BG61052B1

BG61052B1 - Комуникационна микроклетъчна телефонна система за многостанционен достъп с кодово разделени канали и разпределителна антенна система към нея

Info

Publication number: BG61052B1
Application number: BG97842A
Authority: BG
Inventors: Klein S Gilhousen; Franklin P Antonio
Original assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1990-12-07
Filing date: 1993-06-02
Publication date: 1996-09-30
Also published as: RU2111619C1; JPH06504660A; IL100213A; AU652602B2; FI932523A; HUT64655A; BR9107213A; FI111306B; NO932041L; NO316199B1; US5280472A; MX9102432A; NO932041D0; SK57193A3; WO1992010890A1; KR970000790B1; JP3325890B2; CZ109793A3; HU9301626D0; FI932523A0

Abstract

Системата е предназначена за паралелен достъп с цифрово разделяне по код (CDMA), като е използвана клетъчна техника, при която в безжична комуникационна среда се осъществява обмен на информация по мрежа за персонално повикване (РВХ). Приложена е микроклетъчна структура, като базовата станция (10) комуникира с информационните сигнали на потребителя, използвайки CDMA комуникационни сигнали с потребителските абонатни терминали. В системата се използват още разпределителна антенна система (26), с което се осигурява многолъчево разпространение на сигналите, и средства, обслужващи времеразделянето на сигнала, като това повишава експлоатационните й характеристики.

Description

(54) ‘ КОМУНИКАЦИОННА МИКРОКЛЕТЪЧНА ТЕЛЕФОННА СИСТЕМА ЗА

МНОГОСТАНЦИОНЕН ДОСТЪП С КОДОВО РАЗДЕЛЕНИ КАНАЛИ

И РАЗПРЕДЕЛИТЕЛНА АНТЕННА СИСТЕМА КЪМ НЕЯ

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТА

Изобретението се отнася към безжичните информационни системи за индивидуално повикване (РВХ) и безжичните локални затворени телефонни системи. По-специално изобретението касае усъвършенствувана микроклетъчна телефонна система и разпределителна антенна система към нея, като се осъществяват вътрешни комуникации, използвайки спектрално разпределени комуникационни сигнали.

ПРЕДШЕСТВУВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА

Използването на модулационната техника за многостанционен достъп с кодово разделени канали (CDMA) е една от няколкото съществуващи техники за осъществяване на комуникации между голям брой системни потребители. Други комуникационни системни техники с многостанционен достъп, такива като разделяне по време (TDMA), разделяне по честота (FDMA) и амплитудно модулиращи схеми със свиване на динамичния диапазон на едната странична лента (ACSSB), са добре познати в тази техническа област. Обаче техниката при разпределеното спек трално модулиране

CDMA има значителни предимства сред модулационните техники за комуникационни системи с многостанционен достъп, изложени в патент US 4,901,307 КОМУНИКАЦИОННА СИСТЕМА С МНОГОСТАНЦИОНЕН ДОСТЪП С РАЗПРЕДЕЛЯНЕ НА СПЕКТЪРА, ИЗПОЛЗВАЩА САТЕЛИТНИ ИЛИ НАЗЕМНИ АНТЕННИ РЕТЛАНСЛАТОРИ

В този патент, техниката на многос танционен достъп се разкрива в случай на голям брой подвижни телефонни системни потребители, всеки осъществяващ приемо/предавателната комуникация чрез сателитни ретланслатори или наземни базови станции (също така към потребителите се обръщат като към станции местни клетки, местни клетки или за кратко клетки). Техниката използва многостанционен достъп с кодово разделени канали (CDMA) със спектрално разпределени комуникационни сигнали. При употреба на CDMA комуникации честотният спектър може да се използува многократно, което позволява увеличаване пропусквателната способност на потребителите в системата. Използването на CDMA дава резултат в смисъл на по-висока ефективност на спектъра, сравнена с тази, която може да бъде достигната при използването на други техники за многостанционен достъп.

От практиката е известно, че при наземните канали се явява заглъхване на сигнала, известно като близък фадинг. Този фадинг се характеризира със заглъхване на сигнала в незем ния канал, причинено от рефлектирането на сигнала вследствие физически многообразната окръжаваща среда. В ва, сигналът пристига при подвижния приемник с различни закъснения спрямо предаването му.

резултат на тоот много посоки

При свръхвисо- ’ кочестотни (СВЧ) ленти, обикновено използвани за подвижни радиовразки, включващи и клетъчни подвижни телефонни систе ми, могат да възникнат значителни фазови различия в сигнали те, разпространяващи се по различни пътища. Възможно е да се получи деструктивно сумиране на сигналите в случаи на поява на дълбок фадинг на сигнала.

I

Η

Заглъхването на сигнала при наземни канали е много строга функция от физическата позиция на наземния абонат. Малка промяна в позицията на подвижния телефон променя физическото закъснение на пътищата на разпространение на сигналите, което по-нататък резултира в различна фаза за всеки сигнал. И така, при движението на подвижния обект от окръжаващата среда може да се появи бърз фадинг на сигнала. Например, в 850 MHz клетъчна радиочестотна лента, фадингът може да бъде със скорост един фад за секунда, както миля за час при скорост на превозното средство,Такова голямо заглъхване може да бъде изключително разрушително за сигналите в наземните канали и като краен резултат да доведе до лошо качество на връзките. Може да се използва допълнителна предавателна мощност, за да се превъзмогне проблема фадинг на сигнала. Обаче, такава мощност засилва ефекта и върху потребителя, при който се увеличава консумацията на мощност и върху системата, където се увеличава интерференцията.

Известната от US 4 901 307 CDMA модулационна техника предлага много предимства пред техниката на теснолентовата модулация, прилагана в комуникационните системи, използващи сателитни или наземни ретланслатори. Наземният канал създава проблеми на всяка комуникационна система, по-специално по отношение на многолъчевото разпространение на сигналите. Използването на CDMA техника позволява специфичните проблеми на наземните канали да бъдат преодолявани чрез намаляване на неблагоприятния ефект от многолъчевото разпространение, т.е. заглъхването на сигнала, като едновременно с това притежава и експлоатационни предимства.

В CDMA клетъчна телефонна система един и същ широколентов честотен канал може да бъде използван за комуникации

I във всички клетки. С използване свойствата на CDMA сигнали се осигурява подобрение на обработката и разграничаване на сигналите, които заемат една и съща честотна лента. По-нататък високоскоростната псевдошумова (PN) модулация позволява многото различни пътища на разпространение да бъдат разграничени чрез разликата в закъсненията в пътищата, надвишаващи продължителността на PN двоичния бит, т.е. 1/ширина на лентата. Ако в CDMA система се използва PN двоичен бит със скорост приблизително 1MHz, достигането на цялостно спектрално разпределяне, равно на съотношението между разпределената ширина на лентата към скоростта на данните в системата, може да бъде използвано за разграничаване от пътищата, които се различават с повече от една микросекунда закъснение един от друг. Разликата от закъснение на пътя с една микросекунда съответствува на разлика в разстоянието по пътя приблизително 305 метра. Градската среда типично поражда различни закъснения по пътя на разпространение с разлика от една микросекунда до 10 - 20 микросекунди в някои области.

В системите с теснолентова модулация, такива като аналоговата Честотна (FM) модулация, използвани при конвенционалните телефонни системи, съществуването на многолъчево разпространение води до сериозен многолъчев фадинг на сигнала. С широколентова CDMA модулация, обаче, различните пътища могат да бъдат разграничени посредством демодулационна обработка. Това разграничаване изключително много намалява влиянието на многолъчевия фадинг. При използването на CDMA разграничителна техника многолъчевият фадинг не се премахва напълно, защото в отделни системи съществуват случаи на пътища с разлики в закъсненията, по-малки от продължителността на един PN двоичен бит. Сигналите със закъснение на пътя от този

I ill

61052 порядък не могат да бъдат различени в демодулатора, което води до известна степен до заглъхване на сигнала.

Следователно, желателно е в CDMA клетъчната телефонна система да се осигури някаква форма на разпределяне, която би позволила системата да намали заглъхването. Разпределянето е един подход за намаляване на вредните ефекти от заглъхването. Съществуват три главни типа на разпределяне: разделяне по време, разделяне по честота и разпределяне по пространствено разположение.

Разделянето по време може най-добре да се постигне като се използват повторения, в различно време, с детекция на грешките и коригиращо кодиране, което е също форма на повторение. Настоящото изобретение използва всеки един от тези начини като форма на разделяне по време.

