5) to corl (1, b N ) with the chip rate 1 and the outgoing bit width b N.
  • Bit 0 or 1, resulting in the final and desired output d (k, 1) of the original bit rate k and bit width 1.
  • the sequence of downclocking and decision is again interchangeable, without this having an effect on the result of the arrangement according to FIGS. 5 and 6.
  • correlators with a stepwise correlation are derived below. These include stepwise correlators with final separation into logical bit values "0" and “1”, in which a down-sampling of the chip rate is performed after each partial correlator (successive down-clocking) so that no overclocked data signal is fed to the respective subsequent correlator (see below) Figure 7a). Furthermore, the following alternative embodiments include
  • Correlators with only a final down-clocking of the chip rate in which after each partial correlator a decision is made in logical bit values "0" and "1" (sukzes- sive decision), so that an IBit of broad chip signal with overclocking is made available to the respective subsequent correlator (see the following FIG. 7b).
  • correlators include sub-correlators in which the respective subsequent sub-correlators are provided with a 1-bit-wide chip signal without overclocking. This means that after each partial correlator, a down-clocking of the chip signal and a decision in logical bit values "0" and
  • FIG. 7 shows in a flowchart in a clear form the course of the despreading by multistage correlators.
  • FIG. 7a shows the sequence of despreading of a data signal by stepwise correlators with final decision into logical bit values "0" and "1", with down-sampling of the chip rate being carried out after each partial correlator (successive down-clocking), so that the respectively following correlator is not over-clocked Data signal is supplied.
  • the first despreading sequence sN last spreading sequence in the signal spreading
  • the spreading sequence length nN is used here (compare correlator Ki according to FIG. 5).
  • the output signal of the correlator Ki results after correlation with the despreading sequence sN (compare correlator Ki according to FIG. 5) to corN (10, bl) with the chip rate 10 and the outgoing bit width bl.
  • This signal corN (10, bl) with the chip rate 10 generated by the correlator Ki is converted in the following arrangement 1 for down-sampling into a signal corN (II, bl) with the chip rate 10 / nN and subsequently forwarded to the second correlator K 2 ,
  • This process is subsequently stepwise through the correlators K 3 to K N _ i with corresponding Input signals cor from the previous correlators and corresponding bit widths, oversampling, spreading sequences and spreading sequence lengths and down-clocks in arrangements 1 are repeated until the input signal for the correlator K N is the signal cor2 (1 (NI), b (NI)) Chip rate 1 (N-2) / (NI) and the bit width b (NI) is available.
  • the here last despreading sequence sl first spreading sequence in the signal spreading
  • the spreading sequence length nl applied see correlator K2 according to Figure 5).
  • the output signal of the correlator K N results in this way after correlation with the despreading sequence sl (see correlator K N according to Figure 5) to corl (1 (NI), bN) with the chip rate 1 (NI) and the outgoing bit width bN.
  • the chip clock is re-clocked via the arrangement 1 and thus down-converted to the original bit clock (compare arrangement 1 according to FIG. 5).
  • FIG. 7b shows the sequence of the despreading of a data signal by means of stepwise correlators with final downshifting after the last partial correlator, whereby after each
  • Partial correlator a decision in logical bit values "0" and "1" is performed (successive decision), so that the respective subsequent correlator an overclocked chip data signal is fed with IBit width.
  • the incoming and the outgoing chip clock or the chip rate are respectively 1 for the correlator Ki.
  • the first despreading sequence sN last spreading sequence
  • nN spreading sequence length
  • This signal corN (1, bl) with the chip rate 1 generated by the correlator Ki becomes in the subsequent decision unit (decision in logical bit values "0" and "1") a signal corN (1, 1) with the chip rate 1 and the bit width 1 converted and subsequently forwarded to the second correlator K 2 .
  • the incoming and the outgoing clock chip or the chip rate be 2 K for the correlator in each case 1.
  • the second despreading is applied here s (NI) (penultimate spreading sequence for the signal spreading) with the Sp Grande Kunststoffmaschine n (NI) (see correlator K 2 according to Figure 5).
  • the output signal of the correlator K 2 results in this way after correlation with the despreading sequence s (N-1) (compare correlator K 2 according to Figure 5) to cor (NI) (1, b2) with the chip rate 1 and the outgoing bit width b2.
  • this output signal is converted in the following decision unit 2 (decision into logical bit values "0" and "1") into a signal cor (NI) (1, 1) with the chip rate 1 and the bit width 1.
  • This process is subsequently repeated stepwise via the correlators K 3 to K N -i with corresponding input signals cor from the preceding correlators and corresponding incoming and outgoing bit widths, O-sampling, spreading sequences and spreading sequence lengths and decisions in arrangements 2 until as input signal for the correlator K N the signal cor2 (1, 1) with the chip rate 1 and the bit width 1 is available.
  • This signal cor2 (1, 1) with the chip rate 1 and the bit width 1 made available by the correlator K N -i is subsequently forwarded to the last correlator K N according to FIG. 7b.
  • the incoming and the outgoing chip clock or the chip rate are respectively 1 for the correlator K N.
  • the last despreading sequence s1 first spreading sequence in the case of signal spreading
  • the spreading sequence length n1 is used in the correlator K N (compare correlator K 2 according to FIG. 5).
  • the output signal of the correlator K N is converted in the following decision unit 2 (decision into logical bit values "0" and "1") into a signal corl (1, bN) with the chip rate 1 and the bit width bN.
  • the chip clock is clocked down via the arrangement 1 to the original bit clock (compare arrangement 1 according to FIG. 5).
  • d (k, 1) of the original bit rate k and the bit width 1 of the data signal to be transmitted is again interchangeable, without this having an influence on the result of the arrangement according to FIG. 7b.
  • FIG. 7c shows the sequence of despreading of a spread data signal or chip signal by stepwise correlators, whereby after each partial correlator a decision is made in logical bit values "0" and "1" (successive decision) and after each partial correlator a downclocking of the output signal is carried out (successively Downclocking), so that the respective subsequent correlator, a non-overclocked chip data signal is supplied with IBit width.
  • the decision and the Down-clocking is interchangeable after each correlator in the order, without affecting the final signal provided to the subsequent correlator.
  • the first despreading sequence sN last spreading sequence in the case of signal spreading
  • the spreading sequence length nN is used (compare correlator Ki according to FIG. 5).
  • This signal corN (10, bl) with the chip rate 1 generated by the correlator Ki is converted in the following arrangement 1 for down-sampling to a signal corN (II, bl) with the chip rate 10 / nN.
  • decision unit 2 decision in logical bit values "0" and "1" this is
  • Signal corN (ll, bl) is converted into a signal corN (l, 1) with the chip rate 11 and the bit width 1 and subsequently forwarded to the second correlator K 2 .
  • the incoming and the outgoing chip clock or the chip rate are respectively 1 for the correlator K 2.
  • the second depletion sequence s (NI) (penultimate spreading sequence in the signal spreading) with the spreading sequence length n (NI) is used (compare correlator K 2 according to FIG. 5).
  • This signal cor (NI) (11, b2) with the chip rate 1 generated by the correlator Ki is used in the following arrangement 1 for down-clocking into a signal cor (NI) (12, b2) with the chip rate 11 / n (NI ) transformed.
  • the sequence of down-clocking and decision after the correlator is in turn interchangeable, without this having an influence on the result of the arrangement according to FIG. 7c.
  • the described process is subsequently performed stepwise via the correlators K 3 to K N - 1 with corresponding input signals cor from the preceding correlators and corresponding incoming and outgoing chip rates, bit widths, oversampling,
  • Spreading sequences, spreading sequence lengths, downtuning in arrangements 1 and decisions in arrangements 2 are repeated until, as input signal for the correlator K N, the signal cor2 (1 (n-1), 1) with the chip rate l (N-2) / (nl) and the bit width 1 is available.
  • This signal cor2 (l (nl), 1) provided by the correlator K N - 1 with the chip rate l (N-2) / (nl) and the bit width 1 is subsequently forwarded to the last correlator K N according to FIG ,
  • the incoming and the outgoing chip clock or the chip rate are respectively 1 for the correlator K N.
  • the last sequence of despreading s 1 first spreading sequence in the case of signal spreading
  • the spreading sequence length n 1 is used here (compare correlator K 2 according to FIG. 5).
  • This signal corl (1 (N-1), bN) generated by the correlator Ki at the chip rate 1 (NI) is converted in the following arrangement 1 for down-clocking into a signal corl (IN, bN) at the chip rate IN, this being Chip rate of the original bit rate k of the non-spread data signal corresponds.
  • this signal corl (lN, bN) is converted into a signal d (k, 1) with the bit rate k and the bit width 1.
  • the result is a desired output signal d (k, 1) corresponding to the original data signal with the original bit rate k and the bit width 1 of the data signal to be transmitted.
  • the sequence of downclocking and decision after the last correlator K N is again interchangeable, without this having an influence on the result of the arrangement according to FIG. 7c.
  • two-stage embodiments of correlators (application of 2 spreading sequences to the data signal) for the cases concluding decision are subsequently converted into logical bit values "0" and "1” and final Down-clocking of the output signal or successive decision in logical bit values "0" and "1” and final down-clocking of the output signal described.
  • the embodiment of an exemplary two-stage correlator shown in FIG. 8 is suitable for the despreading of binary signals in the baseband after the signal demodulation.
  • Another special feature of the embodiment illustrated in FIG. 8 is that two identical spreading sequences s (l)... S (n) of length n are used to spread the data signal to be transmitted. nals and for the receiver-side despreading be used in the correlator of Figure 8. The despreading further takes place using a final decision in logical bit values "0" and "1" and a final down-clocking of the output signal.
  • Figure 8 comprises n-1 delay elements Zi, i, Zi, 2, ..., Zi, n _i each having a time delay z "1 and a summer ⁇ i.
  • Figure 8 further comprises n negated exclusive-or (negEXOR) arrangements negEXORi , i, negEXORi, 2 ••• negEXORi, n and a SpeI ⁇ cherregisteran extract 3 the length Id (n) bits.
  • n negated exclusive-or negEXOR
  • n negated exclusive or (negEXOR) arrangements negEXOR 2, i, negEXOR 2, 2, ..., negEXOR 2, n and a memory register array 4 of the length ld (nn) bit and another negated exclusive-OR (negEXOR) arrangement 5.
  • the binary input signal with the value s (l) of the spreading sequence s (l ... n) is negated exclusive-or (negEXORi, i) linked and the result is fed to the summer ⁇ i, which delayed over the delay element Zi
  • 1 Input signal is negated with the value s (2) of the spreading sequence s (l ... n) Exclusive OR (negEXORi, 2 ) linked and the result supplied to the summer ⁇ i, via the delay element Zi
  • 2 further delayed input signal is the value s (3) of the spreading sequence s (l ... n) negates exclusive-or (negEXORi, 3) and the result is fed to the summer ⁇ i.
  • the result of the summation of the first partial correlator in the second partial correlator is in turn correlated with the spreading sequence s (l... N).
  • the binary signal with the value s (l) of the spreading sequence s (l... N) is negated exclusive-or (negE
  • the signal delayed by the delay element Z 2 , 1 is transmitted to the storage register arrangement S 2 , 2 and is multiplied by the value s (2) of the spreading sequence s (l .. n) negates exclusive-OR (negEXOR 2 , 2 ) linked and the result supplied to the summer ⁇ i, via the delay element Z 2 , 2 further delayed signal is transmitted to the storage register arrangement S 2 , 3 and from there with the value s (3) the spreading sequence s (l... N) negates exclusive-or (negEXORi, 3) and the result is fed to the summer ⁇ 2 .
  • FIG. 8 shows a tabulation of the components required for a two-stage correlator according to FIG. 8 for the two mentioned embodiments of the down-clocking with final decision in binary values (logic values "0" and "1") the two embodiments differ only in the number of delay elements (z "1 ) required for the realization.
  • nn is the number of delay elements (z "1) for an embodiment with a final down-sampler (n-1) • 1 + n • Id (n)) and in the embodiment with successive down-sampler (n- 1) • (l + ld (n))
  • the number of logic elements required for the two-stage correlator according to FIG. 8 is n • (1 + ld (n)) +1 in both cases, the number of required
  • FIG. 10 shows an embodiment of a two-stage correlator for the case of the successive decision in binary logic values "0" and "1" after each sub-stage of the correlator.
  • Figure 10 comprises n-1 delay elements Zi, i, Zi, 2, ..., Zi, n _i each having a time delay z "1 and a summer ⁇ i.
  • Figure 10 further comprises n negated exclusive-or (negEXOR) arrangements negEXORi , i, negEXORi, 2, ⁇ , negEXORi, n and a SpeI ⁇ cherregisteran inch 3 the length Id (n) bits.
  • the exemplary embodiment according to Figure 10 furthermore comprises n negated exclusive-OR (negEXOR) arrangements negEXOR 2 , i, negEXOR 2 , 2 , ..., negEXOR 2 , n and a memory register arrangement 4 of length
  • the binary received signal in the first partial correlator is correlated with the spreading sequence s (l... N).
  • the binary input signal with the value s (l) of the spreading sequence s (l ... n) is negated exclusive-or (negEXORi, i) linked and fed the result to the summer ⁇ i; the delayed via the delay element Zi, 1 input signal with the value s (2) of the spreading sequence s (l ... n) negated exclusive-or (negEXORi, 2 ) linked and fed the result to the summer ⁇ i; the input signal with the value s (3) of the spreading sequence s (l... n) further negated via the delay element Zi, 2 negates the exclusive-or (negEXORi, 3) and supplies the result to the summer ⁇ i.
  • the binary signal with the value s (l) of the spreading sequence s (l ... n) is negated exclusive-OR (negEXOR2, i) linked and the result is fed to the summer ⁇ 2 , via the delay element Z 2 , i delayed signal is negated with the value s (2) of the spreading sequence s (l ... n) exclusive-or (negEXOR2,2) ver ⁇ ties and the result to the summer ⁇ i fed, via the delay element Z 2 , 2 on delayed signal is negated with the value s (3) of the spreading sequence s (l ... n) exclusive-or (negEXORi, 3) and the result is fed to the summer ⁇ 2 .
  • FIG. 11 shows a tabulation of the components required for a two-stage correlator according to FIG. 10 for the two mentioned embodiments of the downclocking with successive decision in binary values (logic values "0" and "1").
  • the number of logic elements required for the two-stage correlator according to FIG. 10 is 2-n + 2 in both cases, the number of required storage registers for the spreading sequence s (l... N) is n and both Summer ⁇ i as well as summer ⁇ 2 each add over a width of n bits.
  • the number of delay elements is (m-1)
  • the number of logic elements required is (m + 1)
  • the number of required storage registers for the spreading sequence s is m
  • the (single) totalizer adds over a width of m bits.
  • the number of required logic elements neg. EXOR
  • the number of required storage registers for the spreading sequence s (l ... m) is 225 and the (single) summer must be designed for addition over a width of 225 bits.
  • a two-stage correlator using two spreading sequences s (l... N) of length 15 according to FIG. 13 in the case of a final decision in binary mode requires values "0" and "1" (see FIG. 8) and, in the event of a final down-clocking, 854 delay elements, 76 logic elements (neg. EXOR), 15 memory registers and two summers, each once across the width of 15 bits or 60 bits.
  • the same two-stage correlator requires only 70 delay elements to implement in the case of a final decision in binary values "0" and "1” and, in the case of a successive down-clocking, again 76 logic elements (neg. EXOR), 15 memory registers and two summers the width of 15 bits or 60 bits.
  • a two-stage correlator using two spreading sequences s (l... N) of length 15 according to FIG. 13 in the case of a successive decision requires binary values "0" and "1" (see FIG Case of a final down-clocking 225 delay elements, 32 logic elements (neg EXOR), 15 memory registers and two summers across the width of 15 bits each.
  • the same two-stage correlator requires only 28 delay elements, again 32 logic elements (neg. EXOR), 15 memory registers and two summers, once in the event of a successive decision in binary values "0" and "1” and in the case of a successive down-clocking the width of 15 bits or 60 bits.
  • the embodiments shown form only a small part of a variety of implementation options.
  • the despreading of the signals does not have to take place, as shown by way of example, in the baseband after demodulation.
  • a despreading can be carried out in a corresponding manner in every other subarea of a receiver, for example also before the demodulation at the intermediate frequency or high frequency level.
  • any other spreading sequences which satisfy the required autocorrelation properties can be used. It is not necessary to use identical spreading sequences of the same length for spreading or despreading the data signals in multistage correlators, as shown in the examples.
  • the resolution of 1 bit in the data signal shown here by way of example is also not defined, so that any resolution and processing bandwidths can be used.
  • FIG. 14 shows the autocorrelation function of a simple, 511-bit PRBS-9 spreading sequence, which has optimum despreading characteristics with respect to a noisy message channel.
  • FIG. 14 shows the autocorrelation function over a range of bit positions from 0 to 1000 (abscissa). The strongly pronounced maximum of the correspondences of the autocorrelation (ordinate) at bit position 511 is very clear. In the remaining range, the values of the autocorrelation function are at zero, as well as from the spread representation in FIG.
  • FIG. 15 shows the autocorrelation function of a two-fold, 15-bit long (15x15) ZigBee spreading sequence, which does not have optimal despreading characteristics with respect to a noisy message channel.

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Abstract

The invention relates to a method for despreading a received spread-spectrum signal (c), wherein the despreading takes place in at least two stages. Each stage comprises the following step: generating a correlator signal by correlating a spread-spectrum signal (c, corN,..., cor2) having a spread sequence (sN,...,s1), and at least one stage comprising the following steps: decimation of the correlator signal (corN, cor(N-1),..., cor1) by a factor corresponding to the length of the spread sequence (sN,..., s1), and/or deciding on the basis of the correlator signal whether a certain symbol has been received.

Description

Mehrfache Spreizung/Entspreizung von Spreizspektrumsignalen durch mehrfache SpreizfolgenMultiple spreading / despreading of spread spectrum signals by multiple spreading sequences
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur drahtlosen Kommunikation mit mindestens einer peripheren Einheit und im Besonderen ein Spreizspektrumverfahren mit mehrfacher Spreizung/Entspreizung des Datenübertragungssignals mit Hilfe mehrfacher Spreizfolgen.The invention relates to a method for wireless communication with at least one peripheral unit and in particular a spread spectrum method with multiple spreading / despreading of the data transmission signal by means of multiple spreading sequences.
Insbesondere in Kraftfahrzeugen wird bereits heute eine Vielzahl von Funktionen über Fernsteuerungen ausgelöst oder gesteuert. Üblicherweise wird dafür eine Funkstrecke in lizenz- freien Frequenzbändern für die Übertragung vom und zum Kraftfahrzeug genutzt. Für den Fahrzeugzugang und beispielsweise auch den Motorstart sind dies sogenannte „Remote Keyless Entry" Systeme (kurz: RKE-Systeme) , wie sie zum Beispiel zur Funkzentralverriegelung verwendet werden. RKE-Systeme stellen inzwischen die Standardlösung nicht nur für komfortables Ver- und Entriegeln eines Fahrzeuges , sondern auch für weitere Komfortfunktionen dar. Dies erfolgt mitteis einer meist in einem Fahrzeuσschlüssel integrierten, batteriebetriebenen Funksteuerung, die darüber hinaus dazu verwendet wird, dass neben dem Ver- und Entriegeln der Türen und des Kofferraums auch der Diebstahlschutz sowie die Wegfahrsperre entsprechend aktiviert oder deaktiviert werden. Weitere Funktionen, wie beispielsweise komfortables öffnen und Schließen von Fenstern, Sonnendächern, Schiebetüren oder Heckklappen können e- benso mitintegriert sein. Eine weitere Komfortfunktion und Sicherheitsfu.nkt.ion ist die Aktivierung der Vorfeldbeleuchtung des Fahrzeuges. Für zusätzliche Sicherheit sorgt ein im. Schlüssel integrierter sogenannter Notfall-Knopf, der auf Druck einen akustischen und visuellen Alarm am Fahrzeug aus- löst.Especially in motor vehicles, a large number of functions are already triggered or controlled via remote controls. Usually, a radio link in license-free frequency bands is used for the transmission from and to the motor vehicle. For vehicle access and, for example, engine startup, these are so-called "remote keyless entry" systems (RKE systems, for example), such as those used for centralized radio interlocking, for example This is done mitteis integrated in a Fahrzeuσschlüssel, battery-powered radio control, which is also used in addition to the locking and unlocking of the doors and the boot also the theft protection and the immobilizer accordingly activated or Other functions, such as the convenient opening and closing of windows, sunroofs, sliding doors or tailgates, can also be integrated in the car.Another comfort function and safety feature is the activation of the vehicle's apron lighting One cares in the. Key Integrated so-called emergency button that triggers an audible and visual alarm on the vehicle when pressed.
Solche RKE Systeme arbeiten dabei je nach Anforderungen mit uni- oder bidirektionaler Kommunikation im Bereich weitweit freigegebener ISM-Frequenzen. Weitere Merkmale sind zum Beispiel eine gesicherte Datenübertragung mit optional erhöhter Sicherheit, durch ein Challenge-Response-Authentifi- zierungsverfahren (bidirektional) sowie ein niedriger Ener- gieverbrauch. Zudem lassen weitergehende Anwendungen eineDepending on the requirements, such RKE systems work with unidirectional or bidirectional communication in the wide area shared ISM frequencies. Other features include secure data transmission with optionally increased security, a challenge-response authentication method (bidirectional) and low energy consumption. In addition, further applications allow one
Personalisierung der Funktionen eines RKE-Systems auf ausgewählte Personen zu. Die Reichweite solcher RKS Systeme be- trägt üblicherweiεe bis zu 100 m.Personalization of the functions of a RKE system to selected persons. The range of such RKS systems is usually up to 100 m.
Ein weiteres auf Funkkommunikation basierendes System ist das so genannte PASE-System. PASE steht dabei für PAssive Start and Entry und beschreibt eine schlüsselloses Zugangs- und Startsystem. Bei diesem schlüssellosen Fahrzeugzugangssystem muss der Fahrer lediglich einen Identifikationsgeber (ID) mit sich führen und erhält durch einfaches Berühren des Türgriffes Zugang zum Fahrzeug. Sobald sich der Fahrer im Innern des Fahrzeuges befindet, kann der Motor durch Knopfdruck gestartet werden, Verlässt der Fahrer das Fahrzeug, so verriegelt das PASE-System das Fahrzeug entweder automatisch oder auf Knopfdruck. Der Identifikationsausweis des Fahrers ersetzt herkömmliche mechanische oder funkgesteuerte Schlüssel und soll maximalen Komfort und einfachste Handhabung für den Fahrer bieten. Auch hier besteht wiederum die Möglichkeit der Personalisierung auf ausgewählte Personen und es wird übli- cherweise eine mehrkanalige bidirektionale Datenübertragung eingesetzt, die ebenfalls drahtlos und verschlüsselt, zum Beispiel im Bereich der weltweit freigegebenen ISM-Frequenzen erfolgt.Another radio communication based system is the so-called PASE system. PASE stands for PAssive Start and Entry and describes a keyless access and start system. In this keyless vehicle access system, the driver only has to carry an identification transmitter (ID) with him and gets access to the vehicle by simply touching the door handle. As soon as the driver is inside the vehicle, the engine can be started by pressing a button. If the driver leaves the vehicle, the PASE system locks the vehicle either automatically or at the push of a button. The driver's identification card replaces conventional mechanical or radio controlled keys to provide maximum comfort and ease of use for the driver. Again, there is the possibility of personalization on selected persons and it is usually a multi-channel bidirectional data transmission is used, which also takes place wirelessly and encrypted, for example in the field of shared ISM frequencies worldwide.
Daneben etablieren sich im Bereich von Kraftfahrzeugen heute auch noch Systeme mit weiteren Funktionen wie zum Beispiel der Übermittlung von Zustandsinformationen. Solche Systeme wirken im Allgemeinen über größere Reichweiten, üblicherweise mehrere 100 m. Beispiele dafür sind der sogenannte Telestart, d. h. ein Motorstart aus größeren Entfernungen, oder dieIn addition, systems with additional functions such as the transmission of status information are also establishing themselves in the field of motor vehicles today. Such systems generally operate over longer ranges, typically several hundred meters. Examples are the so-called Telestart, d. H. a motor start from greater distances, or the
Fernbedienung einer Standheizung, einer Klima-Automatik und- soweiter. Weitere Beispiele für den Einsatz von Funkstrecken mit größeren Reichweiten als denjenigen bei den beschriebenen RKE- und PASE-Systeme betreffen aus größerer Entfernung abrufbare Statusinformationen zum Kraftfahrzeug, wie etwa der aktuelle Schließzustand, die aktuelle Innenraumtemperatur und Ergebnisse technischer Systemüberprüfungen (Technik-Check) . Auch eine Übertragung von Alarmmeldungen ist über eine größere Entfernung wünschenswert.Remote control of a parking heater, automatic air conditioning and so on. Further examples of the use of radio links with longer ranges than those described in the RKE and PASE systems refer to the motor vehicle from a long distance retrievable status information, such as the current closed state, the current interior temperature and results of technical system checks (technology check). A transmission of alarm messages is desirable over a longer distance.
Alle Funktionen, die eine drahtlose Datenübertragung über größere Entfernungen erfordern, werden auch unter dem Ober- begriff „Long-Range-Anwendungen" zusammengefasst . Ein Ziel für Long-Range-Anwendungen ist es, die Datenübertragung beziehungsweise Kommunikation über Entfernungen von mindestens 600 m bidirektional zur Verfügung zu stellen. Um das Ziel einer Datenübertragung über größere Entfernungen und die damit verbundene notwendige hohe Empfindlichkeit beim Signalempfang zu erreichen ist es nach dem Stand der Technik üblich, die Datenübertragung der Nutzsignale mit einer geringen Datenrate auszuführen. Ein solches dabei üblicherweise eingesetztes Verfahren ist das so genannte Spreizspektrumverfahren unter Verwendung der Bandspreiztechnik.All functions that require wireless data transmission over long distances are also summarized under the term "long-range applications." One goal for long-range applications is to make data transmission or communication bidirectional over distances of at least 600 m In order to achieve the goal of data transmission over greater distances and the associated high sensitivity in signal reception, it is customary in the prior art to carry out the data transmission of the useful signals at a low data rate the so-called spread spectrum method using the spread spectrum technique.
Die Idee der Spreizspektrum—Kommunikation (Spread Spectrum Communication) ist bereits einige Jahrzehnte alt. Standen dabei zu Beginn der Entwicklung Forderungen nach störungs- und abhörsicherer Kommunikation, insbesondere für den militärischen Anwendungsbereich im Vordergrund, so gewannen zunehmend auch die Vorteile einer robusten Übertragung in frequenzselektiven Kanälen und einfach zu realisierender variabler Datenübertragungsrate an Bedeutung, so dass sich die Band- spreiztechnik im Zusammenhang mit der wachsenden Verfügbarkeit entsprechend leistungsfähiger Hardware zu einer führenden Technologie für die Satelliten— und Mobilkommunikation entwickelt hat.The idea of Spread Spectrum Communication is already several decades old. Whereas at the beginning of the development demands for interference- and eavesdropping-proof communication, in particular for the military application area, were in the foreground, the advantages of robust transmission in frequency-selective channels and easy-to-implement variable data transmission rates also became increasingly important, so that the band spread technology has evolved into a leading technology for satellite and mobile communications in the context of the growing availability of high-performance hardware.
Spreizspektrum—Anordnungen sind durch eine Übertragungsbandbreite gekennzeichnet, die wesentlich größer als die Bandbreite der zu übertragenden Information ist. Diese codebasierte Spreizung eines Datensignals vor dessen Übertragung wird erreicht durch die Multiplikation des Datensignals mit einer festgelegten Bitsequenz (Pseudozufallszahl) höherer Bitrate, der so genannten Chiprate. Auf diese Weise wird unter Beibehaltung der Nettodatenrate eine Spreizung im modu- lierten Hochfrequenzspektrum erreicht. Die Demodulation eines solchen Spreizspektrum—Signals erfolgt im Wesentlichen durch Korrelation des Empfangssignals mit einer Kopie des im Sender zur Spreizung verwendeten so genannten Spreizsignals. Grundlegender Bestandteil einer Spreizspektrum—Anordnung sind Pseudo—Zufallssequenzen, deren Autokorrelationsfunktion inSpread spectrum arrangements are characterized by a transmission bandwidth which is substantially larger than the bandwidth of the information to be transmitted. This code-based spreading of a data signal before its transmission is achieved by multiplying the data signal by a fixed bit sequence (pseudorandom number) of higher bit rate, the so-called chip rate. In this way, a spread in the modulated high-frequency spectrum is achieved while maintaining the net data rate. The demodulation of such a spread spectrum signal essentially takes place by correlation of the received signal with a copy of the so-called spread signal used in the transmitter for spreading. A fundamental component of a spread spectrum arrangement are pseudo-random sequences whose autocorrelation function is in
Bezug auf eine empfängerseitige Entspreizung des gespreizten Datensignals ideale Eigenschaften aufweist.With respect to a receiver-side despreading of the spread data signal has ideal properties.
Dabei wird beispielsweise ein zu übertragendes Datensignal d(k) der Datenrate D (kBit/sek) mit einer so genanntenIn this case, for example, a data signal to be transmitted d (k) of the data rate D (kbit / sec) with a so-called
Spreizfolge s (1) einer Länge m multipliziert. Das daraus hervorgehende gespreizte Datensignal oder Chipsignal c(l) mit c (1) =d (k) s (1) weist die m-fache, auch als Chiprate bezeichnete Datenrate der ursprünglichen Datenrate D auf. Dabei be- zeichnet k den Bit-Takt und 1 den Chip-Takt einer Anordnung zur Bandspreizung . Mit Hilfe dieses gespreizten Datensignals wird ein Hochfrequenz-Trägersignal beliebig (AM, FM, PSK, usw.) moduliert. Durch diese Vervielfachung der ursprünglichen Datenrate auf die Chipdatenrate ergibt sich eine Ver- breiterung beziehungsweise Spreizung des zur Funkübertragung benötigten Frequenzbereiches.Spreading sequence s (1) multiplied by a length m. The resulting spread data signal or chip signal c (l) with c (1) = d (k) s (1) has the m-fold, also referred to as chip rate data rate of the original data rate D. In this case, k denotes the bit clock and 1 the chip clock of an arrangement for band spreading. With the aid of this spread data signal, a high-frequency carrier signal is arbitrarily modulated (AM, FM, PSK, etc.). This multiplication of the original data rate to the chip data rate results in a broadening or spreading of the frequency range required for radio transmission.
Als Folge davon ergibt sich ein so genannter Spreizgewinn G, der sich gemäß der Formel G = 10 -LOG (m) errechnet. Je breiter die Spreizung des Frequenzbandes für die Informationsübertragung gewählt wird, desto weniger störanfällig ist die Datenübertragung, insbesondere für schmalbandige Störsignale. Als Folge davon lassen sich mit niedriger Nutzdatenrate trotzdem breitbandige Sendesignale erzeugen. Insbesondere in den USA ist dies Voraussetzung, um die Kriterien der FCC (FederalAs a consequence, a so-called spreading gain G results, which is calculated according to the formula G = 10 -LOG (m). The broader the spread of the frequency band is selected for the information transmission, the less susceptible to interference data transmission, especially for narrow-band interference signals. As a result, broadband transmission signals can nevertheless be generated with a low user data rate. Especially in the US, this is a prerequisite to meet the criteria of the FCC (Federal
Communications Commission) für Spread Spectrum Übertragung im 902 MHz Band zu erfüllen, was eine Voraussetzung für die Verwendung einer höheren Sendeleistung ist. Durch die niedrige Nutzdatenrate bzw. wegen des großen Spreizgewinns bleibt die erwünschte hohe Empfindlichkeite erhalten. Durch die höheren Sendeleistungs-Grenzen und die hohe Empfindlichkeit lassen sich damit Reichweiten einer "Long-Range"-Funkübertragung re- alisieren. Gleichzeitig bietet die Spreizung auch einen gewissen Schutz gegen unerlaubtes Abhören in Fällen, in denen kritische Daten wie zum Beispiel Identifikationscodes übertragen werden sollen.Communications Commission) for spread spectrum transmission in the 902 MHz band, which is a prerequisite for using a higher transmission power. By the low Payload or due to the large Spreizgewinns the desired high sensitivity remains. Due to the higher transmission power limits and the high sensitivity, ranges of a "long-range" radio transmission can be realized. At the same time, spreading also provides some protection against unauthorized interception in cases where critical data, such as identification codes, is to be transmitted.
Werden der Spreizgewinn G oder der zu nutzende Spektralbereich oder die Robustheit gegenüber Störsignalen vorgegeben, ergibt sich aus einer oder mehreren dieser Forderungen die benötigte Länge m der Spreizfolge. Bisherige Anordnungen setzen dabei eine einzelne Spreizfolge ein, um das Datensignal einmal damit zu multiplizieren. Daraus ergeben sich der verfügbare Spreizgewinn, die Spektrumsspreizung usw. Um einen möglichst großen Spreizgewinn zu erzielen, müssen möglichst lange Spreizfolgen s (1) verwendet werden. Daraus resultiert nachteilig jedoch auch ein erhöhter Aufwand zur Entspreizung des übertragenen Datensignals auf der Empfängerseite einer solchen Anordnung. Dieser erhöhte Aufwand zeigt sich zum Beispiel in der Anzahl der für einen Korrelator zur Entspreizung des Datensignals benötigten Elemente, wie Verzögerungsglieder, logischen Verknüpfungselementen und Speicherregistern für die gespreizten Sequenzen.If the spreading gain G or the spectral range to be used or the robustness to interfering signals are specified, the required length m of the spreading sequence results from one or more of these requirements. Previous arrangements use a single spreading sequence to multiply the data signal once. This results in the available spreading gain, the spectrum spread, etc. In order to achieve the largest possible spreading gain, the longest possible spreading sequences s (1) must be used. However, this disadvantageously results in an increased effort for despreading the transmitted data signal on the receiver side of such an arrangement. This increased complexity is evident, for example, in the number of elements required for a correlator for despreading the data signal, such as delay elements, logic operation elements and storage registers for the spread sequences.
Ein nach dem Stand der Technik ebenfalls häufig eingesetztes alternatives Spreizspektrum—Verfahren ist das Frequenzsprungverfahren (engl, „frequency hopping spread spectrum") Beim Frequenzsprungverfahren wird die Trägerfrequenz des Signals sprunghaft in diskreten Schritten variiert, das heißt es wird zwar schmalbandig, jedoch auf vielen verschiedenen Kanälen gesendet. Diese Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, dass sich durch die Forderung der zufälligen Benutzung einer Min- destanzahl von Kanälen lange Polling - Zyklen ergeben, das heißt der Sender muss zunächst so lange senden, bis der Empfänger alle für die Datenübertragung in Frage kommenden Kanäle abgescannt hat. Dies hat bei batteriebetriebenen bidirek- tionalen Funkubertragungsanordnungen, wie den weiter oben erwähnten F?T 2ycz.2rc^ einen deutlich erhöhten und damit unerwünschten Strombedarf des batteriebetriebenen Funkschlussels zur Folge.An alternative spread spectrum method also frequently used in the prior art is the frequency hopping spread spectrum. In the frequency hopping method, the carrier frequency of the signal is suddenly varied in discrete steps, that is to say narrowband but on many different However, this method has the disadvantage that the requirement of accidental use of a minimum number of channels results in long polling cycles, ie the transmitter must first transmit until the receiver is all in question for the data transmission This has been the case with battery-operated bidirectional Tional Funkubertragungsanordnungen, such as the above-mentioned F? T 2ycz.2rc ^ a significantly increased and thus undesirable power requirements of the battery-powered radio key result.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Spreizspektrumverfahren zur drahtlosen Kommunikation anzugeben, bei dem unterschiedlichste Anforderungen weitgehend erfüllt werden.The object of the present invention is to specify a spread spectrum method for wireless communication in which the most varied requirements are largely met.
Die Aufgabe wird gelost durch ein Spreizspektrumverfahren gemäß Anspruch 1. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteranspruchen .The object is achieved by a spread spectrum method according to claim 1. refinements and developments of the inventive concept are the subject of dependent claims.
Die Aufgabe wird insbesondere gelost durch ein Spreizspekt- rumverfahren zur drahtlosen bidirektionalen Kommunikation mit mehrfacher Spreizung / Entspreizung des Datensignals mit Hilfe verkürzter Spreizfolgenlangen und mit mindestens einem entsprechenden Korrelator auf der jeweiligen Empfangerseite der bidirektionalen Funkubertragungsanordnung.The object is achieved in particular by a spread spectrum method for wireless bidirectional communication with multiple spreading / despreading of the data signal with the aid of shortened spreading sequence lengths and with at least one corresponding correlator on the respective receiver side of the bidirectional radio transmission arrangement.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnungen dargestellten Ausfuhrungsbeispiele naher erläutert, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments illustrated in the figures of the drawings, wherein like elements are provided with the same reference numerals. It shows:
Figur 1 in einem Blockschaltbild eine allgemeine Struktur eines zur Entspreizung benotigten Korrelators nach dem Stand der Technik;FIG. 1 is a block diagram showing a general structure of a despreading correlator of the prior art;
Figur 2 in einem Ablaufdiagramm den Ablauf der Spreizung und Entspreizung eines Datensignals nach dem Stand der Technik;Figure 2 is a flowchart showing the process of spreading and despreading a data signal according to the prior art;
Figur 3 in einem Blockschaltbild eine Struktur eines zur Entspreizung benotigten Korrelators für den Fall binarer Eingangssignale und Entspreizung im Basisband; Figur 4 in einem Blockschaltbild Ausführungsbeispiele (a) , (b) und (c) zur Erzeugung des Modulationssignals im Basisband;FIG. 3 shows a block diagram of a structure of a correlator required for despreading in the case of binary input signals and despreading in baseband; FIG. 4 is a block diagram of embodiments (a), (b) and (c) for generating the baseband modulation signal;
Figur 5 in einem Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel der Struktur eines zur Entspreizung verwendeten Korrelators für den Fall eines vielfach gespreizten EingangsSignals;Figure 5 is a block diagram showing an embodiment of the structure of a despreading correlator in the case of a multiple spread input signal;
Figur 6 in einem Flussdiagramm ein Ablaufbeispiel der Entspreizung durch den Korrelator gemäß Figur 5;FIG. 6 is a flowchart showing a sequence of despreading by the correlator according to FIG. 5;
Figur 7 in einem Flussdiagramm drei Ablaufbeispiele derFIG. 7 is a flowchart showing three exemplary embodiments of the invention
Entspreizung durch drei weitere Ausführungsformen von Korrelatoren;Despreading by three further embodiments of correlators;
Figur 8 in einem Blockschaltbild ein alternatives Ausführungsbeispiel der Struktur eines zur Entspreizung verwendeten Korrelators für den Fall einer abschließenden LogikwertentScheidung;Figure 8 is a block diagram of an alternative embodiment of the structure of a despreading correlator in the case of a final logical value decision;
Figur 9 in einer Tabelle eine allgemeine Darstellung der Berechnungsvorschrift für die Anzahl der in einem Korrelator benötigten Elemente;FIG. 9 shows in a table a general representation of the calculation rule for the number of elements required in a correlator;
Figur 10 in einem Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel der Struktur des zur Entspreizung verwendeten Korrelators gemäß Figur 8 für den Fall einer sukzessiven Logikwertentscheidung;FIG. 10 shows in a block diagram an exemplary embodiment of the structure of the correlator used for despreading according to FIG. 8 for the case of a successive logic value decision;
Figur 11 in einer Tabelle die Berechnungsvorschriften für die Anzahl der in einem Korrelator mit sukzessiver Logikwertentscheidung benötigten Elemente;FIG. 11 is a table showing the calculation rules for the number of elements required in a successive logic value decision correlator;
Figur 12 in einer Tabelle die Berechnungsvorschriften für die Anzahl der in einem Korrelator mit sukzessiver Logikwertentscheidung beziehungsweise abschließen- der Logikwertentscheidung und zweifacher Spreizung beziehungsweise Entspreizung benötigten Elemente;FIG. 12 shows in a table the calculation specifications for the number of times in a correlator with successive logic value decision or final the logic value decision and double spreading or despreading required elements;
Figur 13 in einer Tabelle die Anzahl der in einem Korrelator mit sukzessiver Logikwertentscheidung beziehungsweise abschließender Logikwertentscheidung und 225- facher Spreizung beziehungsweise Entspreizung benötigten Elemente;FIG. 13 shows in a table the number of elements required in a correlator with successive logic value decision or concluding logic value decision and 225-fold spreading or despreading;
Figur 14 in einem Diagramm die Autokorrelationsfunktion eines mit einer ZigBee Spreizfolge einmal gespreizten beziehungsweise entspreizten Datensignals; undFIG. 14 shows a diagram of the autocorrelation function of a data signal which has once been spread or despread with a ZigBee spreading sequence; and
Figur 15 in einem Diagramm die Autokorrelationsfunktion ei- nes mit einer ZigBee Spreizfolge zweimal gespreizten beziehungsweise entspreizten Datensignals.FIG. 15 shows a diagram of the autocorrelation function of a data signal which is twice spread or despread using a ZigBee spreading sequence.
Wie weiter oben beschrieben, müssen zur Erzielung eines möglichst großen Spreizgewinns G nach dem Stand der Technik mög- liehst lange Spreizfolgen (Spreizfolgenlänge m) verwendet werden, die einen hohen Aufwand bei der empfängerseitigen Entspreizung des übertragenen Datensignals nach sich ziehen. Es wird nun vorgeschlagen, den Spreizgewinn in der gewünschten Größe nicht durch eine einzelne Spreizung beziehungsweise Entspreizung (mit der Spreizfolgenlänge m) zu erreichen, sondern durch eine N-fache Spreizung beziehungsweise Entspreizung des Datensignals mit Hilfe entsprechend kürzerer Spreizfolgenlängen der Längen ni, n2, ... nN. Dabei errechnet sich die gesamte wirksame Spreizfolgenlänge nges zu nges = ni n2 *...* nN. Auf diese Weise kann bei stark vergrößertem Spreizgewinn eine Strom, Silizium und Register sparende Realisierung der Entspreizung in einem ASIC erreicht werden.As described above, in order to obtain the greatest possible spreading gain G, it is necessary to use long spreading sequences (spread sequence length m) which result in a high outlay on the receiver-side despreading of the transmitted data signal. It is now proposed not to achieve the spreading gain in the desired size by a single spreading or despreading (with the spreading sequence length m) but by an N-fold spreading or despreading of the data signal with the aid of correspondingly shorter spreading sequence lengths of the lengths ni, n 2 , ... n N. In this case, the total effective spreading sequence length n ges is calculated to n ges = ni n 2 * ... * n N. In this way, a power, silicon and register-saving implementation of the despreading can be achieved in an ASIC at greatly increased Spreizgewinn.
Spreizfolgen mit 15Bit beziehungsweise 15Chip Länge sind be- reits in verschiedenen anderen Ausführungsformen von ASICS implementiert worden. Die nachfolgend aufgezeigten Ausführungsbeispiele bieten bei einem nur verdoppelten Aufwand zur Entspreizung in einem ASIC näherungsweise die etwa 15fache Leistung hinsichtlich des Spreizgewinns. Dabei wird beispielsweise die 15Bit lange ZigBee Spreizfolge zweimal verwendet. Das stellt auch eine Kompatibilität mit zukünftigen ZigBee Anwendungen sicher. Dabei bezeichnet ZigBee einen neu- en Industriestandard zur Vernetzung von Geräten und Sensoren beziehungsweise zur drahtlosen Kommunikation und Steuerung in nahezu allen Bereichen (vgl. IEEE-Arbeitsgruppe 802.15.4) .15 bit or 15 chip spreading sequences have already been implemented in various other embodiments by ASICS. The exemplary embodiments shown below offer approximately 15 times the approximate cost of despreading in an ASIC Performance in terms of spreading profit. For example, the 15-bit ZigBee spreading sequence is used twice. This will also ensure compatibility with future ZigBee applications. ZigBee describes a new industry standard for the networking of devices and sensors or for wireless communication and control in almost all areas (see IEEE Working Group 802.15.4).