Тъй като CDMA е широколентов сигнал, разделянето по честота означава разпространение енергията на сигнала с широка лента. Следователно, честотно селективниятфадинг влияе само на малка част от ширината на лентата на CDMA сигнала.

Пространственото разпределяне или разпределянето по трасето се постига чрез осигуряване на многолъчево разпространение на сигнала чрез едновременни връзки на подвижния ползувател през две или повече местни клетки. По-нататък, разпределението по трасето се достига чрез прилагането на многолъчева обстановка за разпространение чрез обработка за разпределяне на спектъра, като се дава възможност сигнали, пристигащи с различни закъснения на разпространение, да бъдат получени и обработени поотделно. Примери за разпределяне по трасето са показани в патент US 5,101,501 ПРОГРАМНО УПРАВЛЕНИЕ НА CDMA КЛЕТЪЧНА ТЕЛЕФОННА СИСТЕМА, патент US 5,109,390 РАЗГРАНИЧАВАЩ ПРИЕМНИК В gDMA КЛЕТЪЧНА ТЕЛЕФОННА СИСТЕМА“.

I ill·

Вредните ефекти от заглъхването по-нататък могат да бъдат регулирани чрез определено разширение на CDMA системата, изразяващо се в регулиране на мощността на предавателя. Системата за регулиране на мощността за местни клетки и подвижен телефон е представена в патент US 5,056,109 МЕТОД И УСТРОЙСТВО ЗА РЕГУЛИРАНЕ НА ПРЕДАВАНАТА МОЩНОСТ В CDMA КЛЕТЪЧНА ПОДВИЖНА ТЕЛЕФОННА СИСТЕМА”

CDMA техниката, както е разкрито в . . US

901 307 предлага използването на кохерентна модулация и демодулация за двете посоки на връзката при подвижните сателитни комуникации. Съгласно изложението на гореупоменатия патент се използва пилотен носещ сигнал като кохерентно фазово съобщение по трасето в посока от сателит към подвижното звено и от клетка към подвижното звено. В наземната окръжаваща среда, поради многолъчевия фадинг, водещ до фазово разрушаване на канала, не се допуска употребата на кохерентна демодулация за връзка подвижен телефон - клетка. Настоящото изобретение осигурява средство за преодоляване на неблагоприятните ефекти в многолъчевото разпространение на връзката подвижен абонат клетка чрез използването на техниката на некохерентната модулация и демодулация.

CDMA техниките, показани в . US 4 901 307, понататък предлагат използването на относително дълги PN последователности за всеки потребителски канал, към който е прикрепена различна PN последователност. Взаимната корелация между различни PN последователности и автокорелацията на PN последователностите е различна от нула, като за цялото време двете имат нулева средна стойност, което позволява различните потребителски сигнали да бъдат различени при приемане.

I

Обаче, такива PN сигнали не са ортогонални. Макар, че взаимната корелация клони средно към нула, за един кратък интервал от време от порядъка на времетраенето на един информационен бит, тя следва биномно разпределение. При това интерференцията на сигналите един спрямо друг много наподобява на Гаусовото разпределение на шума при широколентов канал при същата мощност на спектралната плътност. Така други сигнали на потребителя или взаимен интерферентен шум задължително лимитират достигнатия капацитет на канала.

Съществуването на многолъчево разпространение може да осигури различие на пътищата в широколентова PN CDMA система. Ако съществуват два или повече пътя с разлика в закъснението по-голяма от една микросекунда, могат да се използват два или повече PN приемника, които приемат поотделно двата сигнала. Тъй като обикновено тези сигнали проявяват качества на независимост на фадинга на многолъчевото разпространение, т.е. те обикновено не затихват заедно, изходите на двата приемника могат да бъдат комбинирани по несходството им. Следователно, загуба в качеството се появява само, когато до двата приемника затихванията пристигат по едно и също време. Следователно един аспект на настоящото изобретение е осигуряването на два или повече PN приемници в комбинация с възел, изпълняващ комбиниране по несходство. При използването на съществуващите многолъчеви сигнали, за да се преодолее заглъхването, е необходимо да се използва такава форма на сигнала, която позволява да се извършват действия по комбиниране различията в пътищата .

Метод и система за конструиране на PN последователности, които осигуряват ортогоналност между потребителите, така че взаимната интерфер^нция да бъде намалена, са изложени

I

III

Bl US 5 103 459 СИСТЕМА И МЕТОД ЗА ГЕНЕРИРАНЕ НА СИГНАЛНИ ФОРМИ НА ВЪЛНИТЕ В CDMA КЛЕТЪЧНА ПОДВИЖНА ТЕЛЕФОННА СИСТЕМА. Използването на тази техника за намаляване на взаимната интерференция позволява по-голям капацитет по отношение на системните потребители и по-добра техническа характеристика на връзката. С ортогонални PN кодове, взаимната корелация е нула в един предварително определен интервал от време, което резултира в отсъствие на интерференция между ортогоналните кодове. В случая е необходимо да се осигурят времената на кодовите порции данни да са подредени едни спрямо други по определен ред.

С такава CDMA клетъчна подвижна система, както е посочено в цитираните по-горе патенти, сигналите за връзка между местната клетка и подвижния апарат използват директна последователност от спектрално разпределени комуникационни сигнали. По връзката клетка - подвижен апарат са дефинирани пилотни, синхронни, повикващи и звукови канали. При информация, предавана по трасето клетка - подвижно звено, каналите обикновено са кодирани, времеразделени, двуфазно модулирани (BPSK) с ортогонално изместване на всеки BPSK символ заедно с квадратурна фазова модулация (QPSK), приложена на отделните символи. Във връзката подвижен телефон - клетка са дефинирани обслужващи канали за достъп и звукови канали. При информацията, предавана по връзката подвижен апарат - клетка, каналите главно са кодирани, времеразделени, ортогонално изместени, паралелно с QPSK модулацията. Използването на ортогонални PN последователности фактически намалява взаимната интерференция и по този начин позволява по-висока пропусквателна способност за потребителите, както и преодоляване на заглъхването чрез разпределението по трасето.

I

По-горе споменатите патенти представляват нивото на техниката с многостанционен достъп, където голям брой подвижни телефонни системни потребители комуникират чрез сателитни ретранслатори или наземни базови станции, използвайки спектрално разпределената модулация с многостанционен достъп, позволява спектърът да бъде многократно използван. Резултантният системен модел притежава твърде по-висока спектрална ефективност отколкото тази, която може да бъде достигната, ако се използват известните техники с многостанционен достъп.

В клетъчните телефонни системи обслужването на големи географски области с подвижни телефони се осигурява*като се инсталират известен брой местни клетки, разположени така, че да осигурят покриване на цялата географска област. Ако заявките за обслужване надвишат капацитета на комплекта местни клетки, осигуряващ точно покриване на зоната, клетките се подразделят на по-малки клетки. Този процес се изпълнява до степен на разширяване, при която главната обслужваща област има приблизително 200 местни клетки.

Техниката, описана в .. US 4 901 307*използва

CDMA, за да достигне много висок капацитет чрез осигуряване на локализация на границите на работния диапазон, чрез експлоатация на системните характеристики и функции, такива като многократно управляеми антени, активиране на речта и многократно използване на цялата честотна лента във всяка клетка от системата. В резултат се получава значително по-висок коефициент на системата в сравнение с други техники с многостанционен достъп като FDMA и TDMA.

При по-нататъшното развитие на клетъчната телефонна техника е желателно да се осигури известен брой от много малки клетки, наречени микрок^етки, които биха осигурили покриI ването на много ограничена географска област. Обикновено се счита, че такива области се свеждат до един етаж на офисно здание, където обслужването с подвижни телефони може да бъде разглеждано като безжична телефонна система, която може или не може да бъде съвместима с подвижната клетъчна телефонна система. Смисълът от осигуряване на подобно обслужване е подобен на причината да бъдат използвани системи за персонално повикване (РВХ) в бизнес офисите. Такива системи осигуряват срещу ниска цена телефонно обслужване на голям брой повиквания между телефоните вътре в бизнес офиса, тъй като се осигурява опростено набиране на вътрешните телефонни номера. Освен това се осигуряват няколко линии, които да свързват РВХ системата към обществената телефонна система, позволявайки свързването между телефоните в РВХ системата и разположените другаде телефони. За микроклетъчните системи е желателно да се осигури подобно ниво на обслужване, но с допълнителните качества на безжичното действие вътре в обслужваната от РВХ област.