Typische Anwendungsbereiche für ZigBee sind zum Beispiel die Heimvernetzung, die Automatisierungs- und Sicherheitstechnik im Facility Management sowie die Machine-to-Machine Kommunikation (M2M) . Aufgrund der technischen Funktionalität und der vergleichsweise geringen Kosten lassen sich durch ZigBee vollständig drahtlose, infrastruktur-unabhängige Geräte- und Sensor-Netzwerke aufbauen. Der ZigBee Standard unterstütztTypical areas of application for ZigBee include home networking, automation and safety technology in facility management and machine-to-machine communication (M2M). Due to the technical functionality and the comparatively low costs, ZigBee can be used to build completely wireless, infrastructure-independent device and sensor networks. The ZigBee standard supports
Datenraten von 20, 40 und 250 kBit/s in den Frequenzbereichen 868 MHz, 915 MHz beziehungsweise 2,4 GHz. Der Verbindungsaufbau bei ZigBee erfolgt sofort, während dieser beispielsweise bei Bluetooth Anwendungen bis zu 3 Sekunden dauert. Auch ist die Anzahl der Komponenten in einem ZigBee-Netz mit über 250 deutlich weniger limitiert als bei Bluetooth (7 Komponenten) . Weiterhin eignet sich der ZigBee Standard insbesondere vor dem Hintergrund eines im Vergleich zu WLAN oder Bluetooth niedrigen Energieverbrauches, was gerade beispielsweise bei batteriebetriebenen Geräten von Vorteil ist.Data rates of 20, 40 and 250 kBit / s in the frequency ranges 868 MHz, 915 MHz and 2.4 GHz, respectively. The connection to ZigBee is instantaneous, while it takes up to 3 seconds for Bluetooth applications. Also, the number of components in a ZigBee network with more than 250 is significantly less limited than with Bluetooth (7 components). Furthermore, the ZigBee standard is particularly suitable against the background of low energy consumption compared to WLAN or Bluetooth, which is particularly advantageous for battery-powered devices, for example.
Vorgesehen sind auch Anwendungen, wo bei einer spektralen Bandbreite von mindestens 50OkHz mit bis zu 1 Watt Sendeleistung gearbeitet werden kann. Dabei kann die hohe Bandbreite nur mit relativ hohen Chipdatenraten erreicht werdenThere are also plans for applications where a spectral bandwidth of at least 50OkHz can be used with up to 1 watt transmission power. The high bandwidth can only be achieved with relatively high chip data rates
(>25OkChip/sec) . Gleichzeitig kann jedoch, wie weiter oben beschrieben, nicht auf die hohe Empfindlichkeit verzichtet werden, die eine geringe Nettodatenrate des zu übertragenden Datensignals bietet. Durch die Erfindung werden nun die für Long Range Anwendungen nötigen Reichweiten erzielt.(> 25OkChip / sec). At the same time, however, as described above, can not be dispensed with the high sensitivity, which offers a low net data rate of the data signal to be transmitted. The invention now achieves the ranges necessary for long-range applications.
Wie weiter oben bereits erwähnt, wird in Spreizspektrumanordnungen nach dem Stand der Technik ein zu übertragendes Daten- signal d(k) der Datenrate D (kBit/sek) mit einer so genannten Spreizfolge s (1) einer Länge m (s(l ... m) ) multipliziert. Das daraus hervorgehende gespreizte Datensignal oder Chipsignal c(l) mit c(l) = d(k)-s(l) weist die m-fache, auch als Chipra- te bezeichnete Datenrate der ursprünglichen Datenrate D auf (Spreizung) . Dabei bezeichnet k den Bit-Takt und 1 den Chip- Takt einer Anordnung zur Bandspreizung.As already mentioned above, in spread spectrum arrangements according to the prior art, a data signal d (k) of the data rate D (kbit / sec) multiplied by a so-called spreading sequence s (1) of a length m (s (l ... m)). The resulting spread data signal or chip signal c (l) with c (l) = d (k) -s (l) has m times the data rate of the original data rate D, also referred to as the chip rate (spread). In this case, k denotes the bit clock and 1 the chip clock of an arrangement for band spreading.
Empfängerseitig wird dabei basierend auf dieser einen Spreiz- folge s(l...m) eine entsprechende Entspreizung des empfangenen Datensignals durchgeführt. Dazu wird das mit der Auflösungs- Bitbreite b digitalisierte Empfangssignal r(l) mit der Spreizfolge s(l ... m) in einem empfangsseitigen Korrelator korreliert. Als Folge davon ergeben sich Korrelationssummen im Chip-Takt cor(l) . Durch synchronisierte Heruntertaktung wird daraus das Signal cor(k) und durch eine anschließende Entscheidung („0" oder „1") das entspreizte Signal d(k) gewonnen. Die Synchronisation zur Heruntertaktung und die Entscheidung können dabei prinzipiell in der Reihenfolge ver- tauscht werden.On the receiver side, a corresponding despreading of the received data signal is carried out based on this one spreading sequence s (l... M). For this purpose, the received signal r (l) digitized with the resolution bit width b is correlated with the spreading sequence s (l... M) in a receiving-side correlator. As a result, correlation sums in the chip clock cor (1) result. The signal cor (k) is obtained from this by synchronized down-clocking, and the despread signal d (k) is obtained by a subsequent decision ("0" or "1"). The synchronization for the down-clocking and the decision can in principle be exchanged in the order.
Figur 1 zeigt in einem Blockschaltbild einen entsprechenden Korrelator nach dem Stand der Technik. Dabei umfasst Figur 1 m-1 Verzögerungsglieder Z1, Z2, ..., Zm_i, m Multiplizierer Mi, M2, ..., Mm, einen Summierer Σ, eine Anordnung 1 zur Heruntertaktung (downsampling) sowie eine Entscheidereinheit 2. Gemäß Figur 1 wird das mit der Auflösungs-Bitbreite b digitalisierte Empfangssignal r(l, b) mit der Spreizfolge s(l ... m) korreliert. Dabei wird r(l, b) mit dem Wert s(l) der Spreizfolge s(l ... m) multipliziert und das Ergebnis dem Summierer Σ zugeführt, das über das Verzögerungsglied Z1 verzögerte Signal r(l, b) wird mit dem Wert s(2) der Spreizfolge s(l ... m) multipliziert und das Ergebnis dem Summierer Σ zugeführt. Das über das Verzögerungsglieder Z2 weiter verzögerte Signal r(l, b) wird mit dem Wert s (3) der Spreizfolge s(l ... m) multipliziert und das Ergebnis dem Summierer Σ zugeführt. Diese Schritte werden im Korrelator gemäß Figur 1 solange wiederholt, bis das über alle m-1 Verzögerungsglieder Z1, Z2, ..., Zm_ i verzögerte Signal r(l, b) mit dem Wert s (m) der Spreizfolge s(l ... m) multipliziert und auch dieses Ergebnis dem Summierer Σ zugeleitet ist.FIG. 1 shows a block diagram of a corresponding correlator according to the prior art. In this case, FIG. 1 includes m-1 delay elements Z 1 , Z 2 ,..., Z m _i, m multipliers Mi, M 2 ,..., M m , a summer Σ, an arrangement 1 for downsampling and a Decision unit 2. According to FIG. 1, the received signal r (1, b) digitized with the resolution bit width b is correlated with the spreading sequence s (1... M). In this case, r (l, b) is multiplied by the value s (l) of the spreading sequence s (l... M) and the result is fed to the summer Σ, the signal r (l, b) delayed by the delay element Z 1 is also included multiplied by the value s (2) of the spreading sequence s (l... m) and the result is fed to the summer Σ. The signal r (1, b), which is further delayed by the delay elements Z 2 , is multiplied by the value s (3) of the spreading sequence s (1... M) and the result is fed to the summer Σ. These steps are repeated in the correlator of Figure 1, to the over all m-1 delay elements Z 1, Z 2, ..., Z m _ i delayed signal r (l, b) multiplied by the value s (m) of the spreading sequence s (l ... m) and also this result is fed to the summer Σ.
Das Ergebnis der Summierung der einzelnen Signalkomponenten 1 bis m der Multiplizierer Mi, M2, ..., Mm im Summierer Σ führt gemäß Figur 1 zu dem Signal cor(l), das durch die Anordnung 1 zur Heruntertaktung (downsampling) in das Signal cor(k) überführt wird. Durch die nachfolgende Aufbereitung in der Ent- scheidereinheit 2 (decision) wird durch eine Entscheidung in Bitwerte „0" oder „1" das erwünschte entspreizte Bitsignal d(k) gewonnen, das dem ursprünglichen, in die Sendeeinheit eingespeisten und zu übertragenden Datensignal entspricht.The result of the summation of the individual signal components 1 to m of the multipliers Mi, M 2 ,..., M m in the summer Σ leads according to FIG. 1 to the signal cor (1) which is downsampled by the arrangement 1 into the Signal cor (k) is transferred. As a result of the subsequent processing in the decision unit 2 (decision), the desired despread bit signal d (k) obtained by a decision in bit values "0" or "1" corresponds to the original data signal fed into the transmitting unit and to be transmitted.
Es ist an dieser Stelle anzumerken, dass eine Spreizung beziehungsweise Entspreizung des Datensignals nicht im Basisband erfolgen muss und dementsprechend die Spreizung beziehungsweise Entspreizung des Datensignals auch nicht mit binären Signalen erfolgen muss. Weiterhin sind die hier darge- stellten Spreizer beziehungsweise Entspreizer lediglich beispielhafte Ausführungsformen von Korrelatoren, so dass die notwendige Synchronisation der Signale zur Heruntertaktung in beliebiger Weise implementiert werden kann.It should be noted at this point that a spread or despreading of the data signal does not have to be in the baseband and accordingly the spreading or despreading of the data signal also does not have to be done with binary signals. Furthermore, the spreaders or despreaders illustrated here are merely exemplary embodiments of correlators, so that the necessary synchronization of the signals for down-clocking can be implemented in any desired manner.
Der gesamte Ablauf einer beispielhaften Spreizung und Entspreizung eines Datensignals ist in der Figur 2 vereinfacht in Form eines Ablaufdiagramms dargestellt. Gemäß Figur 2 werden aus einem zu übertragenden Datensignal mit Hilfe einer Spreizfolge der Länge m digitalisierte Chips der Chiprate 1 erzeugt. In einem empfangsseitigen Korrelator wird diese Bitfolge im Takt 1 mit der Spreizfolge (Sequenz s) der Länge m korreliert (siehe Figur 1). Durch nachfolgende synchronisierte Heruntertaktung (vergleiche Anordnung 1 in Figur 1) wird ein Datensignal mit der ursprünglichen Bitrate k = l/m wie- derhergestellt . Durch eine nachfolgende Entscheidereinheit „decision" (vergleiche Entscheidereinheit 2 gemäß Figur 1) werden die Bits („0" oder „1") des ursprünglichen Datensignals d(k) wiederhergestellt. Das verwendete Frequenzspreizverfahren wird auch als Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) Verfahren bezeichnet. Dieses Verfahren wird unter anderem auch bei Wireless LANs nach dem IEEE 802.11 Standard verwendet.The entire sequence of an exemplary spreading and despreading of a data signal is shown in simplified form in the form of a flowchart in FIG. According to FIG. 2, digitized chips of the chip rate 1 are generated from a data signal to be transmitted with the aid of a spreading sequence of length m. In a receiver-side correlator, this bit sequence is correlated in clock 1 with the spreading sequence (sequence s) of length m (see FIG. 1). By subsequent synchronized down-sampling (compare arrangement 1 in FIG. 1), a data signal with the original bit rate k = 1 / m is restored. By means of a subsequent decision unit "decision" (compare decision unit 2 according to FIG. 1), the bits ("0" or "1") of the original data signal d (k) are restored. The frequency spreading method used is also referred to as the Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) method. This method is also used in wireless LANs according to the IEEE 802.11 standard.
Für den Spezialfall binärer Eingangssignale (Signal d(k)) und eine Entspreizung im Basisband werden die Nutzdaten per Ex- klusiv-Oder (EXOR) mit einer vorgegebenen Sequenz (Spreizfol- ge) verknüpft und anschließend auf die Bandbreite moduliert.For the special case of binary input signals (signal d (k)) and a despreading in the baseband, the user data are linked by Exklusiv-Or (EXOR) with a predetermined sequence (spreading sequence) and then modulated to the bandwidth.
Die verwendete Spreizfolge stellt dabei eine Bitfolge dar. Weist diese Spreizfolge beispielsweise 8 Bit oder Chips auf, muss jedes Bit des zu übertragenden Datensignals mit dieser Spreizfolge EXOR verknüpft werden. Für eine beispielhafteThe spreading sequence used represents a bit sequence. If this spreading sequence has, for example, 8 bits or chips, each bit of the data signal to be transmitted must be linked to this spreading sequence EXOR. For an exemplary
Spreizfolge oder Chippingsequenz von 1 1 0 0 0 1 1 1 ergibt sich demnach für die Übertragung eines Datensignals d(k) bestehend aus einer „1" und einer „0" folgendes Signal:Spread sequence or chipping sequence of 1 1 0 0 0 1 1 1 results accordingly for the transmission of a data signal d (k) consisting of a "1" and a "0" following signal:
Figure imgf000014_0001
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Übertragen wird in einem solchen Fall also das gespreizte Da- tensiganl mit der Bitfolge 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1.In such a case, therefore, the spread data set with the bit sequence 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 is transmitted.
Um aus diesem gespreizten und übertragenen Datensignal das ursprüngliche Datensignal d(k) wieder herzustellen, wird für den angeführten Spezialfall binärer Eingangssignale und einer wie oben dargestellten Spreizung die Entspreizung im Basisband nach dem Stand der Technik beispielsweise mit Hilfe eines in Figur 3 veranschaulichten Korrelators ausgeführt.In order to restore the original data signal d (k) from this spread and transmitted data signal, the despreading in the baseband according to the prior art, for example, with the aid of a correlator illustrated in FIG. 3, is carried out for the specified special case of binary input signals and spreading as described above.
Der Korrelator gemäß Figur 3 umfasst wiederum die aus der Fi- gur 1 bekannten Verzögerungsglieder Zi, Z2, ..., Zm_i und einenThe correlator according to FIG. 3 again comprises the delay elements Zi, Z 2 ,..., Z m _i known from FIG. 1 and one
Summierer Σ. Abweichend von Figur 1 umfasst Figur 3 weiterhin m negierte Exklusiv-Oder-Anordnungen negEXORi, negEXOR2,... ne- gEXORm und m Speicherregister 3 für die Spreizfolge sowie ei- ne weitere negierte Exklusiv-Oder (negEXOR) Anordnung 4. Gemäß Figur 3 wird das binäre Empfangssignal c(l, 2) wiederum mit der Spreizfolge s(l ... m) korreliert. Dabei wird c(l, 2) mit dem Wert s(l) der Spreizfolge s(l ... m) negiert mit Exklu- siv-Oder (negEXORi) verknüpft und das Ergebnis dem Summierer Σ zugeführt; das über das Verzögerungsglied Z1 verzögerte Signal c(l, 2) mit dem Wert s(2) der Spreizfolge s(l ... m) negiert Exklusiv-Oder (negEXOR2) verknüpft und das Ergebnis dem Summierer Σ zugeführt; das über das Verzögerungsglied Z2 wei- ter verzögerte Signal c(l, 2) mit dem Wert s (3) der Spreizfolge s(l ... m) negiert Exklusiv-Oder (negEXORs) verknüpft und das Ergebnis dem Summierer Σ zugeführt. Diese Schritte werden im Korrelator gemäß Figur 3 solange wiederholt, bis das über alle m-1 Verzögerungsglieder Z1, Z2, ..., Zm_i verzögerte binäre Signal c(l, 2) mit dem Wert s (m) der Spreizfolge s(l ... m) negiert Exklusiv-Oder (negEXORm) verknüpft und auch dieses Ergebnis dem Summierer Σ zugeführt ist.Summer Σ. In contrast to FIG. 1, FIG. 3 also comprises m negated exclusive OR arrangements negEXORi, negEXOR2,... NeGEXOR m and m memory register 3 for the spreading sequence, and an ne further negated exclusive-OR (negEXOR) arrangement 4. According to Figure 3, the binary received signal c (l, 2) is in turn correlated with the spreading sequence s (l ... m). In this case, c (l, 2) is associated with the value s (l) of the spreading sequence s (l... M) negatively connected with exclusive-or (negEXORi) and the result is fed to the summer Σ; the signal c (l, 2) delayed by the delay element Z 1 with the value s (2) of the spreading sequence s (l... m) negates exclusive-or (negEXOR2) and supplies the result to the summer Σ; the further delayed signal c (l, 2) via the delay element Z 2 with the value s (3) of the spreading sequence s (l... m) negates exclusive-or (negEXORs) and supplies the result to the summer Σ. These steps are repeated in the correlator according to FIG. 3 until the binary signal c (l, 2) delayed over all m-1 delay elements Z 1 , Z 2 ,..., Z m _i has the value s (m) of the spreading sequence s (l ... m) negated exclusive-or (negEXOR m ) linked and this result is fed to the summer Σ.
Das Ergebnis der Summierung der einzelnen Signalkomponenten 1 bis m der m negierten Exklusiv-Oder (negEXOR) Anordnungen ne- gEXORi, negEXOR2 ... negEXORm wird in den m Speicherregistern 3 abgelegt. Anordnung 4 fungiert als Entscheider, indem das MSB aus Speicherregister 3 mit dem logischen Wert „1" über die negierte Exklusiv-Oder (negEXOR) Anordnung verknüpft wird, woraus sich die erwünschten binären Logikwerte „0" und „1" des ursprünglichen binären Datensignals ergeben. Für den Aufbau eines solchen Korrelators zur Verarbeitung von mit dem Faktor m gespreizten Datensignalen wird folgende Anzahl von Komponenten benötigt: m-1 Verzögerungsglieder Z1, Z2 ... Zm_i, m + 1 negierte Exklusiv-Oder (negEXOR) Anordnungen, m Speicherregister 3 und ein Summierer Σ für m Bit.The result of the summation of the individual signal components 1 to m of the m negated exclusive-OR (negEXOR) arrangements ne- gEXORi, negEXOR2... NegEXOR m is stored in the m memory registers 3. Device 4 acts as a decider by combining the MSB from memory register 3 with the logical value "1" via the negated exclusive-or (negEXOR) arrangement, resulting in the desired binary logic values "0" and "1" of the original binary data signal For the construction of such a correlator for processing data signals spread with the factor m, the following number of components are required: m-1 delay elements Z 1 , Z 2 ... Z m _i, m + 1 negated exclusive-or (negEXOR) arrangements , m memory register 3 and a summer Σ for m bits.
Nachfolgend wird nun dargelegt, wie die beschriebene einmalige Spreizung beziehungsweise Entspreizung mit einer Spreiz- folge der Länge m durch einen N-malige Spreizung beziehungsweise Entspreizung mit Spreizfolgen der Längen ni, n2, ... nN ersetzt werden kann. Die einzelnen Spreizfolgen werden dabei mit Si(I ... ni) , S2(I ... n2) , ... sN(l ... nN) bezeichnet. Dabei gilt für die gesamte Spreizlänge nges die Berechnungsvorschrift nges = ni n2 ...%. Für einen einfachen Vergleich mit einer konventionellen Spreizung beziehungsweise Entsprei- zung kann dazu auch nges = m gewählt werden. Zur Erzeugung des Modulationssignals im Basisband können dabei beispielhaft die in Figur 4a, 4b und 4c veranschaulichten zwei Anordnungen verwendet werden.It will now be explained how the described one-time spreading or despreading with a spreading sequence of length m can be replaced by an N-times spreading or despreading with spreading sequences of the lengths ni, n 2 ,... N N. The individual spreading sequences are denoted by Si (I... Ni), S 2 (I... N 2 ),... N (l... N N ). Where n tot the calculation rule n ges 2 ... •% applies to the entire Spreizlänge = ni n. For a simple comparison with a conventional spreading or despreading, it is also possible to choose n ges = m. To generate the modulation signal in the baseband, the two arrangements illustrated in FIGS. 4a, 4b and 4c can be used by way of example.
Figur 4a umfasst N Multiplizierer Mi, M2,..., MN. Dabei wird ge- maß einer Ausführungsform eines Verfahrens beziehungsweise einer Anordnung zur Spreizung eines Datensignals mit N Spreizfolgen das ursprüngliche Datensignal d(k) über einen ersten Multiplizierer Mi mit einer Spreizfolge sl(ll) multipliziert. Das aus dieser Multiplikation resultierende Signal c (11) wird über einen zweiten Multiplizierer M2 mit einer Spreizfolge s2(12) multipliziert, wodurch das Signal c(12) entsteht. Dieser Vorgang wird unter Verwendung von insgesamt N Multiplizierern Mi, M2 ... MN solange fortgesetzt, bis zuletzt ein aus dem vorhergehenden Multiplizierer MN-i hervorgehendes Signal c (IN-I) unter Verwendung des letzten Multiplizierers MN mit der letzten Spreizfolge sN(lN) multipliziert wird und das endgültige, mehrfach gespreizte Signal c(lN) ergibt.Figure 4a comprises N multipliers Mi, M 2 , ..., M N. In this case, according to an embodiment of a method or an arrangement for spreading a data signal with N spreading sequences, the original data signal d (k) is multiplied by a spreading sequence sl (II) via a first multiplier Mi. The signal c (11) resulting from this multiplication is multiplied by a second multiplier M 2 with a spreading sequence s 2 (12), which produces the signal c (12). This process is continued using a total of N multipliers Mi, M 2 ... M N until a signal c (IN-I), which emerges from the preceding multiplier M N -i, is used with the last multiplier M N Spreading sequence sN (lN) is multiplied and the final, multiple-spread signal c (ln) results.
In Figur 4b ist gezeigt, wie sich dieses Prinzip verwenden lässt, um eine vorhandene ZigBee Architektur bzw. -Hardware für eine Long-Range-Anwendung (Datenrate exemplarisch 1 kbit/s) zu erweitern: Die ZigBee-Hardware erwartet Eingangsdaten mit 40 kbit/s und spreizt diese mit der Zig-Bee Spreizsequenz s2 der Länge 15, woraus ein Sendesignal mit 600 kchip/s resultiert. Die Long-Range Daten werden zuvor mit einer Spreizsequenz sl der Länge 40 gespreizt, womit aus der eigentlichen Long-Range Datenrate von lkbit/s ein ZigBee- konformes Eingangssignal mit 40 kchip/s entsteht. Insgesamt wurde das Long-Range Signal also mit dem Faktor 40*15 = 600 gespreizt. Die Wahl der Spreizsequenz sl ist dabei so erfolgt, daß eine gegebene Bitrate auf 40 kchip/s gespreizt wird. Grundsätzlich lässt sich dieses Prinzip auch umkehren: So kann es vorteilhaft sein, sl = s2 zu wählen. Für obiges Beispiel wäre dann die Long-Range Sequenz gleich der Zig-Bee- Sequenz (Länge 15) , und der Gesamt-Spreizfaktor wäre 15*15=225. Da die ZigBee-Hardware die finale Chiprate vorgibt, resultiert eine Long-Range-Datenrate von 2,67 kbit/s (=600 kchip/s / 225) .FIG. 4 b shows how this principle can be used to expand an existing ZigBee architecture or hardware for a long-range application (data rate exemplary 1 kbit / s): The ZigBee hardware expects input data with 40 kbit / s. s and spreads these with the Zig-Bee spreading sequence s2 of length 15, resulting in a transmission signal with 600 kchip / s. The long-range data are previously spread with a spread sequence sl of length 40, resulting in the actual long-range data rate of lkbit / s, a ZigBee-compliant input signal with 40 kchip / s. Overall, the long-range signal was thus spread by the factor 40 * 15 = 600. The selection of the spreading sequence sl is carried out so that a given bit rate is spread to 40 kchip / s. Basically, this principle can be reversed: So it may be advantageous to choose sl = s2. For the above Example would be the long-range sequence equal to the Zig-Bee sequence (length 15), and the total spreading factor would be 15 * 15 = 225. Since the ZigBee hardware dictates the final chip rate, the result is a long-range data rate of 2.67 kbit / s (= 600 kchip / s / 225).
Eine zweite Ausführungsform umfasst gemäß Figur 4c ebenfalls N Multiplizierer Mi, M2 ... MN. Dabei werden zur Spreizung eines Datensignals mit N Spreizfolgen zunächst die Spreizfolgen sl(ll), s2(12) ... sN(lN) mit sich selbst multipliziert. Dies erfolgt beginnend mit der Multiplikation der Spreizfolgen sl(ll) und s2(12) über den Multiplizierer Mi (siehe Figur 4c unten) . Das Ergebnis dieser Multiplikation wird nachfolgend über den Multiplizierer M2 mit der dritten Spreizfolge s3 (13) multipliziert. Dieser Vorgang wird für die weiteren Spreizfolgen solange fortgesetzt, bis über den Multiplizierer MN-i die letzte Spreizfolge sN(lN) mit der Multiplaktion aller vorhergehenden Spreizfolgen multipliziert wird. Diese Multiplikation aller Spreizfolgen sl(ll), s2(12), ..., sN(lN) mit sich selbst (Ausgangssignal des Multiplizierers MN-i wird dann mit dem Datensignal d(k) multipliziert, wodurch das gespreizte Signal c(lN) für die Datenübertragung entsteht. Dabei führen sowohl das Verfahren gemäß Figur 4a als auch das Verfahrens gemäß Figur 4c zur Spreizung eines Datensignals mit N Spreizfolgen zu gleichen Ausgangssignalen c(lN) .According to FIG. 4c, a second embodiment also comprises N multipliers Mi, M 2 ... M N. In this case, to spread a data signal with N spreading sequences, first the spreading sequences sl (II), s2 (12)... SN (IN) are multiplied by themselves. This takes place starting with the multiplication of the spreading sequences sl (II) and s2 (12) via the multiplier Mi (see FIG. 4c below). The result of this multiplication is subsequently multiplied by the multiplier M 2 with the third spreading sequence s3 (13). This process is continued for the further spreading sequences until the last spreading sequence sN (IN) is multiplied by the multiplication action of all preceding spreading sequences via the multiplier M N -i. This multiplication of all spreading sequences sl (II), s2 (12),..., SN (IN) by itself (output signal of the multiplier M N -i) is then multiplied by the data signal d (k), whereby the spread signal c (FIG. In this case, both the method according to Figure 4a and the method according to Figure 4c for spreading a data signal with N spreading sequences to the same output signals c (ln).
Um empfängerseitig eine Entspreizung eines unter Verwendung der Verfahren gemäß der Figuren 4a oder 4c gespreizten Datensignals vorzunehmen, kann auch ein Korrelator eingesetzt wer- den wie er beispielhaft in Figur 1 dargestellt ist. Ein solcher Korrelator muss dann jedoch auf eine Spreizfolgenlänge ausgelegt sein, die sich wie oben beschrieben aus den Einzellängen der Spreizfolgen gemäß nges = ni*n2-...-nN errechnet. In Figur 5 ist beispielhaft dargestellt, wie die Entspreizung des empfangenen Datensignals auch durch eine Anordnung von N vereinfachten Korrelatoren erreicht werden kann, die in Summe eine geringere Anzahl an Komponenten erfordern als ein herkömmlicher Korrelator für eine Spreizfolgenlänge nges . Figur 5 umfasst N getrennte Korrelatoren Ki bis KN. Dabei um- fasst der Korrelator Ki n-1 Verzögerungsglieder ZN, i, ZN, 2, ..., ZS|n_i mit jeweils einer Zeitverzögerung z"1 um eine Abtastin- tervall, n Multiplizierer Mi, M2, ..., Mn und einen Summierer Σ. Gemäß Figur 5 wird in Korrelator Kl das digitalisierte Empfangssignal c(l, b=bθ) mit der Spreizfolge sN(l ... nN) korreliert. Dabei wird c(l, b=bθ) über den Multiplizierer Mi mit dem Wert sN(l) der Spreizfolge sN(l ... nN) multipliziert und das Ergebnis wird dem Summierer Σ zugeführt, das über dasIn order to perform a despreading of a data signal spread using the methods according to FIGS. 4 a or 4 c at the receiver end, a correlator may also be used, as is shown by way of example in FIG. However, then such a correlator has to be designed to a Spreizfolgenlänge, which as described above from the individual lengths of the spreading codes in accordance with n tot = ni * n is 2 -...- n N calculated. FIG. 5 shows by way of example how the despreading of the received data signal can also be achieved by an arrangement of N simplified correlators, which in total require a smaller number of components than a conventional correlator for a spread sequence length n tot . FIG. 5 comprises N separate correlators Ki to K N. In this case, the correlator Ki comprises n-1 delay elements Z N , i, Z N , 2,..., Z S | n _i, each having a time delay z "1 of one sampling interval, n multipliers Mi, M2,. .., M n and a summer Σ. According to figure 5, the digitized reception signal in correlator c Kl (l, b = bθ) correlated with the spreading sequence sN (l ... nN). Here, c (l, b = bθ ) multiplied by the value sN (l) of the spreading sequence sN (l ... nN) via the multiplier Mi, and the result is fed to the summer Σ, which is supplied via the
Verzögerungsglied ZN, 1 verzögerte Signal c(l, b=bθ) wird über den Multiplizierer M2 mit dem Wert sN(2) der Spreizfolge sN(l ... nN) multipliziert und das Ergebnis dem Summierer Σ zugeführt, das über das Verzögerungsglieder ZN, 2 weiter verzögerte Signal c(l, b=bθ) wird mit dem Wert sN(3) der Spreizfolge sN(l ... nN) multipliziert und das Ergebnis dem Summierer Σ zugeführt. Diese Schritte werden im Korrelator Ki gemäß Figur 5 solange wiederholt, bis das über alle n-1 Verzögerungsglieder ZN, 1, ZN, 2 ... ZN,n-i mit jeweils einer Zeitverzögerung Z"1 verzö- gerte Signal c(l, b=bθ) mit dem Wert sN(nN) der Spreizfolge sN(l ... nN) multipliziert und auch dieses Ergebnis dem Summierer Σ zugeführt wird.Delay Z N , 1 delayed signal c (l, b = bθ) is multiplied by the multiplier M 2 with the value sN (2) of the spreading sequence sN (l ... nN) and fed the result to the summer Σ, which via the Delay Z N , 2 further delayed signal c (l, b = bθ) is multiplied by the value sN (3) of the spreading sequence sN (l ... nN) and fed the result to the summer Σ. These steps are repeated in the correlator Ki in accordance with Figure 5, until the all the n-1 delay elements Z N, 1, Z is N, 2 ... Z N, ni c each having a time delay Z "1 verzö- siege signal (l , b = bθ) is multiplied by the value sN (nN) of the spreading sequence sN (l ... nN) and this result is also fed to the summer Σ.
Das Ergebnis der Summierung der einzelnen Signalkomponenten 1 bis n der Multiplizierer Mi, M2 ... Mn im Summierer Σ führt gemäß Figur 5 zu einem Ausgangssignal des Korrelators Ki mit der Chiprate 1, das dem nachfolgenden Korrelator K2 als Eingangssignal zur Verfügung gestellt wird. Dabei umfasst der Korrelator K2 n-1 Verzögerungsglieder ZN_i,i, ZN_i,2 ... ZN_i,n_i mit jeweils einer Zeitverzögerung z~nN, n Multiplizierer Mi, M2 ... Mn und einen Summierer Σ . Gemäß Figur 5 wird in Korrelator K2 das Ausgangssignal des Korrelators Ki mit der Spreizfolge s (N-I) (1 ... nN) korreliert. Dabei wird das Ausgangssignal des Korrelators Ki über den Multiplizierer Mi mit dem Wert s (N- 1) (1) der Spreizfolge s (N-I) (1 ... nN) multipliziert und dasThe result of the summation of the individual signal components 1 to n of the multipliers Mi, M 2 ... M n in the summer Σ leads according to FIG. 5 to an output signal of the correlator Ki with the chip rate 1, which is made available to the subsequent correlator K 2 as an input signal becomes. In this case, the correlator K 2 n-1 delay Z N _i, i, Z N _i, 2 ... Z N _i, n _i each with a time delay z ~ nN , n multipliers Mi, M 2 ... M n and a summer Σ. According to FIG. 5, the correlator K 2 correlates the output signal of the correlator Ki with the spreading sequence s (NI) (1... NN). In this case, the output signal of the correlator Ki multiplied by the multiplier Mi with the value s (N-1) (1) of the spreading sequence s (NI) (1 ... nN) and the
Ergebnis wird dem Summierer Σ zugeführt, das über das Verzögerungsglied ZN-i, 1 verzögerte Ausgangssignal des Korrelators Ki wird über den Multiplizierer M2 mit dem Wert s (N-I) (2) der Spreizfolge s (N-I) (1 ... nN) multipliziert und das Ergebnis wird dem Summierer Σ zugeführt, das über das Verzögerungsglieder ZN-i, 2 weiter verzögerte Ausgangssignal des Korrelators K1 wird mit dem Wert s (N-I) (3) der Spreizfolge s (N-I) (1 ... nN) multipliziert und das Ergebnis wird dem Summierer Σ zugeführt. Diese Schritte werden im Korrelator K2 gemäß Figur 5 solange wiederholt, bis das über alle n-1 Verzögerungsglieder ZN-i, i, ZN-i, 2 ... ZN-i,n-i mit jeweils einer Zeitverzögerung Z~nN verzögerte Ausgangssignal des Korrelators Ki mit dem Wert s (N-I) (n (N-I) ) der Spreizfolge S(N-I) (I ... nN) multipliziert und auch dieses Ergebnis dem Summierer Σ zugeführt wird. Das Ergebnis der Summierung der einzelnen Signalkomponenten 1 bis n der Multiplizierer Mi, M2 ... Mn im Summierer Σ im Korrelator K2 führt gemäß Figur 5 zu einem Ausgangssignal des Korrela- tors K2 mit der Chiprate 1, das dem nachfolgenden Korrelator K3 (nicht dargestellt) als Eingangssignal zur Verfügung gestellt wird.The result is fed to the summer Σ, which via the delay element Z N -i, 1 delayed output signal of the correlator Ki is the multiplier M 2 with the value s (NI) (2) of the Spreading sequence s (NI) (1 ... nN) is multiplied and the result is fed to the summer Σ, which via the delay elements Z N -i, 2 further delayed output of the correlator K 1 with the value s (NI) (3) the spreading sequence s (NI) (1 ... nN) multiplied and the result is fed to the summer Σ. These steps are repeated in the correlator K 2 according to Figure 5, until the all the n-1 delay elements Z N -i, i, -i N Z 2 ... Z N i, ni, each having a time delay Z ~ nN delayed output signal of the correlator Ki multiplied by the value s (NI) (n (NI)) of the spreading sequence S (NI) (I ... nN) and this result is also fed to the summer Σ. The result of the summation of the individual signal components 1 to n of the multipliers Mi, M 2 ... M n in the summer Σ in the correlator K 2 leads according to FIG. 5 to an output signal of the correlator K 2 with the chip rate 1, that of the subsequent correlator K 3 (not shown) is provided as an input signal.
Dieser für die Korrelatoren Ki und K2 beschriebene Vorgang wird in entsprechend ausgeführten Korrelatoren K3 bis KN-1 fortgeführt, bis das Ausgangssignal des (nicht gezeigten) Korrelators KN-1 dem letzten Korrelator KN der Anordnung gemäß Figur 5 zur Verfügung gestellt wird. Wie in allen vorhergehenden Schritten weist dieses Ausgangssignal des Korrelators KN-i die Chiprate 1 auf. Der letzte Korrelator KN der Reihe 1 bis N von Korrelatoren umfasst n-1 Verzögerungsglieder Zi, 1, Zi, 2 ... Zi,n_i mit jeweils einer Zeitverzögerung z ~(nN+- -+n2) r n Multiplizierern Mi, M2, ..., Mn, einen Summierer Σ, eine Anordnung 1 zur Heruntertaktung (Downsampling) sowie einen Ent- scheider 2. Gemäß Figur 5 wird im Korrelator KN das Ausgangssignal des Korrelators KN-1 mit der Spreizfolge sl(l ... nl) korreliert. Dabei wird das Ausgangssignal des Korrelators KN-1 über den Multiplizierer Mi mit dem Wert sl(l) der Spreizfolge sl(l ... nl) multipliziert und das Ergebnis wird dem Summierer Σ zugeführt, das über das Verzögerungsglied Zi, 1 verzögerteThis process described for the correlators Ki and K 2 is continued in correspondingly executed correlators K 3 to K N - 1 until the output signal of the correlator K N - 1 (not shown) is made available to the last correlator K N of the arrangement according to FIG becomes. As in all previous steps, this output signal of the correlator K N -i has the chip rate 1. The final correlator K N of the row 1 to N of correlators comprises n-1 delay elements Zi, 1, Zi, 2 ... Zi, _i n each having a time delay z ~ (nN + - - + n2) r n multipliers Mi, M 2 ,..., M n , a summer Σ, an arrangement 1 for down-sampling and a decider 2. According to FIG. 5, in the correlator K N, the output signal of the correlator K N -1 with the spreading sequence sl (FIG. l ... nl) correlates. In this case, the output signal of the correlator K N -1 multiplied by the multiplier Mi with the value sl (l) of the spreading sequence sl (l ... nl) and the result is fed to the summer Σ, which delayed over the delay element Zi, 1
Ausgangssignal des Korrelators KN-1 wird über den Multiplizierer M2 mit dem Wert sl(2) der Spreizfolge sl(l ... nl) multipliziert und das Ergebnis wird dem Summierer Σ zugeführt, das über das Verzögerungsglieder Z1, 2 weiter verzögerte Ausgangssignal des Korrelators KN-i wird mit dem Wert sl (3) der Spreizfolge sl(l...nl) multipliziert und das Ergebnis wird dem Summierer Σ zugeführt.Output of the correlator K N -1 is multiplied by the multiplier M 2 with the value sl (2) of the spreading sequence sl (l ... nl) and the result is fed to the summer Σ, the via the delay elements Z 1 , 2 further delayed output signal of the correlator K N -i is multiplied by the value sl (3) of the spreading sequence sl (l ... nl) and the result is fed to the summer Σ.
Diese Schritte werden im Korrelator KN gemäß Figur 5 solange wiederholt, bis das über alle n-1 Verzögerungsglieder Zi, i, Zi, 2, ..., Zi,n-i mit jeweils einer Zeitverzögerung z ~(nN+' " -+n2) verzögerte Ausgangssignal des Korrelators KN mit dem Wert sl(nl) der Spreizfolge sl(l ... nl) multipliziert und auch dieses Ergebnis dem Summierer Σ zugeführt wird. Das Ergebnis der Summierung der einzelnen Signalkomponenten 1 bis n der Multiplizierer Mi, M2 ... Mn im Summierer Σ im Korrelator KN führt gemäß Figur 5 zu einem Ausgangssignal des Korrelators KN mit der Chiprate 1, das durch die Anordnung 1 zur synchronisierten Heruntertaktung (Downsampling) in ein Signal mit der ursprünglichen Taktfrequenz des zu übertragenden Datensignals überführt wird. Durch die nachfolgende Aufbereitung in der Entscheidereinheit 2 wird durch eine Entscheidung in Bit „0" oder Bit „1" das erwünschte entspreizte Bitsignal d(k) gewonnen, das dem ursprünglichen, in die Sendeeinheit eingespeisten und zu übertragenden Datensignal entspricht.These steps are repeated in the correlator K N in accordance with FIG. 5 until the time delay for all the n-1 delay elements Zi, i, Zi, 2 ,..., Zi, n -i, each with a time delay z ~ (nN + '' - + n2) delayed output signal of the correlator K N is multiplied by the value sl (nl) of the spreading sequence sl (l ... nl) and this result is also fed to the summer Σ The result of the summation of the individual signal components 1 to n of the multiplier Mi, M 2 ... M n in the summer Σ in the correlator K N leads according to Figure 5 to an output signal of the correlator K N with the chip rate 1, by the arrangement 1 for synchronized down-sampling in a signal with the original clock frequency of As a result of the subsequent processing in the decision unit 2, the desired despread bit signal d (k) is obtained by a decision in bit "0" or bit "1", which is the original input to the transmitting unit fed and to be transmitted data signal corresponds.
Das Vorgehen gemäß Figur 5 entspricht dabei einer Entsprei- zung des übertragenen Datensignals in der umgekehrten Reihenfolge der Spreizung im Sender einer Funkübertragungsanordnung, wobei in den Korrelatoren Ki bis KN auch jeweils die zur Spreizung des Datensignals eingesetzten Spreizfolgen in umgekehrter Reihenfolge zur Entspreizung angewendet werden. Durch diese Aufteilung in N einzelne Korrelatoren Ki bis KN auf der Empfängerseite ergibt sich im Vergleich zu einem einzelnen konventionellen Korrelator eine Einsparung in der Anzahl der benötigten Multiplizierer. Die beispielhafte Ausführungsform der Entspreizung eines Datensignals gemäß Figur 5 führt zu dem gleichen Ergebnis, wie die Entspreizung eines Datensignals mit einem konventionellen Korrelator, wenn das zu übertragende Datensignal mit einer einzelnen Spreizfolge Si (ni) ...sN (nN) der Länge m = ni*n2-...-nN gespreizt würde. Gemäß dem in Figur 5 dargestellten Vorgehen werden die in den Korrelatoren Ki bis KN-i extrahierten Korrelationswerte der einzelnen Spreizfolgen jeweils an den nachfolgenden (Teil-) Korrelator weitergegeben, ohne dass an dieser Stelle eine Entscheidung über einen logischen Bitwert „0" oder „1" getroffen wird. Auch der Chiptakt 1 bleibt in diesen Fällen erhalten. Erst nach dem letzten Teilkorrelator wird der Chiptakt auf den ursprünglichen Bittakt heruntergetaktet (siehe Anordnung 1 gemäß Figur 5) . Anschließend wird in der Entscheidereinheit 2 basierend auf der Summe aller Korrelationswerte die Entscheidung Bit = „0" oder „1" getroffen. Dabei ist die Reihenfolge von Heruntertaktung und Entscheidung in binäre Logikwerte wiederum vertauschbar, ohne dass dies einen Einfluss auf das Ergebnis der Anordnung gemäß Figur 5 hat.The procedure in accordance with FIG. 5 corresponds to a depletion of the transmitted data signal in the reverse order of spreading in the transmitter of a radio transmission arrangement, whereby in the correlators Ki to K N also the spreading sequences used to spread the data signal are applied in reverse order to despreading. By this division into N individual correlators Ki to K N on the receiver side, there is a saving in the number of multipliers required compared to a single conventional correlator. The exemplary embodiment of the despreading of a data signal according to FIG. 5 leads to the same result as the despreading of a data signal with a conventional correlator if the data signal to be transmitted has a single spreading sequence Si (ni)... N (n N ) of length m = ni * n 2 -...- n N would be spread. According to the procedure illustrated in FIG. 5, the correlation values of the individual spreading sequences extracted in the correlators Ki to K N -i are respectively forwarded to the subsequent (partial) correlator, without a decision on a logical bit value "0" or "0 being made here. 1 "is hit. The chip clock 1 is retained in these cases. Only after the last partial correlator is the clock clock clocked down to the original bit clock (see arrangement 1 according to FIG. 5). Subsequently, the decision Bit = "0" or "1" is made in the decision unit 2 based on the sum of all correlation values. The sequence of downclocking and decision in binary logic values is again interchangeable, without this having an effect on the result of the arrangement according to FIG.