В приложенията, такива като безжични РВХ или безжични локални затворени телефонни системи, закъсненията на пътищата са много по-кратки по продължителност, отколкото в клетъчните подвижни системи. В сградите и други вътрешни среди, където се използват РВХ системите, е необходимо да се осигури форма на разпределяне, която би позволила разпознаването между CDMA сиг налите.

Началният проблем, решен чрез настоящото изобретение, е осигуряването на проста антенна система, която осигурява висок капацитет, просто инсталиране, добро покриване на областта и отлично изпълнение. Другият проблем е да се достигне приблизително ограничено покриване на областта, като се под11

I

I държа съвместимостта c подвижната клетъчна система и като се отнеме незначително количество от капацитета на подвижната система. Това е постигнато в настоящото изобретение чрез комбиниране на капацитивните характеристики на CDMA с нов дизайн на разпределена антенна система, която ограничава направленията към твърде ограничена и внимателно контролирана област.

Въвеждането на техниката на спектрално разпределеното модулиране, в частност CDMA техниката, в РВХ среда, следователно осигурява качества, които в голяма степен усъвършенстват надеждността на системата и капацитета й по отношение на други комуникационни системи. CDMA техниката, както бе отбелязано, по-нататък прави възможно да бъдат бързо превъзмогнати проблеми като интерференцията и заглъхването. Съответно, CDMA техниките по-нататък спомагат в по-голяма степен да бъде многократно използвана честотната лента, поради което съществено да се увеличи броятна системните потребители.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Ключовият аспект в безжичните РВХ и безжичните локални кръгови системи на настоящото изобретение е CDMA разпределителна антена. В тази концепция, комплект от прости антени се захранват от общ сигнал, само с времезакъснителна обработка на сигналите. От предавателния изход на клетката - предавател се извежда коаксиален кабел към поредица от излъчватели. Излъчвателите са съединени към кабела, използвайки делители на мощност. Резултантните сигнали, усилени колкото е необходимо, се отвеждат към антените. Характерните качества на тази антенна концепция са: (1) изключително проста и евтина; (2) съседните антени имат времезакъснение , вградено в излъчвателната структура така, че сигналите, получени от две антени, са разграничени чрез PN временна обработка; (3) из12

I

II ползва пряко и последователно възможностите на CDMA, за да бъдат разпознати многолъчевите сигнали; (4) създава определеност на многолъчевото разпространение, което удовлетворява критерия за разпознаване.

При действието на разпределените антени, всяка антена се свързва с разпределителен кабел, по подобие на кабелната телевизионна система. Коефициентът на усилване на лентата на предаване се осигурява както се изисква при антените или кабелните отводи. Отбележете, че кабелната система обикновено се състои от два кабела, един за предаване на сигналите и един за получаване на сигналите. В много случаи, необходимото закъснение ще се осигури естествено чрез разпределителен кабел и няма да са необходими никакви допълнителни елементи за закъснение. Когато е необходимо да има допълнително закъснение, то обикновено ще се окаже най-просто да се намотае дължината на коаксиалния кабел.

Много важно качество за тази структура е, че не е необходима специфична обработка на сигнала. В частност не е нужно да се прилага филтриране, смесване на транслацията или други комплексни операции, обработващи сигнала. Нужно е само усилване, което се осигурява с един усилвател в голям масив от данни към всичките сигнали в кабела.

Друго предимство е, че за инсталиране на място се изисква твърде малко техническо обслужване. Нормално, разположението на антената се определя само от физикалните ограничения, заедно с изискването, че всяка област, желаеща да бъде обслужвана, трябва да бъде покрита най-малко поне с една антена. Това няма отношение към припокриването. Фактически, припокриващото обхващане е желателно поради това, че осигу13

I ill рява действието разпределяне към всички терминали в припокритата област. Припокриване обаче не се изисква.

Предимствата на концепцията за разпределени антени стават ясни, когато се отчита присъщата простота на клетъчното оборудване, необходимо за поддръжка на безжичната РВХ, безжичната локална затворена система или разширението за безжичния домашен телефон.

За първоначално инсталиране на безжична РВХ в хотелско или офисздание θ възможно системата да бъде адекватно съвместима за управление до 40 едновременни повиквания. За системата от този капацитет е достатъчно да бъде осигурен само широколентов (1,25 MHz ширина на лентата) приемо/предавател. Единичният приемо/предавател тогава се съединява с накрайника на антенния кабел, както е описано. Това може да бъде единична серийна поредица от антенни елементи.

Друг възможен антенен подход позволява два или повече кабела да бъдат пуснати в паралел към приемо/предавателя с необходимите елементи за закъснение, поместени в приемо/предавателното оборудване. Така потребителският капацитет на единична система нараства над 40 едновременни повиквания. Такава система може да бъде разширена в две различни измерения.

Първото и по-просто е използването на допълнителна ширина на лентата на честотните канали. В клетъчното телефонно приложение цялата ширина на лентата е 12,5 MHz, налична във всяка посока за всеки сигнал, като е подразделена максимум на по десет различни ширини на лентата от по 1,25 MHz. Например, за да се удвои капацитетът до 80 едновременни повиквания, без промяна на антенната система, би трябвало да се добави втори приемо/предавател заедно с необходимото оборудване цифров канален блок/вр^кодер. Ако CDMA не се нуждае от

I

JI целия спектър от десет канала, тогава остатъкът може да се използва за аналогова FM (или дори цифрова TDMA), използвайки стандартното 30 kHz разпределение на каналите.

Ако е необходимо да се увеличи капацитетът, без да се използва допълнителен честотен спектър, тогава антенната подсистема може да бъде подразделена на псевдосектори. Антенният кабелен накрайник е разделен така, че да осигурява два или повече адресуеми входно/изходни точки. Нормално, може да има антени във всеки един от псевдосекторите, които да бъдат относително разединени една от друга, макар че това не е критично. Всеки един от псевдосекторите следователно е снабден със свой собствен приемо/предавател. Към всички канали се отвежда цифровият изход на шината на приемо/предавателя.

Каналните блокове, които са проектирани за клетъчно обслужване, осигуряват максимално до три сектора шинни връзки. В клетъчното обслужване това би позволило три граничещи сектора на клетка да бъдат присъединени към един канален блок. Каналният блок осъществява разпределение на комбинираните сигнали от всичките три сектора на ниво символ, осигурявайки много високо ниво на разпределено комбиниране. В безжичните РВХ приложения трите антенни поредици, обслужващи съседни области, обслужвани от антените,би трябвало да се присъединят към тези три шини. Това би позволило програмно управление без интервенция на превключването, което да бъде извършено между всяка от антените в триантенна поредица. Това е предимство на скриване на процеса на управление на веригата от превключвател и позволява той да бъде общ за цялото РВХ.

Ясно е, че по-горната структура дава възможности за разрастване до големи размери. При десет използвани широко15

I лентови канала, в три псевдосектора могат да се обработят приблизително 1 200 едновременни повиквания. Това би обслужило по ред 15 000 линии, съответствуващи на капацитета на централен офис с голям размер. Разширяването на този капацитет също е възможно, но превключвателната структура по необходимост би започнала да приема някои от характеристиките и изискванията на клетъчната система.

CDMA системата, описана по-горе за безжично РВХ приложение, може също да се приложи достатъчно непроменена към безжични локални затворени мрежи. При безжичните локални затворени мрежи е желателно да се осигури усъвършенствувано телефонното обслужване към основно изградената област с ниска цена и лесно инсталиране на необходимата инфраструктура. Безжичното локално затворено оборудване може да бъде съвместено с централно офисно превключване, обслужващо областта.

Вокодерите, каналните блокове и приемо/предавателят се присъединяват, всички заедно, към едно и също оборудване на превключвателя. Приемо/предавателите биха се присъединили към разпределителните антенни системи, както е описано по-горе. В тази система RF сигналите за двата вида сигнали (тези извън района и тези в района) преминават през чифт кабели. Кабелите се отвеждат периодически към излъчвателни елементи. За поддържане нивата на сигналите отводите на кабелите могат да изискват или да не изискват усилване.

Домашните телефонни апарати за интерфейс с безжична локална затворена система би трябвало да съдържат евтини CDMA подвижни телефони, модифицирани за използване с необходима мощност и проста фиксирана антена. Телефонният ръчен комплект би се вмъкнал в този RF апарат. Простотата на потребителското оборудване би била изцяло ^ъвместима с потребителската инстаπ лация. Клиентът може лесно да го вземе в къщи, да отвори кутията, да го включи и започне да прави повиквания.