Figur 6 zeigt in einem Flussdiagramm in übersichtlicher Form den Ablauf der Entspreizung durch den mehrstufigen Korrelator gemäß Figur 5. Wie weiter oben beschrieben, errechnet sich dabei die effektive gesamte Spreizlänge der Spreizung des zu übertragenden Datensignals zu m = ni n2 *...* nN. Das empfänger- seitig eingehende Signal wird stufenweise in umgekehrter Reihenfolge mit den entsprechend zur Spreizung angewandten Spreizfolgen korreliert. Gemäß Figur 6 wird das empfangene digitale Chipsignal mit der Chiprate 1 dem ersten Korrelator Ki mit einer eingehenden Bitbreite bθ zur Verfügung gestellt. Der eingehende und der ausgehende Chiptakt beziehungsweise die Chiprate betragen für den Korrelator Ki jeweils 1. In Korrelator Ki findet kein Oversampling des zu verarbeitenden Signals statt (Oversampling = 1) . In Korrelator Ki wird die hier erste Entspreizungssequenz sN (letzte Spreizungssequenz bei der Signalspreizung) mit der Spreizfolgenlänge nN angewendet (vergleiche Korrelator Ki gemäß Figur 5) . Das Ausgangssignal des Korrelators Ki ergibt sich nach der Korrela- tion mit der Entspreizungssequenz sN (vergleiche Korrelator Ki gemäß Figur 5) zu corN(l, bl) mit der Chiprate 1 und der ausgehenden Bitbreite bl . Dieses durch den Korrelator Ki übertaktete Signal corN(l, bl) mit der Chiprate 1 und der Bitbreite ld(bO-nN) = bl wird nachfolgend an den zweiten Korrelator K2 weitergeleitet. Der eingehende und der ausgehende Chiptakt beziehungsweise die Chiprate betragen für den Korrelator K2 jeweils 1. Im Korrelator K2 findet ein Oversampling des zu verarbeitenden Signals statt (Oversampling = nN) . Weiterhin wird in Korrelator K2 die hier zweite Entspreizungssequenz s (N-I) (vorletzte Spreizungssequenz bei der Signalspreizung) mit der Spreizfol- genlänge n (N-I) angewendet (vergleiche Korrelator K2 gemäß Figur 5) . Das Ausgangssignal des Korrelators K2 ergibt sich auf diese Weise nach der Korrelation mit der Entspreizungssequenz s (N-I) (vergleiche Korrelator K2 gemäß Figur 5) zu cor (N-I) (1, b2) mit der Chiprate 1 und der ausgehenden Bit- breite b2. Dieser Vorgang wird nachfolgend schrittweise über die Korrelatoren K3 bis KN-1 mit entsprechenden Eingangssignalen cor aus den vorhergehenden Korrelatoren und entsprechenden Bitbreiten, Oversampling, Spreizfolgen und Spreizfolgenlängen und der Chiprate 1 wiederholt, bis als Ausgangssignal des Korrelators KN-1 das Ausgangssignal cor2 (1, b (N-I)) mit der Chiprate 1 und der Bitbreite b (N-I) zur Verfügung steht.FIG. 6 shows in a flowchart in a clear form the course of the despreading by the multi-stage correlator according to FIG. 5. As described above, the effective total spread length of the spread of the data signal to be transmitted is calculated as m = ni n2 *. n N. The signal received on the receiver side is correlated stepwise in reverse order with the spreading sequences used in accordance with the spreading. According to FIG. 6, the received digital chip signal with the chip rate 1 is made available to the first correlator Ki with an incoming bit width bθ. The incoming and the outgoing chip clock or the chip rate are respectively 1 for the correlator Ki. In the correlator Ki, there is no oversampling of the signal to be processed (oversampling = 1). In correlator Ki, the here first despreading sequence sN (last spreading sequence in the case of signal spreading) with the spreading sequence length nN is used (compare correlator Ki according to FIG. 5). After correlation with the despreading sequence sN (compare correlator Ki according to FIG. 5), the output signal of the correlator Ki results in corN (1, bl) with the chip rate 1 and the outgoing bit width bl. This overclocked by the correlator Ki signal corN (l, bl) with the chip rate 1 and the bit width ld (bO-nN) = bl is subsequently forwarded to the second correlator K2. The incoming and the outgoing clock chip or the chip rate be for the correlator K2 respectively 1. In the correlator K 2 oversampling of the signal to be processed is held (oversampling = nN). Furthermore, in the correlator K 2, the second despreading here is s (NI) (penultimate spreading sequence for the signal spreading) with the Spreizfol- gene length n (NI) is applied (see correlator K 2 according to Figure 5). The output signal of the correlator K 2 is obtained in this way after correlation with the despreading sequence s (NI) (compare correlator K 2 according to FIG. 5) to cor (NI) (1, b2) with the chip rate 1 and the outgoing bit width b2. This process is subsequently repeated stepwise via the correlators K 3 to K N - 1 with corresponding input signals cor from the preceding correlators and corresponding bit widths, oversampling, spreading sequences and spreading sequence lengths and the chip rate 1 until, as the output signal of the correlator K N -1, the output signal cor2 (1, b (NI)) with the chip rate 1 and the bit width b (NI) is available.
Dieses durch den Korrelator KN-1 übertaktete (oversampled) Signal cor2 (1, b (N-I)) mit der Chiprate 1 und der Bitbreite Id (b (N-2) -n2) = b(N-l) wird gemäß Figur 6 nachfolgend an den letzten Korrelator KN weitergeleitet (ld(...) ist der duale Logarithmus; das Ergebnis ist aufgerundet auf die nächstgrößere Bitanzahl zu verstehen) . Der eingehende und der ausgehende Chiptakt beziehungsweise die Chiprate betragen für den Korre- lator KN jeweils 1. Im Korrelator KN findet ein Oversampling des zu verarbeitenden Signals statt (Oversampling = nN-n(N- 1) -...-n2) . Weiterhin wird in Korrelator KN die hier letzte Entspreizungssequenz sl (erste Spreizungssequenz bei der Signalspreizung) mit der Spreizfolgenlänge nl angewendet (ver- gleiche Korrelator K2 gemäß Figur 5) . Das Ausgangssignal des Korrelators KN ergibt sich auf diese Weise nach der Korrelation mit der Entspreizungssequenz sl (vergleiche Korrelator KN gemäß Figur 5) zu corl (1, bN) mit der Chiprate 1 und der ausgehenden Bitbreite bN.This over-sampled signal cor2 (1, b (NI)) overclocked by the correlator K N -1 with the chip rate 1 and the bit width Id (b (N-2) -n 2) = b (N 1) is shown in FIG passed on to the last correlator K N (ld (...) is the dual logarithm, the result rounded up to the next larger number of bits). The incoming and the outgoing clock chip or the chip rate be for the correlator K N, respectively 1. In the correlator K N, oversampling of the signal to be processed is held (oversampling = n N-n (N-1) -...- n 2 ). Furthermore, the last despreading sequence s1 (first spreading sequence in the case of signal spreading) with the spreading sequence length n1 is used in correlator K N (compare correlator K 2 according to FIG. 5). The output signal of the correlator K N results in this way after the correlation with the despreading sequence sl (see Correlator K N according to FIG. 5) to corl (1, b N ) with the chip rate 1 and the outgoing bit width b N.
Erst nach dem letzten Teilkorrelator KN wird der Chiptakt ü- ber die Anordnung 1 auf den ursprünglichen Bittakt synchronisiert heruntergetaktet (vergleiche Anordnung 1 gemäß Figur 5) . Als Ergebnis ergibt sich ein Korrelationssignal corl (k, bN) der ursprünglichen Bitrate k des zu übertragenden Datensignals. Anschließend wird in der Entscheidereinheit 2 basie- rend auf der Summe aller Korrelationswerte die EntscheidungOnly after the last partial correlator K N the chip clock is clocked down via the arrangement 1 synchronized to the original bit clock (compare arrangement 1 according to FIG. 5). The result is a correlation signal corl (k, b N ) of the original bit rate k of the data signal to be transmitted. Subsequently, the decision is made in the decision unit 2 based on the sum of all correlation values
Bit = 0 oder 1 getroffen, wodurch sich das endgültige und erwünschte Ausgangssignal d(k, 1) der ursprünglichen Bitrate k und der Bitbreite 1 ergibt. Dabei ist die Reihenfolge von Heruntertaktung und Entscheidung wiederum vertauschbar, ohne dass dies einen Einfluss auf das Ergebnis der Anordnung gemäß Figur 5 und 6 hat.Bit = 0 or 1, resulting in the final and desired output d (k, 1) of the original bit rate k and bit width 1. The sequence of downclocking and decision is again interchangeable, without this having an effect on the result of the arrangement according to FIGS. 5 and 6.
Für die Synchronisation zur Heruntertaktung gibt es mehrere Verfahren. Bei dem hier vorgestellten Verfahren ist es unter der Zielsetzung einer schnellen und/oder einfachen Synchronisation vorteilhaft, die Synchronisation auf Basis nur einer oder weniger Teil-Sequenzen aufzusetzen.There are several methods for synchronization for downclocking. In the case of the method presented here, it is advantageous, under the objective of a fast and / or simple synchronization, to set up the synchronization on the basis of only one or fewer subsequences.
Ausgehend von dem beispielhaften Korrelator gemäß Figur 5 mit abschließender Heruntertaktung (Downsampling) der Chiprate und abschließender Entscheidung in logische Bitwerte „0" und „1" werden nachfolgend weitere Ausführungsformen von Korrela- toren mit einer stufenweisen Korrelation abgeleitet. Diese umfassen stufenweise Korrelatoren mit abschließender Ent- Scheidung in logische Bitwerte „0" und „1", bei denen nach jedem Teilkorrelator eine Heruntertaktung der Chiprate durchgeführt wird (sukzessive Heruntertaktung), so dass dem jeweils nachfolgenden Korrelator kein übertaktetes Datensignal zugeführt wird (siehe nachfolgende Figur 7a) . Weiterhin um- fassen die nachfolgenden alternativen AusführungsbeispieleStarting from the exemplary correlator according to FIG. 5 with final downsampling of the chip rate and concluding decision into logical bit values "0" and "1", further embodiments of correlators with a stepwise correlation are derived below. These include stepwise correlators with final separation into logical bit values "0" and "1", in which a down-sampling of the chip rate is performed after each partial correlator (successive down-clocking) so that no overclocked data signal is fed to the respective subsequent correlator (see below) Figure 7a). Furthermore, the following alternative embodiments include
Korrelatoren mit nur einer abschließenden Heruntertaktung der Chiprate, bei denen nach jedem Teilkorrelator eine Entscheidung in logische Bitwerte „0" und „1" getroffen wird (sukzes- sive Entscheidung), so dass dem jeweils nachfolgenden Korre- lator ein IBit breites Chipsignal mit Übertaktung zur Verfügung gestellt wird (siehe nachfolgende Figur 7b) .Correlators with only a final down-clocking of the chip rate, in which after each partial correlator a decision is made in logical bit values "0" and "1" (sukzes- sive decision), so that an IBit of broad chip signal with overclocking is made available to the respective subsequent correlator (see the following FIG. 7b).
Weitere alternative Ausführungsbeispiele von Korrelatoren umfassen Teilkorrelatoren, in denen die jeweils nachfolgenden Teilkorrelatoren ein 1 Bit breites Chipsignal ohne Übertaktung zur Verfügung gestellt bekommen. Dies bedeutet, dass dabei nach jedem Teilkorrelator eine Heruntertaktung des Chip- Signals und eine Entscheidung in logische Bitwerte „0" undFurther alternative embodiments of correlators include sub-correlators in which the respective subsequent sub-correlators are provided with a 1-bit-wide chip signal without overclocking. This means that after each partial correlator, a down-clocking of the chip signal and a decision in logical bit values "0" and
„1" getroffen wird, wobei die Reihenfolge von Heruntertaktung und Entscheidung keinen Einfluss auf das resultierende Ausgangssignal des jeweiligen Teilkorrelators der Entspreizungs- anordnung hat (siehe nachfolgende Figur 7b) ."1" is taken, whereby the order of down-clocking and decision has no influence on the resulting output signal of the respective Teilorrorrelators the despreading arrangement (see the following Figure 7b).
Figur 7 zeigt in einem Flussdiagramm in übersichtlicher Form den Ablauf der Entspreizung durch mehrstufige Korrelatoren. Dabei zeigt Figur 7a den Ablauf der Entspreizung eines Datensignals durch stufenweise Korrelatoren mit abschließender Entscheidung in logische Bitwerte „0" und „1", wobei nach jedem Teilkorrelator eine Heruntertaktung der Chiprate durchgeführt wird (sukzessive Heruntertaktung), so dass dem jeweils nachfolgenden Korrelator kein übertaktetes Datensignal zugeführt wird. Gemäß Figur 7a wird das empfangene digitale Chip- signal mit der Chiprate 1 dem ersten Korrelator Ki mit einer eingehenden Bitbreite b = bθ zur Verfügung gestellt.FIG. 7 shows in a flowchart in a clear form the course of the despreading by multistage correlators. Here, FIG. 7a shows the sequence of despreading of a data signal by stepwise correlators with final decision into logical bit values "0" and "1", with down-sampling of the chip rate being carried out after each partial correlator (successive down-clocking), so that the respectively following correlator is not over-clocked Data signal is supplied. According to FIG. 7a, the received digital chip signal with the chip rate 1 is made available to the first correlator Ki with an incoming bit width b = bθ.
Der eingehende und der ausgehende Chiptakt beziehungsweise die Chiprate betragen für den Korrelator Ki jeweils 1 = 10. In Korrelator Ki findet kein Oversampling des zu verarbeitenden Signals statt (Oversampling = 1) . In Korrelator Ki wird die hier erste Entspreizungssequenz sN (letzte Spreizungsse- quenz bei der Signalspreizung) mit der Spreizfolgenlänge nN angewendet (vergleiche Korrelator Ki gemäß Figur 5) . Das Aus- gangssignal des Korrelators Ki ergibt sich nach der Korrelation mit der Entspreizungssequenz sN (vergleiche Korrelator Ki gemäß Figur 5) zu corN(10, bl) mit der Chiprate 10 und der ausgehenden Bitbreite bl . Dieses durch den Korrelator Ki erzeugte Signal corN(10, bl) mit der Chiprate 10 wird in der nachfolgenden Anordnung 1 zur Heruntertaktung in ein Signal corN(ll, bl) mit der Chiprate 10/nN umgewandelt und anschließend an den zweiten Korrelator K2 weitergeleitet. Der eingehende und der ausgehende Chiptakt beziehungsweise die Chiprate betragen für den Korrelator K2 jeweils 1/nN = 11. Im Korrelator K2 findet kein Oversampling des zu verarbeitenden Signals statt (Oversampling = 1) . Wei- terhin wird in Korrelator K2 die hier zweite Entspreizungsse- quenz s (N-I) (vorletzte Spreizungssequenz bei der Signal- spreizung) mit der Spreizfolgenlänge n (N-I) angewendet (vergleiche Korrelator K2 gemäß Figur 5) .The incoming and the outgoing chip clock or the chip rate are respectively 1 = 10 for the correlator Ki. In the correlator Ki, there is no oversampling of the signal to be processed (oversampling = 1). In correlator Ki, the first despreading sequence sN (last spreading sequence in the signal spreading) with the spreading sequence length nN is used here (compare correlator Ki according to FIG. 5). The output signal of the correlator Ki results after correlation with the despreading sequence sN (compare correlator Ki according to FIG. 5) to corN (10, bl) with the chip rate 10 and the outgoing bit width bl. This signal corN (10, bl) with the chip rate 10 generated by the correlator Ki is converted in the following arrangement 1 for down-sampling into a signal corN (II, bl) with the chip rate 10 / nN and subsequently forwarded to the second correlator K 2 , The incoming and the outgoing chip clock or the chip rate are respectively 1 / nN = 11 for the correlator K 2. In the correlator K 2 , no oversampling of the signal to be processed takes place (oversampling = 1). WEI terhin is in correlator K 2 is the second frequency here Entspreizungsse- s (NI) (penultimate spreading sequence for the signal spread) with the Spreizfolgenlänge n (NI) is applied (see correlator K 2 according to Figure 5).
Das Ausgangssignal des Korrelators K2 ergibt sich auf dieseThe output signal of the correlator K 2 results on this
Weise nach der Korrelation mit der Entspreizungssequenz s (N- 1) (vergleiche Korrelator K2 gemäß Figur 5) zu cor (N-I) (11, b2) mit der Chiprate 11 und der ausgehenden Bitbreite b2. Nachfolgend wird dieses Ausgangssignal in der nachfolgenden Anordnung 1 zur Heruntertaktung in ein Signal cor (N-I) (12, b2) mit der Chiprate ll/nN = 12 umgewandelt Dieser Vorgang wird nachfolgend schrittweise über die Korrelatoren K3 bis KN_ i mit entsprechenden Eingangssignalen cor aus den vorhergehenden Korrelatoren und entsprechenden Bitbreiten, Over- sampling, Spreizfolgen und Spreizfolgenlängen und Herunter- taktungen in Anordnungen 1 wiederholt, bis als Eingangssignal für den Korrelator KN das Signal cor2 (1 (N-I), b (N-I)) mit der Chiprate 1 (N-2) / (N-I) und der Bitbreite b (N-I) zur Verfügung steht.Way after correlation with the despreading sequence s (N-1) (compare correlator K 2 according to Figure 5) to cor (NI) (11, b2) with the chip rate 11 and the outgoing bit width b2. Subsequently, this output signal is converted in the following arrangement 1 for down-clocking in a signal cor (NI) (12, b2) with the chip rate ll / n N = 12 This process is subsequently stepwise through the correlators K 3 to K N _ i with corresponding Input signals cor from the previous correlators and corresponding bit widths, oversampling, spreading sequences and spreading sequence lengths and down-clocks in arrangements 1 are repeated until the input signal for the correlator K N is the signal cor2 (1 (NI), b (NI)) Chip rate 1 (N-2) / (NI) and the bit width b (NI) is available.
Dieses durch den Korrelator KN-i zur Verfügung gestellte Signal cor2(l (N-I), b (N-I)) mit der Chiprate 1 (N-2) / (N-I) und der Bitbreite b (N-I) wird gemäß Figur 7a nachfolgend an den letzten Korrelator KN weitergeleitet . Der eingehende und der ausgehende Chiptakt beziehungsweise die Chiprate betragen für den Korrelator KN jeweils 1 (N-2) / (N-I) = 1 (N-I). In Korrelator KN findet kein Oversampling des zu verarbeitenden Signals statt (Oversampling = 1) . Weiterhin wird in Korrelator KN die hier letzte Entspreizungssequenz sl (erste Spreizungssequenz bei der Signalspreizung) mit der Spreizfolgenlänge nl angewendet (vergleiche Korrelator K2 gemäß Figur 5) . Das Ausgangssignal des Korrelators KN ergibt sich auf diese Weise nach der Korrelation mit der Entspreizungssequenz sl (vergleiche Korrelator KN gemäß Figur 5) zu corl (1 (N-I), bN) mit der Chiprate 1 (N-I) und der ausgehenden Bitbreite bN. Nach diesem letzten Teilkorrelator KN wird der Chiptakt über die Anordnung 1 erneut und damit auf den ursprünglichen Bittakt heruntergetaktet (vergleiche Anordnung 1 gemäß Figur 5) .This signal cor2 (1 (NI), b (NI)) provided by the correlator K N -i with the chip rate 1 (N-2) / (NI) and the bit width b (NI) becomes according to FIG. 7a below the last correlator K N forwarded. The incoming and the outgoing chip clock or the chip rate are respectively 1 (N-2) / (NI) = 1 (NI) for the correlator K N. In correlator K N no oversampling of the signal to be processed takes place (oversampling = 1). Furthermore, in correlator K N the here last despreading sequence sl (first spreading sequence in the signal spreading) with the spreading sequence length nl applied (see correlator K2 according to Figure 5). The output signal of the correlator K N results in this way after correlation with the despreading sequence sl (see correlator K N according to Figure 5) to corl (1 (NI), bN) with the chip rate 1 (NI) and the outgoing bit width bN. After this last partial correlator K N , the chip clock is re-clocked via the arrangement 1 and thus down-converted to the original bit clock (compare arrangement 1 according to FIG. 5).
Als Ergebnis ergibt sich ein Korrelationssignal corl(lN=k, bN) mit der ursprünglichen Bitrate k des zu übertragenden Datensignals. Anschließend wird in der Entscheidereinheit 2 ba- sierend auf der Summe aller Korrelationswerte die Entscheidung Bit = 0 oder 1 getroffen, wodurch sich das endgültige und erwünschte Ausgangssignal d(k, 1) der ursprünglichen Bitrate k und der Bitbreite 1 ergibt. Dabei ist die Reihenfolge von Heruntertaktung und Entscheidung nach dem letzten Korre- lator KN wiederum vertauschbar, ohne dass dies einen Einfluss auf das Ergebnis der Anordnung gemäß Figur 7a hat.The result is a correlation signal corl (lN = k, bN) with the original bit rate k of the data signal to be transmitted. Subsequently, the decision Bit = 0 or 1 is made in the decision unit 2 based on the sum of all correlation values, resulting in the final and desired output signal d (k, 1) of the original bit rate k and the bit width 1. In this case, the sequence of down-clocking and decision after the last corrector K N is again interchangeable, without this having an influence on the result of the arrangement according to FIG. 7 a.
Figur 7b zeigt den Ablauf der Entspreizung eines Datensignals durch stufenweise Korrelatoren mit abschließender Herunter- taktung nach dem letzten Teilkorrelator, wobei nach jedemFIG. 7b shows the sequence of the despreading of a data signal by means of stepwise correlators with final downshifting after the last partial correlator, whereby after each
Teilkorrelator eine Entscheidung in logische Bitwerte „0" und „1" durchgeführt wird (sukzessive Entscheidung), so dass dem jeweils nachfolgenden Korrelator ein übertaktetes Chip- Datensignal mit IBit Breite zugeführt wird. Gemäß Figur 7b wird das empfangene digitale Chipsignal mit der Chiprate 1 dem ersten Korrelator Ki mit einer eingehenden Bitbreite b = bθ zur Verfügung gestellt. Der eingehende und der ausgehende Chiptakt beziehungsweise die Chiprate betragen für den Korrelator Ki jeweils 1.Partial correlator a decision in logical bit values "0" and "1" is performed (successive decision), so that the respective subsequent correlator an overclocked chip data signal is fed with IBit width. According to FIG. 7b, the received digital chip signal with the chip rate 1 is made available to the first correlator Ki with an incoming bit width b = bθ. The incoming and the outgoing chip clock or the chip rate are respectively 1 for the correlator Ki.
Im Korrelator Ki findet kein Oversampling des zu verarbeitenden Signals statt (Oversampling = 1) . In Korrelator Ki wird die hier erste Entspreizungssequenz sN (letzte Spreizungsse- quenz bei der Signalspreizung) mit der Spreizfolgenlänge nN angewendet (vergleiche Korrelator Ki gemäß Figur 5) . Das Ausgangssignal des Korrelators Ki ergibt sich nach der Korrelation mit der Entspreizungssequenz sN (vergleiche Korrelator Ki gemäß Figur 5) zu corN(l, bl) mit der Chiprate 1 und der ausgehenden Bitbreite ld(nN-bO) = bl .In the correlator Ki no oversampling of the signal to be processed takes place (oversampling = 1). In correlator Ki, the first despreading sequence sN (last spreading sequence) frequency in the signal spreading) with the spreading sequence length nN applied (see correlator Ki according to Figure 5). The output signal of the correlator Ki results after correlation with the despreading sequence sN (compare correlator Ki according to FIG. 5) to corN (1, bl) with the chip rate 1 and the outgoing bit width ld (nN-bO) = bl.
Dieses durch den Korrelator Ki erzeugte Signal corN(l, bl) mit der Chiprate 1 wird in der nachfolgenden Entscheiderein- heit (Entscheidung in logische Bitwerte „0" und „1") in ein Signal corN(l, 1) mit der Chiprate 1 und der Bitbreite 1 umgewandelt und nachfolgend an den zweiten Korrelator K2 weitergeleitet. Der eingehende und der ausgehende Chiptakt beziehungsweise die Chiprate betragen für den Korrelator K2 je- weils 1. In Korrelator K2 findet ein Oversampling des zu verarbeitenden Signals statt (Oversampling = nN) . Weiterhin wird in Korrelator K2 die hier zweite Entspreizungssequenz s (N-I) (vorletzte Spreizungssequenz bei der Signalspreizung) mit der Spreizfolgenlänge n (N-I) angewendet (vergleiche Korrelator K2 gemäß Figur 5) .This signal corN (1, bl) with the chip rate 1 generated by the correlator Ki becomes in the subsequent decision unit (decision in logical bit values "0" and "1") a signal corN (1, 1) with the chip rate 1 and the bit width 1 converted and subsequently forwarded to the second correlator K 2 . The incoming and the outgoing clock chip or the chip rate be 2 K for the correlator in each case 1. In correlator K 2 oversampling of the signal to be processed is held (oversampling = nN). Furthermore, in the correlator K 2, the second despreading is applied here s (NI) (penultimate spreading sequence for the signal spreading) with the Spreizfolgenlänge n (NI) (see correlator K 2 according to Figure 5).
Das Ausgangssignal des Korrelators K2 ergibt sich auf diese Weise nach der Korrelation mit der Entspreizungssequenz s (N- 1) (vergleiche Korrelator K2 gemäß Figur 5) zu cor (N-I) (1, b2) mit der Chiprate 1 und der ausgehenden Bitbreite b2.The output signal of the correlator K 2 results in this way after correlation with the despreading sequence s (N-1) (compare correlator K 2 according to Figure 5) to cor (NI) (1, b2) with the chip rate 1 and the outgoing bit width b2.
Nachfolgend wird dieses Ausgangssignal in der nachfolgenden Entscheidereinheit 2 (Entscheidung in logische Bitwerte „0" und „1") in ein Signal cor (N-I) (1, 1) mit der Chiprate 1 und der Bitbreite 1 umgewandelt. Dieser Vorgang wird nachfolgend schrittweise über die Korrelatoren K3 bis KN-i mit entsprechenden Eingangssignalen cor aus den vorhergehenden Korrelatoren und entsprechenden ein- und ausgehenden Bitbreiten, O- versampling, Spreizfolgen und Spreizfolgenlängen und Entscheidungen in Anordnungen 2 wiederholt, bis als Eingangssig- nal für den Korrelator KN das Signal cor2 (1, 1) mit der Chiprate 1 und der Bitbreite 1 zur Verfügung steht. Dieses durch den Korrelator KN-i zur Verfügung gestellte Signal cor2 (1, 1) mit der Chiprate 1 und der Bitbreite 1 wird gemäß Figur 7b nachfolgend an den letzten Korrelator KN weitergeleitet. Der eingehende und der ausgehende Chiptakt be- ziehungsweise die Chiprate betragen für den Korrelator KN jeweils 1. In Korrelator KN findet kein Oversampling des zu verarbeitenden Signals statt (Oversampling = 1) . Weiterhin wird in Korrelator KN die hier letzte Entspreizungssequenz sl (erste Spreizungssequenz bei der Signalspreizung) mit der Spreizfolgenlänge nl angewendet (vergleiche Korrelator K2 gemäß Figur 5) . Das Ausgangssignal des Korrelators KN ergibt sich auf diese Weise nach der Korrelation mit der Entspreizungssequenz sl (vergleiche Korrelator KN gemäß Figur 5) zu corl (1, bN) mit der Chiprate 1 und der ausgehenden Bitbreite ld(nl-l) = bN.Subsequently, this output signal is converted in the following decision unit 2 (decision into logical bit values "0" and "1") into a signal cor (NI) (1, 1) with the chip rate 1 and the bit width 1. This process is subsequently repeated stepwise via the correlators K 3 to K N -i with corresponding input signals cor from the preceding correlators and corresponding incoming and outgoing bit widths, O-sampling, spreading sequences and spreading sequence lengths and decisions in arrangements 2 until as input signal for the correlator K N the signal cor2 (1, 1) with the chip rate 1 and the bit width 1 is available. This signal cor2 (1, 1) with the chip rate 1 and the bit width 1 made available by the correlator K N -i is subsequently forwarded to the last correlator K N according to FIG. 7b. The incoming and the outgoing chip clock or the chip rate are respectively 1 for the correlator K N. In the correlator K N no oversampling of the signal to be processed takes place (oversampling = 1). Furthermore, the last despreading sequence s1 (first spreading sequence in the case of signal spreading) with the spreading sequence length n1 is used in the correlator K N (compare correlator K 2 according to FIG. 5). The output signal of the correlator K N results in this way, after the correlation with the despreading sequence sl (compare correlator K N according to Figure 5) to corl (1, bN) with the chip rate 1 and the outgoing bit width ld (nl-l) = bN ,
Nachfolgend wird das Ausgangssignal des Korrelators KN in der nachfolgenden Entscheidereinheit 2 (Entscheidung in logische Bitwerte „0" und „1") in ein Signal corl (1, bN) mit der Chip- rate 1 und der Bitbreite bN umgewandelt. Nach diesem letzten Entscheider 2 wird der Chiptakt über die Anordnung 1 auf den ursprünglichen Bittakt heruntergetaktet (vergleiche Anordnung 1 gemäß Figur 5) . Als Ergebnis ergibt sich ein Ausgangssignal d(k, 1) der ursprünglichen Bitrate k und der Bitbreite 1 des zu übertragenden Datensignals. Dabei ist die Reihenfolge von Heruntertaktung und Entscheidung nach dem letzten Korrelator KN wiederum vertauschbar, ohne dass diese einen Einfluss auf das Ergebnis der Anordnung gemäß Figur 7b hat.Subsequently, the output signal of the correlator K N is converted in the following decision unit 2 (decision into logical bit values "0" and "1") into a signal corl (1, bN) with the chip rate 1 and the bit width bN. After this last decider 2, the chip clock is clocked down via the arrangement 1 to the original bit clock (compare arrangement 1 according to FIG. 5). As a result, there results an output signal d (k, 1) of the original bit rate k and the bit width 1 of the data signal to be transmitted. In this case, the sequence of down-clocking and decision after the last correlator K N is again interchangeable, without this having an influence on the result of the arrangement according to FIG. 7b.
Figur 7c zeigt den Ablauf der Entspreizung eines gespreizten Datensignals beziehungsweise Chipsignals durch stufenweise Korrelatoren, wobei nach jedem Teilkorrelator eine Entscheidung in logische Bitwerte „0" und „1" durchgeführt wird (sukzessive Entescheidung) und nach jedem Teilkorrelator eine Heruntertaktung des Ausgangssignals durchgeführt wird (sukzessive Heruntertaktung), so dass dem jeweils nachfolgenden Korrelator ein nicht übertaktetes Chip-Datensignal mit IBit Breite zugeführt wird. Dabei sind die Entscheidung und die Heruntertaktung nach jedem Korrelator in der Reihenfolge vertauschbar, ohne dass dies einen Einfluss auf das letztendliche Signal hat, das dem nachfolgenden Korrelator zur Verfügung gestellt wird.FIG. 7c shows the sequence of despreading of a spread data signal or chip signal by stepwise correlators, whereby after each partial correlator a decision is made in logical bit values "0" and "1" (successive decision) and after each partial correlator a downclocking of the output signal is carried out (successively Downclocking), so that the respective subsequent correlator, a non-overclocked chip data signal is supplied with IBit width. Here are the decision and the Down-clocking is interchangeable after each correlator in the order, without affecting the final signal provided to the subsequent correlator.
Gemäß Figur 7c wird das empfangene digitale Chipsignal mit der Chiprate 1 dem ersten Korrelator Ki mit einer eingehenden Bitbreite b = bθ zur Verfügung gestellt. Der eingehende und der ausgehende Chiptakt beziehungsweise die Chiprate betragen für den Korrelator Ki jeweils 1 = 10. Im Korrelator Ki findet kein Oversampling des zu verarbeitenden Signals statt (Over- sampling = 1) . Die eingehende Bitrate beträgt b = bθ . In Korrelator Ki wird weiterhin die hier erste Entspreizungssequenz sN (letzte Spreizungssequenz bei der Signalspreizung) mit der Spreizfolgenlänge nN angewendet (vergleiche Korrelator Ki gemäß Figur 5) . Das Ausgangssignal des Korrelators Ki ergibt sich nach der Korrelation mit der Entspreizungssequenz sN (vergleiche Korrelator Ki gemäß Figur 5) zu corN(10, bl) mit der Chiprate 10 und der ausgehenden Bitbreite ld(nN-bO) = bl .According to FIG. 7c, the received digital chip signal with the chip rate 1 is made available to the first correlator Ki with an incoming bit width b = bθ. The incoming and the outgoing chip clock or the chip rate are respectively 1 = 10 for the correlator Ki. In the correlator Ki, no oversampling of the signal to be processed takes place (over sampling = 1). The incoming bit rate is b = bθ. In correlator Ki, the first despreading sequence sN (last spreading sequence in the case of signal spreading) with the spreading sequence length nN is used (compare correlator Ki according to FIG. 5). The output signal of the correlator Ki results after correlation with the despreading sequence sN (compare correlator Ki according to FIG. 5) to corN (10, bl) with the chip rate 10 and the outgoing bit width ld (nN-bO) = bl.
Dieses durch den Korrelator Ki erzeugte Signal corN(10, bl) mit der Chiprate 1 wird in der nachfolgenden Anordnung 1 zur Heruntertaktung in ein Signal corN(ll, bl) mit der Chiprate 10/nN umgewandelt. In der nachfolgenden Entscheidereinheit 2 (Entscheidung in logische Bitwerte „0" und „1") wird diesesThis signal corN (10, bl) with the chip rate 1 generated by the correlator Ki is converted in the following arrangement 1 for down-sampling to a signal corN (II, bl) with the chip rate 10 / nN. In the following decision unit 2 (decision in logical bit values "0" and "1") this is
Signal corN(ll, bl) in ein Signal corN(l, 1) mit der Chiprate 11 und der Bitbreite 1 überführt und nachfolgend an den zweiten Korrelator K2 weitergeleitet. Der eingehende und der ausgehende Chiptakt beziehungsweise die Chiprate betragen für den Korrelator K2 jeweils 1. Im Korrelator K2 findet kein O- versampling des zu verarbeitenden Signals statt (Oversampling = D •Signal corN (ll, bl) is converted into a signal corN (l, 1) with the chip rate 11 and the bit width 1 and subsequently forwarded to the second correlator K 2 . The incoming and the outgoing chip clock or the chip rate are respectively 1 for the correlator K 2. In the correlator K 2 , no oversampling of the signal to be processed takes place (oversampling = D).
Weiterhin wird im Korrelator K2 die hier zweite Entsprei- zungssequenz s (N-I) (vorletzte Spreizungssequenz bei der Signalspreizung) mit der Spreizfolgenlänge n (N-I) angewendet (vergleiche Korrelator K2 gemäß Figur 5) . Das Ausgangssignal des Korrelators K2 ergibt sich auf diese Weise nach der Kor- relation mit der Entspreizungssequenz s (N-I) (vergleiche Kor- relator K2 gemäß Figur 5) zu cor (N-I) (11, b2) mit der Chiprate 11 und der ausgehenden Bitbreite Id (n (N-I) -1) = b2. Dieses durch den Korrelator Ki erzeugte Signal cor (N-I) (11, b2) mit der Chiprate 1 wird in der nachfolgenden Anordnung 1 zur Her- untertaktung in ein Signal cor (N-I) (12, b2) mit der Chiprate 11/n (N-I) umgewandelt.Furthermore, in the correlator K 2 here the second depletion sequence s (NI) (penultimate spreading sequence in the signal spreading) with the spreading sequence length n (NI) is used (compare correlator K 2 according to FIG. 5). The output signal of the correlator K 2 results in this way according to the Kor- relation with the despreading sequence s (NI) (compare correlator K 2 according to FIG. 5) to cor (NI) (11, b2) with the chip rate 11 and the outgoing bit width Id (n (NI) -1) = b2. This signal cor (NI) (11, b2) with the chip rate 1 generated by the correlator Ki is used in the following arrangement 1 for down-clocking into a signal cor (NI) (12, b2) with the chip rate 11 / n (NI ) transformed.
In der nachfolgenden Entscheidereinheit 2 (Entscheidung in logische Bitwerte „0" und „1") wird dieses Signal cor (N- 1) (12, b2) in ein Signal cor (N-I) (12, 1) mit der Chiprate 11/n (N-I) und der Bitbreite 1 umgewandelt und nachfolgend an den dritten Korrelator K3 weitergeleitet. Dabei ist die Reihenfolge von Heruntertaktung und Entscheidung nach dem Korre- lator wiederum vertauschbar, ohne dass dies einen Einfluss auf das Ergebnis der Anordnung gemäß Figur 7c hat. Der beschriebene Vorgang wird nachfolgend schrittweise über die Korrelatoren K3 bis KN-1 mit entsprechenden Eingangssignalen cor aus den vorhergehenden Korrelatoren und entsprechenden ein- und ausgehenden Chipraten, Bitbreiten, Oversampling,In the following decision unit 2 (decision in logical bit values "0" and "1"), this signal cor (N-1) (12, b2) in a signal cor (NI) (12, 1) with the chip rate 11 / n (NI) and the bit width 1 converted and subsequently forwarded to the third correlator K3. In this case, the sequence of down-clocking and decision after the correlator is in turn interchangeable, without this having an influence on the result of the arrangement according to FIG. 7c. The described process is subsequently performed stepwise via the correlators K 3 to K N - 1 with corresponding input signals cor from the preceding correlators and corresponding incoming and outgoing chip rates, bit widths, oversampling,
Spreizfolgen, Spreizfolgenlängen, Heruntertaktungen in Anordnungen 1 und Entscheidungen in Anordnungen 2 wiederholt, bis als Eingangssignal für den Korrelator KN das Signal cor2 (1 (n- 1), 1) mit der Chiprate l(N-2)/(n-l) und der Bitbreite 1 zur Verfügung steht.Spreading sequences, spreading sequence lengths, downtuning in arrangements 1 and decisions in arrangements 2 are repeated until, as input signal for the correlator K N, the signal cor2 (1 (n-1), 1) with the chip rate l (N-2) / (nl) and the bit width 1 is available.
Dieses durch den Korrelator KN-1 zur Verfügung gestellte Signal cor2(l(n-l), 1) mit der Chiprate l(N-2)/(n-l) und der Bitbreite 1 wird gemäß Figur 7c nachfolgend an den letzten Korrelator KN weitergeleitet . Der eingehende und der ausgehende Chiptakt beziehungsweise die Chiprate betragen für den Korrelator KN jeweils 1. In Korrelator KN findet kein Oversampling des zu verarbeitenden Signals statt (Oversampling = 1) . Weiterhin wird in Korrelator KN die hier letzte Entsprei- zungssequenz sl (erste Spreizungssequenz bei der Signalsprei- zung) mit der Spreizfolgenlänge nl angewendet (vergleiche Korrelator K2 gemäß Figur 5) . Das Ausgangssignal des Korrelators KN ergibt sich auf diese Weise nach der Korrelation mit der Entspreizungssequenz sl (vergleiche Korrelator KN gemäß Figur 5) zu corl (1 (N-I), bN) mit der Chiprate 1 und der ausgehenden Bitbreite ld(nl-l) = bN . Dieses durch den Korrelator Ki erzeugte Signal corl (1 (N- 1), bN) mit der Chiprate 1 (N-I) wird in der nachfolgenden Anordnung 1 zur Heruntertaktung in ein Signal corl (IN, bN) mit der Chiprate IN umgewandelt, wobei diese Chiprate der ursprünglichen Bitrate k des nicht gespreizten Datensignals entspricht. In der nachfolgenden Entscheidereinheit 2 (Entscheidung in logische Bitwerte „0" und „1") wird dieses Signal corl(lN, bN) in ein Signal d(k, 1) mit der Bitrate k und der Bitbreite 1 umgewandelt.This signal cor2 (l (nl), 1) provided by the correlator K N - 1 with the chip rate l (N-2) / (nl) and the bit width 1 is subsequently forwarded to the last correlator K N according to FIG , The incoming and the outgoing chip clock or the chip rate are respectively 1 for the correlator K N. In the correlator K N no oversampling of the signal to be processed takes place (oversampling = 1). Furthermore, in correlator K N, the last sequence of despreading s 1 (first spreading sequence in the case of signal spreading) with the spreading sequence length n 1 is used here (compare correlator K 2 according to FIG. 5). The output signal of the correlator K N results in this way after correlation with the despreading sequence sl (see correlator K N according to Figure 5) to corl (1 (NI), bN) with the chip rate 1 and the outgoing bit width ld (nl-l ) = bN. This signal corl (1 (N-1), bN) generated by the correlator Ki at the chip rate 1 (NI) is converted in the following arrangement 1 for down-clocking into a signal corl (IN, bN) at the chip rate IN, this being Chip rate of the original bit rate k of the non-spread data signal corresponds. In the following decision unit 2 (decision in logical bit values "0" and "1"), this signal corl (lN, bN) is converted into a signal d (k, 1) with the bit rate k and the bit width 1.
Als Ergebnis ergibt sich ein erwünschtes, dem ursprünglichen Datensignal entsprechende Ausgangssignal d(k, 1) mit der ursprünglichen Bitrate k und der Bitbreite 1 des zu übertragenden Datensignals. Dabei ist die Reihenfolge von Heruntertaktung und Entscheidung nach dem letzten Korrelator KN wiederum vertauschbar, ohne dass dies einen Einfluss auf das Ergebnis der Anordnung gemäß Figur 7c hat.The result is a desired output signal d (k, 1) corresponding to the original data signal with the original bit rate k and the bit width 1 of the data signal to be transmitted. In this case, the sequence of downclocking and decision after the last correlator K N is again interchangeable, without this having an influence on the result of the arrangement according to FIG. 7c.
Ausgehend von den beispielhaften Ausführungsformen für emp- fangsseitige Korrelatoren gemäß der Figuren 7a, 7b und 7c werden nachfolgend zweistufige Ausführungsformen von Korrelatoren (Anwendung von 2 Spreizfolgen auf das Datensignal) für die Fälle abschließende Entscheidung in logische Bitwerte „0" und „1" und abschließende Heruntertaktung des Ausgangssignals beziehungsweise sukzessive Entscheidung in logische Bitwerte „0" und „1" und abschließende Heruntertaktung des Ausgangssignals beschrieben.Starting from the exemplary embodiments for receiving correlators according to FIGS. 7a, 7b and 7c, two-stage embodiments of correlators (application of 2 spreading sequences to the data signal) for the cases concluding decision are subsequently converted into logical bit values "0" and "1" and final Down-clocking of the output signal or successive decision in logical bit values "0" and "1" and final down-clocking of the output signal described.
Die in Figur 8 gezeigte Ausführungsform eines beispielhaften zweistufigen Korrelators ist geeignet für die Entspreizung binärer Signale im Basisband nach der Signaldemodulation . Ein weiteres besonderes Merkmal der in Figur 8 dargestellten Ausführungsform ist, dass zwei identische Spreizfolgen s(l) ... s (n) der Länge n zur Spreizung des zu übertragenen Datensig- nals und zur empfängerseitigen Entspreizung im Korrelator gemäß Figur 8 verwendet werden. Die Entspreizung erfolgt weiterhin unter Anwendung einer abschließenden Entscheidung in logische Bitwerte „0" und „1" und einer abschließenden Herun- tertaktung des Ausgangssignals.The embodiment of an exemplary two-stage correlator shown in FIG. 8 is suitable for the despreading of binary signals in the baseband after the signal demodulation. Another special feature of the embodiment illustrated in FIG. 8 is that two identical spreading sequences s (l)... S (n) of length n are used to spread the data signal to be transmitted. nals and for the receiver-side despreading be used in the correlator of Figure 8. The despreading further takes place using a final decision in logical bit values "0" and "1" and a final down-clocking of the output signal.
Figur 8 umfasst n-1 Verzögerungsglieder Zi, i, Zi, 2, ..., Zi,n_i mit jeweils einer Zeitverzögerung z"1 und einen Summierer ∑i. Figur 8 umfasst weiterhin n negierte Exklusiv-Oder (negEXOR) Anordnungen negEXORi,i, negEXORi,2 ••• negEXORi,n und eine Spei¬ cherregisteranordnung 3 der Länge Id (n) Bit. Diese Komponenten bilden die erste Stufe des zweistufigen Korrelators gemäß Figur 8. Weiterhin umfasst das Ausführungsbeispiel nach Figur 8 n-1 Verzögerungsglieder Z2, 1, Z2, 2, ■■■, Z2,n_i mit jeweils ei- ner Zeitverzögerung z~n und n zugehörige Speicherregisteranordnungen S2,i, S2, 2, ..., S2,n der Länge Id (n) Bit sowie einen Summierer Σ2. Weiterhin sind vorgesehen n negierte Exklusiv- Oder (negEXOR) Anordnungen negEXOR2,i, negEXOR2,2, ..., negEXOR2,n und eine Speicherregisteranordnung 4 der Länge ld(n-n) Bit sowie eine weitere negierte Exklusiv-Oder (negEXOR) Anordnung 5. Gemäß Figur 8 wird das binäre Empfangssignal im ersten Teilkorrelator mit der Spreizfolge s(l...n) korreliert.Figure 8 comprises n-1 delay elements Zi, i, Zi, 2, ..., Zi, n _i each having a time delay z "1 and a summer Σi. Figure 8 further comprises n negated exclusive-or (negEXOR) arrangements negEXORi , i, negEXORi, 2 ••• negEXORi, n and a SpeI ¬ cherregisteranordnung 3 the length Id (n) bits. These components constitute the first stage of two-stage correlator shown in FIG 8. Further, includes the embodiment of Figure 8, n-1 delay elements Z 2 , 1, Z 2 , 2 , ■■■, Z 2 , n _i, each with a time delay z ~ n and n associated memory register arrangements S 2 , i, S 2 , 2, ..., S 2 , n the length Id (n) bit and a summer Σ second Further, provided n negated exclusive or (negEXOR) arrangements negEXOR 2, i, negEXOR 2, 2, ..., negEXOR 2, n and a memory register array 4 of the length ld (nn) bit and another negated exclusive-OR (negEXOR) arrangement 5. According to Figure 8, the binary received signal in the first Partial correlator with the spreading sequence s (l ... n) correlated.