Структурата на системата дава възможности за проста еволюция, в случай когато пазарът е наситен от подобна продукция. Обслужването би могло да започне с единична ненасочена антена, разположена в мястото на оборудването. Тази антена би могла да се монтира на висока кула, така че да се осигури покриване на областта. Отбележете, че първата задача при първоначалното обслужване е универсално покриване на обслужваната област, така че всички клиенти, желаещи обслужване да могат да се абонират.

Следователно, според заявките, които изискват допълнителен капацитет, антените биха могли да се секторизират. Когато потреблението нараства все повече, най-плътните сектори могат да се заменят с разпределени антени. Разпределената антена позволява по-висок капацитет, поради това, че интерференцията от прилежащите клетки е намалена, защото абонатите могат да работят с по-ниска мощност и да генерират помалка интерференция към съседните клетки.

Подвижното обслужване може също да бъде осигурено чрез тази система, ако това се осъществи при подходящи връзки вътре в прилежащите централни офиси за управление, когато потребителят се движи от една централно обслужвана област на офиса към друга. Това управление може да стане програмно по начин, осигурен от CDMA клетъчната система с употреба на съответно подходящ софтуер и хардуер между централния офис и превключвателите.

ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИ

Характеристиките, предмета и предимствата на настоящото изобретение ще станат по-ясни от детайлното описание,

I изложено по-долу, което е в пряка взаимообвързаност с чертежите, на които :

Фигура 1 представлява обзорна схема на примерна CDMA безжична РВХ телефонна система;

Фигура 2 е илюстрация за примерен антенен образец на разпределената антенна система от фигура 1;

Фигура 3 е схематична диаграма на алтернативна разпределената антенна система за употреба със системата от Фигура 1;

Фигура 4 е блоксхема на примерно микроклетъчно обо'..У рудване като въведено в CDMA безжичната РВХ система;

Фигура 5 е блоксхема ₍ на подвижен телефонен апарат, конфигуриран за CDMA комуникации в CDMA безжичната РВХ система .

ДЕТАЙЛИЗИРАНО ОПИСАНИЕ НА ПРЕДПОЧИТАНИТЕ ПРИМЕРНИ ИЗПЪЛНЕНИЯ

В CDMA безжичната телефонна система всяка микроклетка има контролер, множество модулатори/демодулатори за разпределяне на спектъра, които също така се третират към каналните блокове или модемите, приемо/предавател и разпределена антенна система. Всеки канален блок се състои от цифров предаващ модулатор за спектрално разпределяне, цифров приемник за приемане на спектрално разпределените сигнали и търсещ приемник. Всеки модем в микроклетката е прикрепен към подвижен апарат, както се изисква при обслужването на комуникациите с прикрепения подвижен апарат. Терминът подвижен апарат*' или абонатен терминал, както се употребява, когато се говори за микроклетъчна система, представлява CDMA телефонен комплект в конфигурация на ръчен персонален комуникационен уред,

I

Η портативен CDMA телефон или дори CDMA телефон, който е фиксиран на специфично местоположение.

В CDMA безжичните РВХ или локално затворената телефонна система микроклетката изпраща пилотен носещ сигнал. Пилотният сигнал се използва при подвижните апарати, за да осигури разумно време, честотно и фазово следене на изпратените микроклетъчни сигнали. Също така всяка микроклетка предава спектрално разпределена модулирана информация, като индентификация на микроклетката, системно време, подвижна повикваща информация и различни други управляващи сигнали.

При приемането на пилотния сигнал, т.е. инициализираща синхронизацията на подвижния апарат чрез пилотния сигнал, подвижният апарат търси друга честота, която да се приеме от всички системни потребители в клетката. Тази честота, наречена синхронизиращ канал, предава излъчено съобщение, съдържащо системна информация за използване от подвижните апарати в системата. Системната информация идентифицира микроклетката и системата. В допълнение тя служи да пренесе информация, която позволява дългите PN кодове, времеразделените цикли, вокодерите и други времезависещи системни информации, използвани при подвижните апарати, да бъдат синхронизирани без допълнително търсене. Друг канал, наречен повикващ канал, също може да бъде осигурен, за да предава съобщения към подвижните апарати, даващи информация, че повикването за тях е пристигнало и за да се отзовават на прикрепването на каналите, когато подвижният апарат инициализира повикване.

Когато се инициализира повикване, се определя псевдошумов (PN) кодов адрес за използване по време на това повикване. Кодовият адрес може да бъде или прикрепен към клетката,

I и или да бъде определен чрез предварително аранжирана база при идентифицирането на подвижния апарат.

На фигура 1 е илюстрирана безжична базова станция 10, която включва РВХ превключвател 12 и микроклетка 14. РВХ превключвателят 12 се използва в интерфейсната базова станция 10 към обществената телефонна мрежа (PSTN) и/или РВХ безжичните телефони. РВХ превключвателят 12 обслужва по пътя 12 телефонни повиквания към/от микроклетка 14, която предава повикванията чрез CDMA комуникационните сигнали към съответния подвижен апарат. Микроклетката 14 включва CDMA контролер 18, множество канални блокове 20А - 20N и съответствуващите вокодери 22А - 22N, приемо/предавател 24 и разпределена антенна система 26.

РВХ превключвателят 12 обединява повикванията към/от специалната двойка вокодер - канален блок. За предпочитане е РВХ превключвателят 12 да е устройство, което е способно да осигури управление при предаването на сигнали, през който те отиват към различни вокодери. РВХ превключвателят 12 може да бъде и цифрово устройство, което осигурява аналогов или цифров звуков сигнал, в допълнение цифрови сигнали за данни от обща шина, посредством добре познатите техники, такива като мултиплексиран по време формат, към/от различните вокодери. Пристигащите от РВХ превключвателя 12 звукови повиквания се кодират цифрово, ако не са предварително цифровизирани, чрез вокодера на избраната двойка вокодер - канален блок, такъв като вокодер 22А от двойката вокодер - канален блок, състояща се от вокодер 22А и канален блок 2ОА. Избраният вокодер преобразува звука във формат, който е предпочитан за CDMA, кодира го и го предава. По-късно в това описание се дискутират по-нататъшни детайли отно^уо вокодера. Каналът на двойката

I вокодер - канален блок осигурява CDMA кодиране и други коди рания на цифровокодирания звуков сигнал, който трябва да се предаде към подвижния апарат. Би трябвало да е разбираемо, че цифровите данни също могат да се предават през РВХ превключ вателя 12, които дори и ако не са цифрови, са форматирани за трансфер за CDMA кодиране и предаване. Вокодерът и каналният блок са дискутирани в детайли по-късно в настоящето описание.

CDMA кодираните сигнали, излизащи от съответния канален блок към приемо/предавателя 24,са честотно преобразувани към съответната честота на предаване и се регулират по мощност по време на предаването. Радиочестотният (RF) сигнал се подава към антенната система 26, която е във форма на разделени антени 28А - 281 с елементи на закъснение ЗОА - 30J, разположени между прилежащите антени. Антените 28А - 281 могат да бъдат с кръгова диаграма на насоченост или с насочена диаграма. Елементите за закъснение ЗОА - 30J могат да бъдат прости закъснителни линии, такива като дължини на коаксиални кабели или други добре познати активни или пасивни закъснителни елементи, способни да осигурят закъснение от една микросекунда (1 nsec) всеки сам по себе си или в комбинация с вътрешно свързаната кабелна верига. Разбираемо е, че други средства, такива като оптични влакна, могат да се използват като предавателни линии между приемо/предавателя 24 и антенната система 26.По-нататък такива средства също могат да се използват между самите антени, заедно с устройство за оптично закъснение и на антените подходящ RF оптичен интерфейс.

Фигура 2 представлява илюстрация на примерен антенен образец серия от антени, конфигурирани в съответствие с настоящото изобретение. Антенният образец, както е показан на фигура 2, е оборудван от серии ненасочени антени, всяка де21

I финираща отделна диаграма на насоченост 40А - 401, която за предпочитане се припокрива с диаграмата на насоченост на съседната прилежаща антена. Припокриването на диаграмите на насоченост на антените осигурява едно непрекъснато антенно обхващане на желаната област. Антените са съединени в серии по примерен начин, както е показано чрез линия 42.

Разбираемо е, че антените могат да бъдат проектирани и разположени така, че техните диаграми на насоченост съществено или изцяло да припокриват областта, определена за обхващане. При такава структура се осигурява закъснение в антенните изводи, което трябва да осигури разделяне на сигналите по време. Такава аранжировка създава многолъчево разпространение в средата, където разпределението се прави с цел разграничаване на сигналите. Тази техника е приложима към микроклетъчна мрежа, където се изисква допълнително многолъчево разпространение. Обаче такава техника е частично приложима към CDMA клетъчните подвижни телефонни мрежи, там където за местността не е свойствено да се пораждат многолъчеви сигнали. Такъв е случаят в плоски, равнинни, отворени области, където рефлекцията на сигналите липсва, и следователно проблемите при многолъчевото разпространение са минимални. Използването на тези техники осигурява антенно разпределяне по трасето клетка - подвижно звено с единична антена.

Разбираемо е също така, че могат да бъдат конструирани различни модификации към антенната система от фигура 1. Например, очевидно е, че могат да се използват паралелни поредици от серийно свързани антени, захранвани от общ източник. Такова свързване на елементите за закъснение се използва, ако е необходимо в захранващата линия. Тези елементи за закъснение осигуряват закъснение между сигналите, които се

I излъчват от антените, така че сигналът се излъчва от различни антени по различно време.

Фигура 3 представлява алтернативно примерно изпълнение на антенна система 26 за безжична РВХ система от фигура 1. Във фигура 3 антенната система 26’ се състои от централна или локална антена 50, съединена с приемо/предавателя 24 в мястото на антените 28А - 281 и елементите за закъснение ЗОА

- 30J. Серии от отдалечени антенни системи 52А - 521 са разположени отделно от антена 50. Всяка от антенните системи 52А -521 се състои от високо усилваща антена 54А - 541, елементи за закъснение 56А - 561 и отдалечена антена 58А - 581. В това примерно изпълнение разпределянето на сигналите вътре в антенната система е осъществено без използването на кабелна верига.

В антенната система 26’сигналите от приемо/предавателя 24 са излъчени чрез локална антена 50 към всяка от високо усилващите антени 54А - 541, които обикновено са насочени антени, усилващи приетия сигнал. Усиленият сигнал след това се забавя с предварително определена стойност, обикновено около една микросекунда, от съответните елементи за закъснение 56А

- 561. Периодите на закъснение на всеки от елементите за закъснение 56А - 561 са различни един от друг, което типично се прави чрез мултиплициране на един период на закъснение с продължителност една микросекунда. Сигналът е изход от всеки елемент за закъснение към съответната отдалечена антена 58А 581, където сигналът се препредава.

Обратно, сигналите, предадени от подвижния апарат, се приемат от една или повече отдалечени антени 58А - 581, откъдето отиват към входа на съответния елемент за закъснение 56А - 561. Елементите за закъснение 56А - 561 осигуряват отI ill ново предварително определено закъснение в пристигналия сигнал. Закъснелият сигнал отива към една съответна антена от високоусилващите антени 54А - 541. Високоусилващите антени 54А - 541 усилват и излъчват сигнала към локалната антена 50.

Антенната система от настоящото изобретение е уникална за приложение към тук изложената микроклетъчна система. Както бе отбелязано преди, регулирането на мощността на сигнала е важен аспект от CDMA телефонната система, за реализиране на увеличен капацитет на потребителите. Обикновената ненасочена антена излъчва сигнала, еднакво грубо във всички направления. Мощността на сигнала намалява радиално по дължината от антената в съответствие с предавателните характеристики на физическата среда. Законът на предаване може да варира от закон за инверсия на квадрата до инверсия 5,5 от мощността на радиалната дистанция.

Клетката, която е проектирана да обслужва определен радиус, трябва да предава с достатъчно ниво на мощността, така, че подвижният апарат на границата на клетката да получи сигнал с адекватно ниво по мощност. Подвижните апарати, които са в близост до границата на клетките, получават по-голям сигнал, отколкото сигнала с адекватно ниво по мощност. Лъчите на насочените антени могат да бъдат формирани,като се използва различна техника, позната в тази област на техниката. Обаче, формирането на насочените лъчи не може да променя предавателния закон. Покриването на желаната област чрез радиосигнали може да се получи чрез комбинация на диаграмите на насоченост на антените, месторазположението на антените и предавателната мощност.

Употребата на разпределена антенна система осигурява желана диаграма на насоченост, такава, че да покрие един вестибюл в сграда, където всеки антенен елемент осигурява едно лимитирано покритие. При осъществяването на едно ограничено покриване, мощността, необходима да достигне подвижния апарат вътре в рамките на по-малка област на покриване, е съответно намалена, тъй като загубите по предаването са намалени .

Обаче съществува проблем при много антени, излъчващи едновременно един и същ сигнал. Има области, по-специално близки точки, равностоящи от две или повече антени, където сигналите могат да бъдат получени от две антени. Тогава те взаимно се унищожават. Точки, където сигналът може да се унищожи, са разделени на приблизително една втора от дължината на вълната. При 850 MHz това е равно на 17,6 см или около 7 инча. Ако два сигнала пристигнат при приемателната антена с еднаква сила, но обратни по фаза, тогава те могат да се унищожат. Това е предизвикан от човека многолъчев фадинг.

Както при естествения многолъчев фадинг, рапределянето е найдобрият метод за унищожаване на заглъхването. Структурата на CDMA системата осигурява няколко метода на разпределяне за намаляване на моноголъчевия фадинг.

В по-горе споменатите патенти за клетъчната телефонна система използва CDMA модулация с ширина на лентата 1,25 MHz, различни форми на разпръскване и много точно регулиране на мощността на предавателя. Един метод за разпръскване осигурява една конкурентна структура на приемане, в която многото приемници са осигурени по такъв начин, че всеки е в състояние да получи сигнал, изминал различен път и следователно представящ се с различно закъснение. Включен е и отделен търсещ приемник, който постоянно сканира данните по време, търсейки

I ll най-добрите пътища и прикрепвайки съответно многото приемници към най-благоприятните от тях.

Друг метод за разпръскване е разпространението по трасе. В този случай сигналът се излъчва от многото антени, разположени в различни места, по възможност осигуряващи повече от едно трасе на предаване. Ако две или повече антени могат да осигурят приемливи комуникационни трасета към подвижния приемник, тогава може да се постигне намаляване на заглъхването при многолъчево разпределяне.

Желателно е в микроклетъчната система да се осигурят множество антени, за да се покрие желаната област на покриване. В този случай капацитетът на потреблението на системата не изисква всяка антена да бъде снабдена с отделна поредица от сигнали, както е в обикновените клетъчни системи. За да се намали цената, желателно е да се захранят няколко или всички антени в микроклетъчната система с един и същи RF сигнали. В областите на микроклетъчната система, където са възможни добри пътища към две или повече от антените, следователно може да се получи разпространение по трасе.

Проблемът с облъчването на антените в микроклетъчната система с идентично еднакви сигнали е, че може да се стигне до фазово унищожаване в местата, където се получават приблизително еднакви сигнали от две или повече антени. Това, което се желае, е просто начин за разпознаване на сигналите, излъчвани от различни антени, без значително оскъпяване на системата. Методът, който прави това в настоящото изобретение, е добавянето на елементи за закъснение в линиите на предаване между приемо/предавателя на базовата станция и антените.

Ако описаната по-горе антенна система е осигурена с линии за закъснение в изв^ите, така че всяка антена е възбуI дена от сигнал със закъснение една или повече микросекунди спрямо нейните съседи, тогава многоприемниковата структура на подвижните телефонни системи позволява сигналът от всяка антена да бъде получен разделно и да бъде кохерентно комбиниран по такъв начин, че да не се получи унищожаването му. Фактически, заглъхването, дължащо се на друго рефлектиране от средата,може значително да се намали чрез представената техника поради това, че се осигурява една форма на разпространение по трасе .

Микроклетката е конфигурирана като една стандартна

CDMA местна клетка, както е описано по-горе в упоменатите патенти. В допълнение към функциите, изложени в тези патенти, системата включва антенна система от множество излъчватели, инсталирани по цялата област, която следва да бъде покрита от микроклетката. Сигналите се разпределят към излъчвателите чрез коаксиален кабел или други средства. Линия със закъснение една или повече микросекунди се включва в серии с кабелно свързаните две прилежащи антени.

Подвижните апарати или терминали съдържат една или повече CDMA приемници и един търсещ приемник. Търсещият приемник сканира импулсите по време, определя кои пътища съществуват и кои са най-добрите пътища. Наличните CDMA приемници тогава се прикрепят към най-добрия наличен път. Приемниците на мастната клетка притежават подобни способности.