Dabei wird das binäre Eingangssignal mit dem Wert s(l) der Spreizfolge s(l ... n) negiert Exklusiv-Oder (negEXORi,i) verknüpft und das Ergebnis wird dem Summierer ∑i zugeführt, das über das Verzögerungsglied Zi, 1 verzögerte Eingangssignal wird mit dem Wert s(2) der Spreizfolge s(l ... n) negiert Exklusiv- Oder (negEXORi,2) verknüpft und das Ergebnis dem Summierer ∑i zugeführt, das über das Verzögerungsglied Zi, 2 weiter verzögerte Eingangssignal wird mit dem Wert s (3) der Spreizfolge s(l ... n) negiert Exklusiv-Oder (negEXORi,3) verknüpft und das Ergebnis dem Summierer ∑i zugeführt. Diese Schritte werden im ersten Teilkorrelator gemäß Figur 8 solange wiederholt, bis das über alle n-1 Verzögerungsglieder Zi, 1, Zi, 2 ... Zi,n_i verzögerte binäre Eingangssignal mit dem Wert s (n) der Spreizfolge s(l ... n) negiert Exklusiv-Oder (negEXORi,n) verknüpft ist und auch dieses Ergebnis dem Summierer ∑i zugeführt wird. Das Er- gebnis der Summierung der einzelnen Signalkomponenten 1 bis n der n negierten Exklusiv-Oder (negEXOR) Anordnungen negE- XORi, i, negEXORi,2 ••• negEXORi,n wird in der Speicherregisteran¬ ordnung 3 der Länge Id (n) Bit abgelegt.In this case, the binary input signal with the value s (l) of the spreading sequence s (l ... n) is negated exclusive-or (negEXORi, i) linked and the result is fed to the summer Σi, which delayed over the delay element Zi, 1 Input signal is negated with the value s (2) of the spreading sequence s (l ... n) Exclusive OR (negEXORi, 2 ) linked and the result supplied to the summer Σi, via the delay element Zi, 2 further delayed input signal is the value s (3) of the spreading sequence s (l ... n) negates exclusive-or (negEXORi, 3) and the result is fed to the summer Σi. These steps are repeated in the first Teilkorrelator according to Figure 8 until the all the n-1 delay elements Zi, 1, Zi, 2 ... Zi, n _i delayed binary input signal with the value of s (n) of the spreading sequence s (l. .. n) negated exclusive-or (negEXORi, n ) is linked and also this result is supplied to the summer Σi. The Result of the summation of the individual signal components 1 to n of the n negated exclusive-or (negEXOR) arrangements negE-XORi, i, negEXORi, 2 ••• negEXORi, n is stored in the Speicherregisteran ¬ order 3 of length Id (n) bit.
Weiterhin wird gemäß Figur 8 das Ergebnis der Summierung des ersten Teilkorrelators im zweiten Teilkorrelator wiederum mit der Spreizfolge s(l ... n) korreliert. Zu diesem Zweck wird der Inhalt der Speicherregisteranordnung 3 des ersten Teilkorre- lators in die Speicherregisteranordnung S2,i des zweitenFurthermore, according to FIG. 8, the result of the summation of the first partial correlator in the second partial correlator is in turn correlated with the spreading sequence s (l... N). For this purpose, the contents of the storage register arrangement 3 of the first Teilkorre- lators in the storage register arrangement S2, i of the second
Teilkorrelators übertragen und von dort dem ersten Verzögerungsglied Z2, l und der ersten negierten Exklusiv-Oder (negEXOR) Anordnungen negEXOR2,i zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt. Dabei wird das binäre Signal mit dem Wert s(l) der Spreizfolge s(l ... n) negiert Exklusiv-Oder (negE-Subcorrelator transmitted and from there the first delay Z 2 , l and the first negated exclusive-or (negEXOR) arrangements negEXOR2, i provided for further processing. In this case, the binary signal with the value s (l) of the spreading sequence s (l... N) is negated exclusive-or (negE
XOR2, i) verknüpft und das Ergebnis wird dem Summierer Σ2 zugeführt, das über das Verzögerungsglied Z2, 1 verzögerte Signal wird in die Speicherregisteranordnung S2, 2 übertragen und mit dem Wert s(2) der Spreizfolge s(l ... n) negiert Exklusiv-Oder (negEXOR2,2) verknüpft und das Ergebnis dem Summierer ∑i zugeführt, das über das Verzögerungsglied Z2, 2 weiter verzögerte Signal wird in die Speicherregisteranordnung S2, 3 übertragen und von dort mit dem Wert s (3) der Spreizfolge s(l ... n) negiert Exklusiv-Oder (negEXORi,3) verknüpft und das Ergebnis dem Summierer Σ2 zugeführt.XOR 2 , i) and the result is fed to the summer Σ 2 , the signal delayed by the delay element Z 2 , 1 is transmitted to the storage register arrangement S 2 , 2 and is multiplied by the value s (2) of the spreading sequence s (l .. n) negates exclusive-OR (negEXOR 2 , 2 ) linked and the result supplied to the summer Σi, via the delay element Z 2 , 2 further delayed signal is transmitted to the storage register arrangement S 2 , 3 and from there with the value s (3) the spreading sequence s (l... N) negates exclusive-or (negEXORi, 3) and the result is fed to the summer Σ 2 .
Diese Schritte werden im zweiten Teilkorrelator gemäß Figur 8 solange wiederholt, bis das über alle n-1 Verzögerungsglieder Z2, 1, Z2, 2, ..., Z2,n-i verzögerte binäre Signal mit dem Wert s (n) der Spreizfolge s(l...n) negiert Exklusiv-Oder (negEXOR2,n) verknüpft ist und auch dieses Ergebnis dem Summierer Σ2 zugeführt wird. Das Ergebnis der Summierung der einzelnen Signalkomponenten 1 bis n der n negierten Exklusiv-Oder (negEXOR) Anordnungen negEXOR2,i, negEXOR2,2, ..., negEXOR2,n wird in der Speicherregisteranordnung 4 der Länge ld(n-n) Bit abgelegt. Mit Hilfe der negierten Exklusiv-Oder- (negEXOR) Anordnung 5 wird abschließend im zweiten Teilkorrelator gemäß Figur 8 eine abschließende Entscheidung in logische Bitwerte „0" und „1" durchgeführt, wobei dieses Signal hier noch im Chiptakt (chips) vorliegt. Die notwendige Heruntertaktung auf den ursprünglichen Bittakt des Datensignals erfolgt im Anschluss (in Figur 8 nicht dargestellt) , wie in den weiter oben be- schriebenen Ausführungsformen von Korrelatoren dargestellt. Im Falle einer sukzessiven Heruntertaktung (Downsampling) müsste die entsprechende Reduzierung der Chiprate um den vorhergehenden Teil-Spreizfaktor in die Ausführungsform gemäß Figur 8 eingefügt werden (vergleiche zum Beispiel Figuren 7a und 7c) .These steps are repeated in the second partial correlator according to FIG. 8 until the binary signal with the value s (n) delayed over all n-1 delay elements Z 2 , 1, Z 2 , 2,..., Z 2 , n -i the spreading sequence s (l ... n) negated exclusive-or (negEXOR 2 , n ) is linked and this result is the summer Σ 2 is supplied. The result of the summation of the individual signal components 1 to n of the n negated exclusive-OR (negEXOR) arrangements negEXOR 2 , i, negEXOR 2 , 2 ,..., NegEXOR 2 , n becomes in the memory register arrangement 4 of length ld (nn) bits stored. With the aid of the negated exclusive-OR (negEXOR) arrangement 5, finally, in the second partial correlator according to FIG. 8, a final decision is made in logical bit values "0" and The necessary down-sampling to the original bit clock of the data signal takes place subsequently (not shown in FIG. 8), as shown in the embodiments of correlators described above. In the case of a successive down-sampling, the corresponding reduction of the chip rate by the preceding partial spreading factor would have to be inserted into the embodiment according to FIG. 8 (compare, for example, FIGS. 7a and 7c).
Dabei unterscheiden sich die möglichen Ausführungsformen eines zweistufigen Korrelators gemäß Figur 8 für die Fälle von abschließender Heruntertaktung beziehungsweise sukzessiver Heruntertaktung (Downsampling nach jeder Teilstufe) hinsichtlich der Anzahl der zur Realisierung benötigten Komponenten, wie zum Beispiel Verzögerungsgliedern. Figur 9 zeigt eine tabellarische Aufstellung der für einen zweistufigen Korrelators gemäß Figur 8 benötigten Komponenten für die zwei ge- nannten Ausführungsformen der Heruntertaktung bei abschließender Entscheidung in Binärwerte (Logikwerte „0" und „1") • Aus Figur 9 ist zu ersehen, dass sich die zwei Ausführungsformen nur in der Anzahl der zur Realisierung benötigten Verzögerungselemente (z"1) unterscheiden.In this case, the possible embodiments of a two-stage correlator according to FIG. 8 differ for the cases of final down-clocking or successive down-clocking (downsampling after each sub-stage) with regard to the number of components required for implementation, such as delay elements. FIG. 9 shows a tabulation of the components required for a two-stage correlator according to FIG. 8 for the two mentioned embodiments of the down-clocking with final decision in binary values (logic values "0" and "1") the two embodiments differ only in the number of delay elements (z "1 ) required for the realization.
Für einen zweistufigen Korrelator mit einem Spreizfaktor m = n-n beträgt die Anzahl der Verzögerungselemente (z"1) für eine Ausführungsform mit abschließender Heruntertaktung (n-1 ) 1+n Id (n) ) und beim Ausführungsbeispiel mit sukzessiver Heruntertaktung (n-1) • (l+ld(n)) . Die Anzahl der für den zweistufigen Korrelator gemäß Figur 8 benötigten Logikelemente (neg. EXOR) beträgt in beiden Fällen n • (1+ld (n) ) +1, die Anzahl der benötigten Speicherregister für die Spreizfolge s(l...n) beträgt n und der Summierer ∑i addiert über eine Breite von n Bit, der Summierer ∑2 addiert über eine Breite von n-ld(n) Bit. Figur 10 zeigt eine Ausführungsform eines zweistufigen Korre- lators für den Fall der sukzessiven Entscheidung in binäre Logikwerte „0" und „1" nach jeder Teilstufe des Korrelators. Figur 10 umfasst n-1 Verzögerungsglieder Zi, i, Zi, 2, ..., Zi,n_i mit jeweils einer Zeitverzögerung z"1 und einen Summierer ∑i. Figur 10 umfasst weiterhin n negierte Exklusiv-Oder (negEXOR) Anordnungen negEXORi,i, negEXORi,2, ■■■, negEXORi,n und eine Spei¬ cherregisteranordnung 3 der Länge Id (n) Bit. Diese Komponenten bilden die erste Stufe des zweistufigen Korrelators gemäß Figur 10. Weiterhin umfasst das Ausführungsbeispiel nach Figur 10 n-1 Verzögerungsglieder Z2, 1, Z2, 2, ..., Z2,n_i mit jeweils einer Zeitverzögerung z~n sowie einem Summierer Σ2. Das Ausführungsbeispiel nach Figur 10 umfasst weiterhin n negierte Exklusiv-Oder (negEXOR) Anordnungen negEXOR2,i, negEXOR2,2, ..., negEXOR2,n und eine Speicherregisteranordnung 4 der LängeFor a two-stage correlator with a spreading factor m = nn is the number of delay elements (z "1) for an embodiment with a final down-sampler (n-1) 1 + n Id (n)) and in the embodiment with successive down-sampler (n- 1) • (l + ld (n)) The number of logic elements required for the two-stage correlator according to FIG. 8 (neg EXOR) is n • (1 + ld (n)) +1 in both cases, the number of required The storage register for the spreading sequence s (l ... n) is n and the summer Σi adds over a width of n bits, the summer Σ2 adds bits over a width of n-ld (n). FIG. 10 shows an embodiment of a two-stage correlator for the case of the successive decision in binary logic values "0" and "1" after each sub-stage of the correlator. Figure 10 comprises n-1 delay elements Zi, i, Zi, 2, ..., Zi, n _i each having a time delay z "1 and a summer Σi. Figure 10 further comprises n negated exclusive-or (negEXOR) arrangements negEXORi , i, negEXORi, 2, ■■■, negEXORi, n and a SpeI ¬ cherregisteranordnung 3 the length Id (n) bits. These components constitute the first stage of two-stage correlator shown in FIG 10. Furthermore, comprising the embodiment of Figure 10 n- 1 delay elements Z 2 , 1, Z 2 , 2 , ..., Z 2 , n _i, each having a time delay z ~ n and a summer Σ 2. The exemplary embodiment according to Figure 10 furthermore comprises n negated exclusive-OR (negEXOR) arrangements negEXOR 2 , i, negEXOR 2 , 2 , ..., negEXOR 2 , n and a memory register arrangement 4 of length
Id (n) Bit sowie zwei weitere negierte Exklusiv-Oder (negEXOR) Anordnungen 5 und 6.Id (n) bit and two further negated exclusive-or (negEXOR) arrangements 5 and 6.
Gemäß Figur 10 wird das binäre Empfangssignal im ersten Teil- korrelator mit der Spreizfolge s(l...n) korreliert. Dabei wird das binäre Eingangssignal mit dem Wert s(l) der Spreizfolge s(l...n) negiert Exklusiv-Oder (negEXORi,i) verknüpft und das Ergebnis dem Summierer ∑i zugeführt; das über das Verzögerungsglied Zi, 1 verzögerte Eingangssignal mit dem Wert s(2) der Spreizfolge s(l ... n) negiert Exklusiv-Oder (negEXORi,2) verknüpft und das Ergebnis dem Summierer ∑i zugeführt; das über das Verzögerungsglied Zi, 2 weiter verzögerte Eingangssignal mit dem Wert s (3) der Spreizfolge s(l...n) negiert Exklusiv-Oder (negEXORi,3) verknüpft und das Ergebnis dem Summierer ∑i zugeführt.According to FIG. 10, the binary received signal in the first partial correlator is correlated with the spreading sequence s (l... N). In this case, the binary input signal with the value s (l) of the spreading sequence s (l ... n) is negated exclusive-or (negEXORi, i) linked and fed the result to the summer Σi; the delayed via the delay element Zi, 1 input signal with the value s (2) of the spreading sequence s (l ... n) negated exclusive-or (negEXORi, 2 ) linked and fed the result to the summer Σi; the input signal with the value s (3) of the spreading sequence s (l... n) further negated via the delay element Zi, 2 negates the exclusive-or (negEXORi, 3) and supplies the result to the summer Σi.
Diese Schritte werden im ersten Teilkorrelator gemäß Figur 10 solange wiederholt, bis das über alle n-1 Verzögerungsglieder Zi, 1, Zi, 2, ..., Zi,n-i verzögerte binäre Eingangssignal mit dem Wert s (n) der Spreizfolge s(l ... n) negiert Exklusiv-Oder (ne- gEXORi,n) verknüpft ist und auch dieses Ergebnis dem Summierer ∑i zugeführt wird. Das Ergebnis der Summierung der einzelnen Signalkomponenten 1 bis n der n negierten Exklusiv-Oder (ne- gEXOR) Anordnungen negEXORi,i, negEXORi,2, ..., negEXORi,n wird in der Speicherregisteranordnung 3 der Länge Id (n) Bit abgelegt.These steps are repeated in the first partial correlator according to FIG. 10 until the binary input signal delayed by all the n-1 delay elements Zi, 1, Zi, 2,..., Zi, n -i has the value s (n) of the spreading sequence s (l ... n) negated exclusive-or (ne- gEXORi, n ) is linked and this result is fed to the summer Σi. The result of the summation of the individual signal components 1 to n of the n negated exclusive-or (n gEXOR) arrangements negEXORi, i, negEXORi, 2 , ..., negEXORi, n are stored in the memory register arrangement 3 of length Id (n) bits.
Nachfolgend wird unter Verwendung der negierten Exklusiv-Oder (negEXOR) Anordnung 5 vor der Weiterleitung des Ausgangssignals des ersten Teilkorrelators an den zweiten Teilkorrelator eine Entscheidung in binäre Logikwerte „0" und „1" ausgeführt (sukzessive Entscheidung in Binärwerte) . Dadurch wird die Entspreizung mit Hilfe der zweiten Spreizfolge im zweiten Teilkorrelator vereinfacht (vergleiche Figur 8). Weiterhin wird gemäß Figur 10 das Ergebnis der Summierung des ersten Teilkorrelators und der Entscheidung in Binärwerte im zweiten Teilkorrelator wiederum mit der Spreizfolge s(l ... n) korreliert.Subsequently, using the negated exclusive-OR (negEXOR) arrangement 5, before deciding the output signal of the first partial correlator to the second partial correlator, a decision is made in binary logic values "0" and "1" (successive decision in binary values). As a result, the despreading with the aid of the second spreading sequence in the second partial correlator is simplified (cf. FIG. 8). Furthermore, according to FIG. 10, the result of the summation of the first partial correlator and of the decision in binary values in the second partial correlator is in turn correlated with the spreading sequence s (1... N).
Dabei wird das binäre Signal mit dem Wert s(l) der Spreizfolge s(l...n) negiert Exklusiv-Oder (negEXOR2,i) verknüpft und das Ergebnis wird dem Summierer Σ2 zugeführt, das über das Verzögerungsglied Z2, i verzögerte Signal wird mit dem Wert s(2) der Spreizfolge s(l...n) negiert Exklusiv-Oder (negEXOR2,2) ver¬ knüpft und das Ergebnis dem Summierer ∑i zugeführt, das über das Verzögerungsglied Z2, 2 weiter verzögerte Signal wird mit dem Wert s (3) der Spreizfolge s(l...n) negiert Exklusiv-Oder (negEXORi,3) verknüpft und das Ergebnis dem Summierer Σ2 zuge- führt. Diese Schritte werden im zweiten Teilkorrelator gemäß Figur 10 solange wiederholt, bis das über alle n-1 Verzögerungsglieder Z2, 1, Z2, 2, ..., Z2,n-i verzögerte binäre Signal mit dem Wert s (n) der Spreizfolge s(l...n) negiert Exklusiv-Oder (negEXOR2,n) verknüpft ist und auch dieses Ergebnis dem Sum- mierer Σ2 zugeführt wird.In this case, the binary signal with the value s (l) of the spreading sequence s (l ... n) is negated exclusive-OR (negEXOR2, i) linked and the result is fed to the summer Σ 2 , via the delay element Z 2 , i delayed signal is negated with the value s (2) of the spreading sequence s (l ... n) exclusive-or (negEXOR2,2) ver ¬ ties and the result to the summer Σi fed, via the delay element Z 2 , 2 on delayed signal is negated with the value s (3) of the spreading sequence s (l ... n) exclusive-or (negEXORi, 3) and the result is fed to the summer Σ 2 . These steps are repeated in the second partial correlator according to FIG. 10 until the binary signal with the value s (n) delayed over all n-1 delay elements Z 2 , 1, Z 2 , 2,..., Z 2 , n -i the spreading sequence s (l ... n) is negated exclusive-or (negEXOR 2 , n ) is linked and also this result is supplied to the summator Σ 2 .
Das Ergebnis der Summierung der einzelnen Signalkomponenten 1 bis n der n negierten Exklusiv-Oder- (negEXOR) Anordnungen negEXOR2,i, negEXOR2,2 ... negEXOR2,n wird in der Speicherregis- teranordnung 4 der Länge Id (n) Bit abgelegt. Mit Hilfe der negierten Exklusiv-Oder- (negEXOR) Anordnung 6 wird abschließend im zweiten Teilkorrelator gemäß Figur 10 eine Entscheidung in logische Bitwerte „0" und „1" durchgeführt, wobei dieses Signal hier noch im Chiptakt (chips) vorliegt. Die notwendige Heruntertaktung auf den ursprünglichen Bittakt des Datensignals erfolgt im Anschluss (in Figur 10 nicht dargestellt) , wie in dem weiter oben beschriebenen Ausführungsbei- spiel von Korrelatoren dargestellt. Im Falle einer sukzessiven Heruntertaktung (Downsampling) müsste die entsprechende Reduzierung der Chiprate um den vorhergehenden Teil- Spreizfaktor in die Ausführungsform gemäß Figur 10 eingefügt werden (vergleiche zum Beispiel Figuren 7a und 7c) .The result of the summation of the individual signal components 1 to n of the n negated exclusive-OR (negEXOR) arrangements negEXOR 2 , i, negEXOR 2 , 2 ... NegEXOR 2 , n is stored in the memory register arrangement 4 of length Id (n). Bit stored. Finally, with the aid of the negated exclusive-OR (negEXOR) arrangement 6, in the second partial correlator according to FIG. 10, a decision is made in logical bit values "0" and "1", where This signal is still present in the chip clock (chips). The necessary down-clocking to the original bit clock of the data signal takes place subsequently (not shown in FIG. 10), as shown in the exemplary embodiment of correlators described above. In the case of a successive down-sampling, the corresponding reduction of the chip rate by the previous partial spreading factor would have to be inserted into the embodiment according to FIG. 10 (compare, for example, FIGS. 7a and 7c).
Dabei unterscheiden sich die möglichen Ausführungsbeispiele eines zweistufigen Korrelators gemäß Figur 10 wiederum für die Fälle von abschließender Heruntertaktung beziehungsweise sukzessiver Heruntertaktung (Downsampling nach jeder Teilstu- fe) hinsichtlich der Anzahl der zur Realisierung benötigten Komponenten, wie zum Beispiel Verzögerungsgliedern. Figur 11 zeigt eine tabellarische Aufstellung der für einen zweistufigen Korrelator gemäß Figur 10 benötigten Komponenten für die zwei genannten Ausführungsformen der Heruntertaktung bei suk- zessiver Entscheidung in Binärwerte (Logikwerte „0" und „1") •In this case, the possible exemplary embodiments of a two-stage correlator according to FIG. 10 again differ for the cases of final down-clocking or successive down-sampling (downsampling after each partial stage) with regard to the number of components required for the implementation, such as delay elements. FIG. 11 shows a tabulation of the components required for a two-stage correlator according to FIG. 10 for the two mentioned embodiments of the downclocking with successive decision in binary values (logic values "0" and "1").