В примерното изпълнение, както е илюстрирано на фигура 3, излъчвателите не са свързани към кабел, а приемат сигнала от друг излъчвател, използвайки антена с високо усилване. Приетият сигнал лесно се усилва, закъснява на предварително определено време и тогава се препредава.

I

CDMA системата, описана по-горе, може да осигури капацитет, равен приблизително на 40 едновременни повиквания във всяка клетка от системата във всеки CDMA канал с 1,25 MHz ширина на лентата. Получената клетка в настоящото изобретение представлява покрита област от антенни образци, като всяка от антените е свързана с обща захранваща система. Следователно капацитетът от 40 повиквания е в наличност навсякъде вътре в покритата област. Тъй като подвижните потребители се движат вътре в системата, всички повикващи потребители продължават да бъдат обслужвани, независимо по какъв начин и как те могат да се натрупат вътре в клетката. Това специално е полезно в безжичните РВХ системи за бизнес, такива като в хотелите, които съдържат широки танцувални салони и други обществени пространства, които трябва да обхванат голям брой системни потребители в точно един определен момент и в никакъв случай по друго време през работния ден. По друго време потребителите могат всичките да са разположени в техните индивидуални хотелски стаи. Твърде желателно е за безжичната РВХ система да задоволява такива ситуации.

В съответствие с клетъчните телефонни системи Федералната Комисия по Свръзките и Комуникациите (FCC) определя общо 25 MHz за връзките между подвижните абонати и клетката и 25 MHz за връзката клетка - подвижен абонат. FCC раздели разположението на честотите по равно между двата обслужващи комуникациите сервиза, един от които е жична телефонна компания за обслужване на областите и другата беше избрана чрез лотария. Поради реда, по който бяха определени връзките на всеки канал, беше определено по 12,5 MHz за всяко направление на връзката, която по-нататък се раздели на две подзони. За жичните сигнали подлентите с^₈всеки с 10 MHz и 2,5 MHz ширина.

! I

За сигналите с безжични линии подлентите са всеки 11 MHz и

1,5 MHz ширина. Следователно, сигнал с ширина на лентата помалък от 1,5 MHz би могъл да се установи във всяка от подлентите, а сигнал с ширина на лентата по-малка от 2,5 MHz - в една подлента. Такава схема на честотата е също приложима към микроклетъчна система, което обаче не изключва, че могат да съществуват други честотни планове, които са по-предпочитани в отделни случаи.

За да се запази максимална гъвкавост при разпределението на CDMA техниката към наличния честотен спектър на клетките, така както се използва при клетъчната телефонна техника, формата на сигнала трябва да бъде по-малка от 1,5MHz и вътре в ширината на лентата. Добър втори избор би била ширина на лентата от около 2,5 MHz, позволяваща пълна гъвкавост по отношение на клетъчните сигнали по безжичен път. При използването на по-голяма ширина на лентата на пропускане > се осъществява предимството на предлагане на повишено разграничаване на сигналите. Съществуват недостатъци под формата на завишена цена на оборудването и по-ниска гъвкавост при прикрепването към честотите вътре в определената ширина на лентата на пропускане.

В спектрално разпределените безжични РВХ или локални затворени телефонни системи, такива като тези, изложени тук, предпочитаният вид на формата на сигнала включва директно последователно спектрално разпределено пренасяне като при клетъчните телефонни системи, както беше представено в преди упоменатите патенти. Скоростта двоичния бит на PN последователността е избрана да бъде 1,2288 MHz, така че резултантната ширина на лентата на пропускване, около 1,25 MHz след филтри29

I

II ране, е приблизително една десета от общата ширина на лентата, определена към един обслужващ клетъчен носител.

Друго съображение при избора на точна скорост на двоичните битове е, че е желателно скоростта на двоичните битове да се дели точно на скоростта на данните в базовата лента, използвана в системата. Също така е желателно делителят да бъде степен на две. При скорост на данните в базовата лента от 9 600 бита в секунда (b/s), скоростта на PN двоичния бит е избрана да бъде 1,2288 MHz, т.е. 128 пъти 9 600 b/s.

В звеното микроклетка - подвижен апарат , двоичните последователности, използвани за разпределяне на спектъра, се конструират от два различни типа последователности, всяка с различни характеристики, които осигуряват различни функции. Външният код се дели на всички сигнали в микроклетката, за да се осигури разграничаване между многолъчевите сигнали. Външният код може също да се използва за разделяне на сигналите, предавани към подвижните апарати от различни микроклетки, като при това би могло да съществуват допълнителни микроклетки в системата. Също така има вътрешен код, който се използва за разграничаване между потребителските сигнали, предадени от единичен сектор или клетка.

Видът на формата на носещия сигнал в примерното изпълнение за многоклетъчните предавани сигнали се използва от синусоидален носител, който е квадратично (четирифазно) модулиран чрез чифт двоични PN последователности, които осигуряват външния код, предаван от единичен сектор или клетка. Последователностите са генерирани от два различни PN генератора с еднаква дължина на последователността. Едната последователност двуфазно модулира вътрешнофазовия канал (I канал) на сигнала и другата последователност двуфазно модулира квадраI

11.

турната фаза (Q канал) на сигнала. Резултиращите сигнали се сумират и формират съставния четирифазен носещ сигнал.

Макар че стойностите на логическата нула и логическата единица са конвенционално използвани да представят двоичните последователности, напрежението на сигналите, използвани в модулационния процес са +V волта за логическа единица и -V волта за логическа нула. Двуфазният модулиран синусоидален сигнал, със средна стойност на напрежението нулева синусоида, се умножава на +V или -V ниво на напрежение, като се управлява чрез двоични последователности, използвайки умножителни вериги. Резултантният сигнал може тогава да бъде лента, ограничена от пропускането през лентов филтър. Също така в тази техническа област е известно, че теснолентовите филтри пропускат двоични последователности преди да бъдат умножени със синусоидалния сигнал, при което вътрешно се променя редът на операциите. Квадратурният модулатор се състои от два двуфазни модулатора, всеки работещ с различна последователност и със синусоидални сигнали, използвани в двуфазните модулатори, които са отместени по фаза на 90° един спрямо ДРУГ .

В такова примерно изпълнение дължината на последователността на сигнала на предаващия сигнален носител е избрана да бъде 32 768 двоични бита. Последователности с тази дължина могат да бъдат генерирани от модифициращ максимално дължината линеен последователен генератор с добавяне на нулев бит към дължина 32 767 кодова последователност. Резултантната последователност има добри характеристики по отношение на кроскорелацията и автокорелацията.

Желателно е тази последователност да бъде кратка по дължина, за да се минимизира времето за събиране на данни от

I подвижните апарати, когато те първоначално влизат в системата, без да знаят за системната синхронизация по време. С непознато синхронизиране, цялата дължина на последователността трябва да бъде търсена, за да се определи коректната синхронизация. Ако последователността е по-дълга, се изисква по-дълго време за търсене при събирането на данни. Въпреки, че биха могли да се използват последователности, по-кратки от 32 768, трябва да се разбере, че като се намали дължината на последователността, се намалява коефициентът иа кодовата обработка. Тъй като коефициентът на обработка се намалява, отслабването от многолъчевата интерференция паралелно с интерференцията от съседните клетки и други източници също се намалява, което е вероятно до допустими нива. Следователно, желателно е да се използват най-дългите последователности, които могат да бъдат постигнати в разумно време. Също така е желателно да се използват същите кодови полиноми във всички клетки и подвижни апарати. Без да се знае коя клетка къде е и кога първоначално е постигната синхронизация, тя може да получи пълна синхронизация чрез търсене на единичен кодов полином.

Всички сигнали, предавани от микроклетката, използват едни и същи външни PN кодове от I и Q каналите. Сигналите също са разпределени с вътрешен ортогонален код, генериран чрез използване функциите на Walsh. Сигнал, адресиран към специфичен потребител, се мултиплицира чрез външни PN последователности и чрез честотна Walsh последователност, или последователност от последователности на Walsh, прикрепени чрез системен контролер към продължителността на потребителското телефонно позвъняване. Същият външен код се прилага към двата канала I и Q, в резултата на което се получава модулация, която реално е двуфазова за всезд вътрешен код.

I

В тази област на техниката е добре известно, че може да се конструира пакет от η ортогонални двоични последователности, всяка с дължина п, за всяко η на степен на 2; виж ЦИФРОВИ КОМУНИКАЦИИ С ПРОСТРАНСТВЕНИ ПРИЛОЖЕНИЯ S.W.Golomb et at., Prentice-Hall, Inc, 1964, pp.45-64. Фактически, ортогоналните двоични пакети от последователности са познати също и за големи дължини,които се умножават по четири и са по-малки от двеста. Един клас от такива последователности, който е лесно да се генерира, е наречен функция на Walsh, също така известна като матрици на Hadamard. Последователността на Walsh е един от редовете на функционалната матрица на Walsh. Функцията на Walsh от η-ти ред съдържа η последователности, всяка с дължина η бита.