Aus Figur 11 ist zu ersehen, dass sich die zwei Ausführungsformen wiederum in der Anzahl der zur Realisierung benötigten Verzögerungselemente (z"1) unterscheiden. Für einen zweistu- figen Korrelator mit einem Spreizfaktor m = n-n beträgt die Anzahl der Verzögerungselemente (z"1) für eine Ausführungsform mit abschließender Heruntertaktung (n2-l) und für eine Ausführungsform mit sukzessiver Heruntertaktung 2- (n-1) . Die Anzahl der für den zweistufigen Korrelator gemäß Figur 10 be- nötigten Logikelemente (neg. EXOR) beträgt in beiden Fällen 2-n+2, die Anzahl der benötigten Speicherregister für die Spreizfolge s(l...n) beträgt n und sowohl der Summierer ∑i wie auch der Summierer ∑2 addieren jeweils über eine Breite von n Bit.11 that the two embodiments again differ in the number of delay elements (z "1 ) required for the realization, for a two-stage correlator with a spreading factor m = nn the number of delay elements (z " 1 ) is for an embodiment with final down-clocking (n 2 -1) and for an embodiment with successive down-clocking 2- (n-1). The number of logic elements required for the two-stage correlator according to FIG. 10 (neg EXOR) is 2-n + 2 in both cases, the number of required storage registers for the spreading sequence s (l... N) is n and both Summer Σi as well as summer Σ2 each add over a width of n bits.
Dabei ergeben sich für die zweistufigen Korrelatoren gemäß der Figuren 8 und 10 mit jeweils zwei Spreizfolgen s(l...n) im Hinblick auf die Anzahl der zur Realisierung benötigten Komponenten (Bauteile) deutliche Vereinfachungen gegenüber einem herkömmlichen einstufigen Korrelator mit einem Spreizfaktor der Länge m (m = n-n) mit gleicher Wirkung. Die Unterschiede in der Anzahl der für diese Ausführungsformen jeweils benötigten Bauteilkomponenten sind in allgemeiner Form in Figur 12 dargestellt. Dabei entsprechen die dargestellten Anzahlen der Komponenten für zweistufige Korrelatoren der Ausführungsformen mit sukzessiver und abschließender Entscheidung in die Binärwerte „0" und „lλ\ jeweils für die Fälle der abschließenden beziehungsweise sukzessiven Heruntertaktung den aus den Figuren 9 und 11 bekannten Berechnungsvorschriften. Im Vergleich dazu ist die notwendige Anzahl von Bauteilkomponenten zur Realisierung eines herkömmlichen (einstufigen) Korrelators mit Spreizfaktor m in der zweiten Spalte der Figur 12 dargestellt. Für einen konventionellen Korrelator mit einem Spreizfaktor m beträgt die Anzahl der Verzögerungselemente (m-1) . Die Anzahl der benötigten Logikelemente (neg. EXOR) beträgt (m+1), die Anzahl der benötigten Speicherregister für die Spreizfolge s(l...m) beträgt m und der (einzelne) Summierer addiert über eine Breite von m Bit.This results in the two-stage correlators according to Figures 8 and 10, each with two spreading sequences s (l ... n) in view of the number of required for the realization Components (components) significant simplifications compared to a conventional single-stage correlator with a spreading factor of length m (m = nn) with the same effect. The differences in the number of component components respectively required for these embodiments are shown in general form in FIG. In this case, the illustrated numbers of components for two-stage correlators of the embodiments with successive and final decision in the binary values "0" and "l λ \ respectively for the cases of the final or successive down-clocking correspond to the calculation rules known from Figures 9 and 11. In comparison thereto the number of component components necessary to implement a conventional (one-stage) correlator with spreading factor m is shown in the second column of Figure 12. For a conventional correlator with a spreading factor m, the number of delay elements is (m-1) The number of logic elements required (neg EXOR) is (m + 1), the number of required storage registers for the spreading sequence s (l ... m) is m and the (single) totalizer adds over a width of m bits.
Figur 13 zeigt die Werte für die Komponenten, wie sie sich beispielhaft ergeben, wenn eine Spreizfolgenlänge von m = 225 für den konventionellen Korrelator gewählt wird, woraus sich für die zweistufigen Korrelatoren gemäß den Figuren 8 und 10 entsprechend jeweils zwei Spreizfolgen s(l ... n) der Länge n = 15 ergeben (m = n-n = 225) . Wie aus Figur 13 zu ersehen ist, beträgt die Anzahl der Verzögerungselemente für einen konventionellen Korrelator (mit einem Spreizfaktor von m = 225) 224. Die Anzahl der benötigten Logikelemente (neg. EXOR) beträgt 226, die Anzahl der benötigten Speicherregister für die Spreizfolge s(l...m) beträgt 225 und der (einzelne) Summierer muss für eine Addition über eine Breite von 225 Bit ausgelegt werden.FIG. 13 shows the values for the components, as they are shown by way of example, when an expansion sequence length of m = 225 is selected for the conventional correlator, from which for the two-stage correlators according to FIGS. 8 and 10 two spreading sequences s (l .. n) of length n = 15 (m = nn = 225). As can be seen from FIG. 13, the number of delay elements for a conventional correlator (with a spreading factor of m = 225) is 224. The number of required logic elements (neg. EXOR) is 226, the number of required storage registers for the spreading sequence s (l ... m) is 225 and the (single) summer must be designed for addition over a width of 225 bits.
Im Vergleich dazu erfordert ein zweistufiger Korrelator unter Verwendung von zwei Spreizfolgen s(l...n) der Länge 15 gemäß Figur 13 im Falle einer abschließenden Entscheidung in Binär- werte „0" und „1" (vergleiche Figur 8) und für den Fall einer abschließenden Heruntertaktung 854 Verzögerungselemente, 76 Logikelemente (neg. EXOR), 15 Speicherregister und zwei Summierer, je einmal über die Breite von 15 Bit beziehungsweise 60 Bit. Der gleiche zweistufige Korrelator erfordert zur Realisierung im Fall einer abschließenden Entscheidung in Binärwerte „0" und „1" und für den Fall einer sukzessiven Heruntertaktung nur 70 Verzögerungselemente, wiederum 76 Logikelemente (neg. EXOR), 15 Speicherregister und zwei Summierer, je einmal über die Breite von 15 Bit beziehungsweise 60 Bit.In comparison, a two-stage correlator using two spreading sequences s (l... N) of length 15 according to FIG. 13 in the case of a final decision in binary mode requires values "0" and "1" (see FIG. 8) and, in the event of a final down-clocking, 854 delay elements, 76 logic elements (neg. EXOR), 15 memory registers and two summers, each once across the width of 15 bits or 60 bits. The same two-stage correlator requires only 70 delay elements to implement in the case of a final decision in binary values "0" and "1" and, in the case of a successive down-clocking, again 76 logic elements (neg. EXOR), 15 memory registers and two summers the width of 15 bits or 60 bits.
Im Vergleich dazu erfordert ein zweistufiger Korrelator unter Verwendung von zwei Spreizfolgen s(l...n) der Länge 15 gemäß Figur 13 im Falle einer sukzessiven Entscheidung in Binärwer- te „0" und „1" (vergleiche Figur 10) und für den Fall einer abschließenden Heruntertaktung 225 Verzögerungselemente, 32 Logikelemente (neg. EXOR), 15 Speicherregister und zwei Summierer über die Breite von jeweils 15 Bit. Der gleiche zweistufige Korrelator erfordert zur Realisierung im Fall einer sukzessiven Entscheidung in Binärwerte „0" und „1" und für den Fall einer sukzessiven Heruntertaktung nur 28 Verzögerungselemente, wiederum 32 Logikelemente (neg. EXOR), 15 Speicherregister und zwei Summierer, je einmal über die Breite von 15 Bit beziehungsweise 60 Bit.In comparison, a two-stage correlator using two spreading sequences s (l... N) of length 15 according to FIG. 13 in the case of a successive decision requires binary values "0" and "1" (see FIG Case of a final down-clocking 225 delay elements, 32 logic elements (neg EXOR), 15 memory registers and two summers across the width of 15 bits each. The same two-stage correlator requires only 28 delay elements, again 32 logic elements (neg. EXOR), 15 memory registers and two summers, once in the event of a successive decision in binary values "0" and "1" and in the case of a successive down-clocking the width of 15 bits or 60 bits.
Aus der tabellarischen Aufstellung für beispielhafte Ausführungsformen in Figur 13 ist zu ersehen, dass sich für einen zweistufigen Korrelator sowohl im Fall der abschließenden als auch der sukzessiven Entscheidung in Binärwerte „0" und „1" gegenüber einem konventionellen einstufigen Korrelator eine vorteilhafte Einsparung an Logikelementen, Speicherregistern und in der Additionsbreite ergibt. Die notwendige Anzahl an Verzögerungselementen unterscheidet sich für die Fälle von abschließender und sukzessiver Heruntertaktung jeweils erheb- lieh. Für den Fall der abschließenden Entscheidung in Binärwerte „0" und „1" ergibt sich nur für die Ausführungsform unter Anwendung der sukzessiven Heruntertaktung eine Einsparung an Verzögerungselementen gegenüber der Ausführungsform eines konventionellen Korrelators.It can be seen from the table of exemplary embodiments in FIG. 13 that for a two-stage correlator both in the case of the final and the successive decision in binary values "0" and "1", a significant saving of logic elements compared to a conventional single-stage correlator, Memory registers and in the addition width results. The necessary number of delay elements differs considerably for the cases of final and successive down-clocking. In the case of the final decision in binary values "0" and "1", there is a saving only for the embodiment using the successive down-clocking to delay elements over the embodiment of a conventional correlator.
Eine weitgehende Einsparung in der Anzahl von Komponenten er- gibt sich gemäß Figur 13 beispielsweise für einen zweistufigen Korrelator mit sukzessiver Entscheidung in Binärwerte „0" und „1" und sukzessiver Heruntertaktung. Dabei bezieht sich ein solches Einsparungspotential gegenüber einem konventionellen Korrelator nicht alleine auf die Anzahl der benötigten Baugruppen, wie zum Beispiel Verzögerungselemente, Logikelemente und Speicherregister, sondern als Folge davon auch auf die Stromersparnis zum Betrieb einer solchen erfindungsgemäßen Anordnung oder zum Beispiel die Verarbeitungsgeschwindigkeit.A considerable saving in the number of components is obtained according to FIG. 13, for example for a two-stage correlator with a successive decision in binary values "0" and "1" and successive down-clocking. In this case, such a savings potential compared to a conventional correlator does not relate solely to the number of required modules, such as delay elements, logic elements and memory registers, but as a result also to the power savings for operating such an inventive arrangement or, for example, the processing speed.
Dabei bilden die gezeigten Ausführungsbeispiele nur ein geringer Teil aus einer Vielzahl von Realisierungsmöglichkeiten. Die Entspreizung der Signale muss nicht, wie beispielhaft gezeigt, im Basisband nach der Demodulation stattfinden. Eine Entspreizung kann auf entsprechende Weise auch in jedem anderen Teilbereich eines Empfängers ausgeführt werden, so zum Beispiel auch vor der Demodulation auf Ebene der Zwischenfrequenz oder der Hochfrequenz. Weiterhin können beliebige andere, den erforderlichen Autokorrelationseigenschaften genügende Spreizfolgen verwendet werden. Dabei müssen in mehrstufigen Korrelatoren nicht, wie in den Beispielen gezeigt, identische Spreizfolgen gleicher Länge zur Spreizung beziehungsweise Entspreizung der Datensignale eingesetzt werden. Auch die hier beispielhaft gezeigte Auflösung von 1 Bit im Datensignal ist nicht festgelegt, so dass beliebige Auflö- sungs- und Bearbeitungsbandbreiten eingesetzt werden können.The embodiments shown form only a small part of a variety of implementation options. The despreading of the signals does not have to take place, as shown by way of example, in the baseband after demodulation. A despreading can be carried out in a corresponding manner in every other subarea of a receiver, for example also before the demodulation at the intermediate frequency or high frequency level. Furthermore, any other spreading sequences which satisfy the required autocorrelation properties can be used. It is not necessary to use identical spreading sequences of the same length for spreading or despreading the data signals in multistage correlators, as shown in the examples. The resolution of 1 bit in the data signal shown here by way of example is also not defined, so that any resolution and processing bandwidths can be used.
Der Kompromiss, den die Verwendung von zwei gleichen (verketteten) Spreizsequenzen nach sich zieht, ist eine Verschlech- terung der Qualität der Autokorrelationsfunktion. Dies hatThe trade-off that the use of two equal (concatenated) spreading sequences entails is a deterioration in the quality of the autocorrelation function. this has
Auswirkungen auf die spektralen Eigenschaften des gespreizten Signals und kann implementierungsabhängige Nachteile insbesondere bei der Synchronisation zur Folge haben. Figur 14 zeigt die Autokorrelationsfunktion einer einfachen, 511 Bit langen PRBS-9 Spreizungssequenz, die in Bezug auf einen verrauschten Nachrichtenkanal optimale Eigenschaften zur Entspreizung aufweist. Dabei zeigt Figur 14 in der oberen Darstellung die Autokorrelationsfunktion über einen Bereich der Bitstellen von 0 bis 1000 (Abszisse) . Sehr deutlich ist dabei das stark ausgeprägte Maximum der Übereinstimmungen der Autokorrelation (Ordinate) bei Bitstelle 511 zu erkennen. Im übrigen Bereich liegen die Werte der Autokorrelationsfunktion bei Null, wie auch aus der gespreizten Darstellung in FigurEffects on the spectral properties of the spread signal and may have implementation-dependent disadvantages, especially in the synchronization. Figure 14 shows the autocorrelation function of a simple, 511-bit PRBS-9 spreading sequence, which has optimum despreading characteristics with respect to a noisy message channel. In the upper diagram, FIG. 14 shows the autocorrelation function over a range of bit positions from 0 to 1000 (abscissa). The strongly pronounced maximum of the correspondences of the autocorrelation (ordinate) at bit position 511 is very clear. In the remaining range, the values of the autocorrelation function are at zero, as well as from the spread representation in FIG
14 unten zu erkennen ist, bei der die Abszisse einen Bereich von Bitstelle 350 bis Bitstelle 550 abdeckt.14, where the abscissa covers a range from bit position 350 to bit position 550.
Figur 15 zeigt die Autokorrelationsfunktion einer zweifachen, jeweils 15 Bit langen (15x15) ZigBee Spreizungssequenz, die in Bezug auf einen verrauschten Nachrichtenkanal keine optimalen Eigenschaften zur Entspreizung aufweist. Dabei zeigt Figur 15 in der oberen Darstellung die Autokorrelationsfunk- tion über einen Bereich der Bitstellen von 0 bis 450 (Abszisse) . Sehr deutlich ist wiederum ein stark ausgeprägtes Maximum der Übereinstimmungen der Autokorrelation (Ordinate) bei Bitstelle 225 (effektive Spreizfolgenlänge der zweimaligen Spreizung beträgt 15-15 = 225) zu erkennen. Im übrigen Be- reich liegen die Werte der Autokorrelationsfunktion nicht mehr durchgehend bei Null, sondern weisen vielfache kleine Spitzen auf (Verschlechterung der Autokorrelation) .Figure 15 shows the autocorrelation function of a two-fold, 15-bit long (15x15) ZigBee spreading sequence, which does not have optimal despreading characteristics with respect to a noisy message channel. In the upper diagram, FIG. 15 shows the autocorrelation function over a range of bit positions from 0 to 450 (abscissa). Again, a very pronounced maximum of the matches of the autocorrelation (ordinate) at bit position 225 (effective spreading sequence length of the two-fold spreading amounts to 15-15 = 225) is very clear. In the remaining area, the values of the autocorrelation function are no longer consistently at zero, but have multiple small peaks (deterioration of the autocorrelation).
Gleichzeitig kann jedoch festgestellt werden, dass diese Spitzen im Verhältnis zu dem stark ausgeprägten Maximum bei Bitstelle 225 immer noch eine deutlich geringere Amplitude aufweisen, wie auch aus der gespreizten Darstellung in FigurAt the same time, however, it can be stated that these peaks still have a significantly lower amplitude in relation to the pronounced maximum at bit position 225, as well as from the spread representation in FIG
15 unten zu erkennen ist, bei der die Abszisse einen Bereich von Bitstelle 200 bis Bitstelle 250 abdeckt.15, where the abscissa covers a range from bit position 200 to bit position 250.
Für die Optimierung der Autokorrelations-Eigenschaften bietet die Verwendung von geeigneten, nichtgleichen Teil-Sequenzen vielfältige Möglichkeiten. For the optimization of the autocorrelation properties, the use of suitable non-identical subsequences offers a variety of possibilities.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Entspreizung eines empfangenen Spreizspektrum-Signals (c) , bei dem die Entspreizung in zumindest zwei Stufen erfolgt, wobei jede Stufe den folgenden Schritt umfasst:A method for despreading a received spread spectrum signal (c), wherein the despreading occurs in at least two stages, each stage comprising the step of:
Erzeugen eines Korrelatorsignals durch Korrelieren eines Spreizspektrum-Signals (c, corN, ..., cor2) mit einer Spreizungssequenz (sN, ..., sl),Generating a correlator signal by correlating a spread spectrum signal (c, corN, ..., cor2) with a spreading sequence (sN, ..., sl),
und wobei zumindest eine Stufe die folgenden Schritte umfasst :and wherein at least one stage comprises the following steps:
Dezimieren des Korrelatorsignals (corN, cor (N-I), ..., corl) um einen Faktor, der der Länge der Spreizungssequenz (sN, ..., sl) entspricht, und/oderDecimating the correlator signal (corN, cor (N-I), ..., corl) by a factor corresponding to the length of the spreading sequence (sN, ..., sl), and / or
Entscheiden anhand des Korrelatorsignals, ob ein bestimm- tes Symbol empfangen wurde.Decide on the basis of the correlator signal whether a certain symbol has been received.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem nur in der letzten Stufe ein Dezimationsschritt erfolgt.2. The method of claim 1, wherein only in the last stage, a decimation step takes place.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in jeder Stufe ein Dezimationsschritt erfolgt.3. The method of claim 1, wherein a decimation step takes place in each stage.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem nur in der letzten Stufe ein Entscheidungsschritt erfolgt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein only in the last stage, a decision step takes place.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem in jeder Stufe ein Entscheidungsschritt erfolgt.5. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein in each stage a decision step takes place.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem in je- der Stufe unterschiedliche Spreizungssequenzen (sN, s (N-6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein in each stage different spreading sequences (sN, s (N-
1), ..., sl) verwendet werden. 1), ..., sl) are used.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem in jeder Stufe die selben Spreizungssequenzen (sN = s (N-I) = ... = sl) verwendet werden.7. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein in each stage, the same spreading sequences (sN = s (N-I) = ... = sl) are used.
8. Vorrichtung zum Entspreizen eines empfangenen Spreizspektrum-Signals (c) in mindestens zwei Stufen, wobei jede Stufe8. An apparatus for despreading a received spread spectrum signal (c) in at least two stages, each stage
einen Korrelator zum Korrelieren eines Spreizspektrum- Signals (c, corN, ..., cor2) mit einer Spreizungssequenz (sN, ..., sl) umfasst und wobei zumindest eine Stufea correlator for correlating a spread spectrum signal (c, corN, ..., cor2) with a spreading sequence (sN, ..., sl) and wherein at least one stage
einen Dezimator (1) zum Dezimieren des Korrelatorsignals (corN, cor (N-I), ..., corl) um einen Faktor, der der Länge der Spreizungssequenz (sN, ..., sl) entspricht, und/odera decimator (1) for decimating the correlator signal (corN, cor (N-I), ..., corl) by a factor corresponding to the length of the spreading sequence (sN, ..., sl), and / or
einen Entscheider (2), der dazu ausgebildet ist, anhand des Korrelatorsignals zu entscheiden, ob ein bestimmtes Symbol empfangen wurde, umfasst.a decision maker (2) adapted to decide, based on the correlator signal, whether a particular symbol has been received.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der nur die letzte Stufe einen Dezimator (1) umfasst.9. Apparatus according to claim 8, wherein only the last stage comprises a decimator (1).
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der jede Stufe einen De- zimator (1) umfasst.10. Apparatus according to claim 8, wherein each stage comprises a decimator (1).
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der nur die letzte Stufe einen Entscheider (2) umfasst.11. Device according to one of claims 8 to 10, wherein only the last stage comprises a decision maker (2).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der jede Stufe einen Entscheider (2) umfasst.12. Device according to one of claims 8 to 10, wherein each stage comprises a decision maker (2).
13. Verfahren zur Spreizung des Spektrums eines zu sendenden13. Method for spreading the spectrum of a to be transmitted
Signals, um ein Spreizspektrum-Signal zu erhalten, bei dem die Spreizung in mehreren Stufen erfolgt und jede Stufe zumindest die folgenden Schritt umfasst: Verknüpfen eines Eingangssignals mit einer Spreizungsse- quenzen (sN, s (N-I), ..., sl).Signal to obtain a spread spectrum signal in which the spreading occurs in multiple stages and each stage comprises at least the following steps: Combining an input signal with a spreading sequence (sN, s (NI), ..., sl).
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem in jeder Stufe unter- schiedliche Spreizungssequenzen (sN, s (N-I), ..., sl) verwendet werden.14. The method of claim 13, wherein in each stage different spreading sequences (sN, s (N-I), ..., sl) are used.
15. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem in jeder Stufe die selben Spreizungssequenzen (sN = s (N-I) = ... = sl) ver- wendet werden.15. The method of claim 13, wherein in each stage, the same spreading sequences (sN = s (N-I) = ... = sl) are used.
16. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, bei dem die Synchronisation für die Dezimierung auf Basis nur einer oder nicht aller Spreizsequenzen (sl ... sN) erfolgt. 16. The method of claim 1 to 7, wherein the synchronization for the decimation based on only one or not all spreading sequences (sl ... sN) is carried out.
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