Функцията на Walsh от η-ти ред (така, както други ортогонални функции) има качеството, че през интервал от η кодови символа, кроскорелацията между всичките различни последователности вътре в пакета е нула, като при това се осигурява последователностите да са подредени по време една спрямо друга. Това може да бъде видяно като се отбележи, че всяка последователност се различава от всяка друга последователност точно на половината от нейните битове. Би могло също да се отбележи, че една последователност винаги съдържа всички нули и че всичките други последователности са наполовина единици и наполовина нули.

Тъй като всички сигнали, предадени от микроклетката, са ортогонални един спрямо друг, те не допринасят за интерференцията между тях. Това елиминира болшинството интерференции в повечето области, позволявайки да се постигне по-голям капацитет .

I

Допълнителна отличителна черта на системата е, че тя може да се използва като звуков канал,. който е канал с променлива скорост, по който скоростта на данните може да варира от блок данни до блок данни, към който е предявено минимално изискване за регулиране скоростта на използваните данни. Използването на променлива скорост на данните намалява взаимната интерференция чрез елиминиране на не толкова необходимите излъчвания, когато няма полезен говор, който трябва да бъде предаден. Вътре във вокодерите се използват алгоритми за генериране на променлив брой битове във всеки блок на вокодера в съответствие с вариациите в говора. По време на активен разговор, вокодерът може да произвежда 20 msec блок данни, съдържащ 20, 40, 80 или 160 бита, в зависимост от дейността на говорещия. Желателно е да се определят блокове данни във фиксирано количество време чрез промяна на скоростта на предаването. По-нататък е желателно да не се изискват сигнални битове, които да информират приемника колко бита са предадени.

По-нататък блоковете се кодират като се използва цикличен, с контрол по излишък, код (CROC), който прилепва към блока допълнителен пакет от битове за проверка на четност, които се използват, за да се определи дали блокът данни е бил правилно кодиран. CRCC контролни кодове се произвеждат чрез делене на блока данни на предварително определен двоичен полином. CRCC се състои от всичките или порция от остатъчните блокове от операцията делене. CROC се проверява в приемника чрез възпроизвеждане на същия остатък и проверка да се види дали приетите битове остатък са същите, както регенерираните битове за проверка.

В настоящото изобретение, приемащият декодер декодира блока, като че ли той съдзджа 160 бита, след това отново като

I че ли той съдържа 80 бита и т.н., докато се изпитат всички възможни дължини на блока. CRCC се изчислява за всяко изпитвано декодиране. Ако едно от подложените на изпитване декодирания се получи в коректен CRCC, блокът данни се приема и пропуска към вокодера за по-нататъшна обработка. Ако няма тествано декодиране, което да произведе валиден CRCC, получените символи се пропускат към процесора за системни сигнали, където могат допълнително да се изпълняват други обработващи операции.

В микроклетъчния предавател, мощността на предавания сигнал варира така, както варира скоростта на данните в блока. Най-голямата скорост на данните използва най-високата мощност на сигнала. Когато скоростта на данните е по-ниска от максималната, модулаторът, в допълнение към намаляване на мощността, повтаря всеки кодиран символ данни известен брой пъти, толкова, колкото се изисква, за да се достигне желаната скорост на предаване. Например, при най-ниската скорост на предаване, всеки кодиран символ се повтаря четири пъти.

В подвижния предавател пиковата мощност се поддържа константна, на предавателят се изключва, като се стробира на 1/2, или 1/4 или 1/8 от времето, в съответствие с броя на битовете, които трябва да бъдат предадени в блока данни. Позициите на включванията на предавателя варират псевдослучайно в съответствие с потребителския код на адресирания подвижен потребител.

Както е изложено в патент US 5,103,459 за връзката клетка - подвижно звено, както се използва в контекста тук, размерът на функцията на Walsh η е равен на шестдесет и четири (п = 64) за звеното клетка - подвижен апарат. Следователно, към всеки от максимално шестдесет и четирите различни сигнала, които трябва да бъдат предадени, се прикрепва една уникална ортогонална последователност. По-нататъшната корекция на грешките (FEC) кодира потока от символи, като за всяко преобразуване на гласа^той се умножава на прикрепената към него последователност на Walsh. След това потокът от символи, кодиран по Walsh/FEC за всеки звуков канал, се умножава на външната PN кодирана форма на сигнала. Резултантните разделени потоци символи след това заедно се сумират и съставляват сложната форма на сигнала.

Резултантната сложна форма на сигнала след това се модулира със синусоидален носещ сигнал, подава се на лентов филтър, настроен към желаната оперативна честота, усилва се и се излъчва от антенната система. Алтернативни на настоящото изобретение примерни изпълнения могат вътрешно да променят реда на някои от току що описаните операции за формиране на предавания сигнал от местната клетка. Например, може да се предпочете да се умножи всеки звуков канал с външно PN кодирана форма на сигнала и да се изпълни филтрираща операция преди сумирането на всички канални сигнали, за да бъдат излъчени от антената В тази област на техниката е добре известно, че редът, по който се извършват линейните операции може да бъде разменен, за да се постигнат различни предимства при въвеждането на системите, както и разнообразен дизайн.

Видът на комплексния сигнал за безжичните РВХ услуги използва пилотен носещ сигнал за звеното микроклетка - подвижен апарат, както е описано в патент US 4,901,307. Пилотният сигнал използва последователност на Walsh всичко нули, т.е. последователността на Walsh се състои от всички нули, които се намират във всички пакети от Walsh функциите. Употребата на последователност на Wa|§h всичко нули за всички пилотни

I носещи сигнали на клетките позволява първоначалното търсене за пилотния сигнал да игнорира Walsh функциите, докато след това бъде постигната синхронизация по външен PN код. Форматирането на Walsh е затворено в цикъла на PN кода посредством дължината на цикъла на Walsh, който е фактор за дължината на PN последователността. Следователно, след като се осигури това, че грешките при адресирането на клетките от PN кода са умножени по 64 двоични поредици (или дължината на фрейма на Walsh), после Walsh форматирането е познато като неявна функция на външния PN кодиращ синхронизиращ цикъл.

Пилотният носещ сигнал се предава при високо ниво на мощността, както при типичните звукови сигнали, така че да осигури по-силен сигнал спрямо шума и ограничаване на интерференцията за този сигнал. По-високото ниво на мощността на пилотния сигнал позволява първоначалното търсещо събиране на данни да бъде извършено при висока скорост и да направи възможно много точно маркиране фазата на сигнала на пилотния носещ сигнал при относително широколентова фазомаркираща търсеща схема. Фазата на носещия сигнал, получена от маркирането на пилотния сигнал е използвана като носещ фазов репер за демодулация на сигналите, модулирани с информационните потребителски сигнали. Тази техника позволява много потребителски сигнали да използват общия пилотен сигнал за репер на фазата на носещия сигнал. Например, в система, предаваща общо петнадесет едновременни звукови носещи сигнали, пилотният носещ сигнал трябва да бъде резпределен по предаваща мощност, равна на четири звукови сигнала.

В допълнение към пилотния сигнал, от микроклетката се предава друг сигнал, предназначен да бъде получен от всички системни потребители в микроклетката. Този сигнал, наречен

I

III синхронизиращ канал, също използва същата дължина PN последователност от 32 768 за разпределяне на спектъра, но с различна, предварително прикрепена последователност на Walsh. Синхронизиращият канал предава радиосъобщение, съдържащо системна информация за използване на подвижните апарати в системата. Системната информация идентифицира местните клетки и системата и пренася информация, позволявайки на използваните дълги PN кодове за информационните сигнали на подвижните апарати да бъдат синхронизирани без допълнително търсене. Друг канал, наречен повикващ канал, може да се осигури, за да предава съобщения към подвижните апарати, с цел да индикира, че повикването за тях е пристигнало и да реагира с канални прикрепвания, когато подвижният апарат открие повикване.

Всяка носеща на звука предава цифрово представен говор за телефонно повикване. Аналоговата форма на говора се преобразува в цифрова, като се използват стандартна цифрова техника и след това чрез обработка във вокодера се компресира към формат на данни със скорост приблизително 9 600 бита за секунда. Сигналът данни тогава е със скорост г = 1/2, ограничителна дължина k = 9, сложно кодиран, с повторение и времеразделен, за да се осигури откриването на грешките и корекция на функциите, което позволява системата да работи с колкото се може по-ниско съотношение сигнал/шум и интерференция. Техниката на сложно комплексно кодиране, повторение и времеразделяне е добре позната в сферата на тази техническа тематика.

Резултантните кодирани символи се умножават по прикрепената функция на Walsh и след това се умножават по външния PN код. В резултат на този процес скоростта на PN последователността става 1 2288 MHz или 128 пъти 9 600 бита за секунда. Резултантният сигн^д после се модулира на PF сигнала и се сумира с пилотния и сборните сигнали, заедно с другите звукови носители. Сумирането може да бъде постигнато на няколко различни етапа в обработката, както при междинната IF честота, или при базовата честота на лентата или след умножаване на PN последователността.

Всяка носеща на звука също се умножава със стойност, която регулира мощността на предаване, спрямо мощността на другите носещи на звука. Това регулиране на мощността позволява мощността да бъде насочена към онези звена, които изискват по-висока мощност поради това, че по отношение на приемането са в относително неблагоприятно разположение. Осигурени са средства за подвижните апарати, които да докладват тяхното съотношение сигнал/шум на приетия сигнал, които средства позволяват мощността да бъде регулирана на ниво, осигуряващо адекватно изпълнение без брак. Ортогоналността, която притежават функциите на Walsh не се нарушава от използването на различни нива по мощност за различните звукови носители, осигурени за да се поддържа синхронизация по време.

Фигура 4, под формата на блок схема, илюстрира образец на примерното изпълнение на микроклетъчно оборудване от фигура 1. Общ за приеманите и предаваните сигнали на приемо/ предавателя 24 е диплексера 100. Във фигура 4, системата за приемане - микроклетка 14 и приемо/предавател 24, се състои от аналогов приемник 102, докато съответните компоненти на каналния блок, тук канален блок 20А, се състоят от търсещ приемник 104, цифров приемник на данни 106 и декодерна верига 108. Системата за приемане може също да включва допълнителен цифров приемник на данни 110. По-нататъшни детайли на примерното изпълнение на аналогов приемник 100 са аналогични на представените в патент US 5 103.459.

I

Микроклетката 14, както бе отбелязано по-горе, включва CDMA контролер 18, който е свързан към приемниците за данни 106 и 110, и към търсещия приемник 104. CDMA контролерът 18 осигурява освен другите функции, като последователност на Walsh и прикрепване на код. и обработка на сигнала, генерация на сигнали за синхронизация по време, регулиране на мощността и различни други свързани функции.

Получените от антена 26 сигнали през диплексер 100 и аналоговия приемник 102 постъпват към търсещия приемник 104. Търсещият приемник 104 се използва при микроклетката за сканиране импулсите по време за получения сигнал, след което цифровият приемник на данни 106 извършва търсене и обработка на най-силния наличен сигнал. Търсещият приемник 104 подава сигнал към CDMA контролер 18, който управлява сигналите, постъпващи към цифровия приемник на данни 106 и избора за обработка подходящо получения сигнал.

Обработката на сигнала в приемника на данни 106 в микроклетката и търсещия приемник 104 е различна в няколко аспекта от обработката на сигнала при подобни елементи в подвижния апарат. Вътре в границата, по звеното подвижен апарат - микроклетка, подвижният апарат не предава пилотен сигнал, който може да бъде използван за кохерентни опорни цели при сигналната обработка в местната клетка. Звеното подвижен апарат - микроклетка се характеризира с некохерентна модулацонна и демодулационна схема, като се използва 64 ортогонално сигнализиране .

В процеса на 64 ортогоналното сигнализиране, предаваните от подвижния апарат символи, се кодират в степен на 2⁶, т.е. 64, различни двоични последователности. Избраната поре дица от последователности.^ позната като функция на Walsh.

I

II

Оптималната получена функция за функцията на Walsh при m кодиране на сигнала е Бързо преобразуване на Hadamard (FHT).

Ако се обърнем отново към фигура 2, търсещият приемник 104 и цифровият приемник на данни 106 са свързани към сигналния изход от аналоговия приемник 102. За да се декодират спектрално разпределените сигнали, предадени към отделния приемник на местната клетка, през който комуникира подвижният сигнал, трябва да бъдат генерирани точните PN последователности. По-нататъшни детайли на генерацията на сигналите на подвижния апарат са идентични с тези от патент US 5;103,459.

Декодерът на Vitebri, който се съдържа в блока 108,е от типа декодери, способни да декодират кодираните данни на подвижния апарат с ограничителна дължина k = 9 и със скорост на кода г = 1/3. Декодерът на Vitebri определя най-близката информационна битова последователност. Периодично, обикновено на 1,25 msec, качеството на сигнала се оценява и се предава като команда за настройка на мощността на подвижния апарат. Тази оценка на качеството е средното на съотношението сигнал/ шум в интервал от 1,25 msec.

Всеки приемник на данни 106 маркира синхронизирането по време на получения от него сигнал. Това се осъществява чрез добре познатата техника на корелация на получения сигнал спрямо незначително по-ранното локално PN съобщение и корелация на получения сигнал с незначително по-късното локално PN съобщение. Разликата между тези две корелации средно е нула, ако няма грешка в синхронизацията по време. Обратно, ако има грешка в синхронизацията по време, тогава тази разлика показва величината и знака на грешката и синхронизирането по време на приемника се регулира в съответствие с тях.

. I I ί

Сигналите от РВХ са подадени към съответния предавателен модулаторен вокодер 22А - 22Ν под управлението на CDMA контролер 18. За примера, илюстриран на фигура 4, се използва вокодер 22А. По-нататък, канал 20А съдържа предавателен модулатор 112, който под управлението на CDMA контролера 18, спектрално разпределено модулира данните за предаване към предназначения за получаването им подвижен апарат.

Изходът на предавателния модулатор 112 е свързан към блок за регулиране на мощността 114, където под управлението на CDMA контролера 18 се регулира предаваната мощност. Изходът на блока за регулиране на мощността 114 е свързан към суматор 116, към който са включени и изходите на всяка предавателна модулатор/предавател регулираща мощността схема на останалите канални блокове. Суматорът 116 може да бъде групиран с един от каналните блокове или да бъде считан като част от предавателната част на приемо/предавателя 24. Изходът на суматора 116 е свързан към частта на предавателя от приемо/предавател 24, който се състои от предавателен усилвател на мощност 118. Предавателният усилвател на мощност 118 усилва сигнала и през диплексер 100 го подава към антена 26 за излъчване към подвижните апарати, вътре в обслужваната микроклетъчна област. По-нататъшни детайли на примерна предавателна схема от фигура 4 са аналогични на тези, описани в патент US

5-103,459.

Фигура 4 по-нататък илюстрира контролно/управляващи канални генератори и регулираща мощността на предаване схема 120, която може да се съдържа в един от каналните блокове или да е обособена като отделен компонент на системата. Схемата 120 под управлението на СОМА контролера 18 генерира и усилва по мощност пилотния сигнал^ синхронизиращия канал и повикваI щия канал, за съединяване към предаващата усилваща по мощност схема 118, от където през диплексер 100 отиват към антената 26.

В предпочитаното примерно изпълнение, функцията на Walsh, кодираща сигналите по канала, се използва като вътрешен код. В примерната номерация, която се използва тук, общо 64 различни последователности на Walsh са в наличност. Три от тези последователности са за функциите на пилотния, синхронизиращия и повикващия канал. В синхронните, повикващите и звуковите канали, входните данни са сложно кодирани и след това разграничени по време, както е добре известно в техниката. По-нататък, комплексно кодираните данни се повтарят преди времеразделянето, както е добре известно в тази област на техниката.

Пилотният сигнал не съдържа модулация на данните и се характеризира като немодулиран спектрално разпределен сигнал, който всички потребители от специфична местна клетка или сектор използват за целите на събирането на данни или търсенето. Всяка клетка, или ако е разделена на сектори - всеки сектор, има един пилотен сигнал. Обаче, използването на различни PN генератори за пилотните сигнали, може да се реализира поефективно, като се генерират различните пилотни сигнали, чрез отмествания в същата базова последователност. Използвайки тази техника, подвижният апарат последователно търси цялата последователност и прави настройка за грешка или изместване, което води до изработване на най-подходящата корелация. Използвайки такова преместване на базовата последователност, преместванията трябва да бъдат такива, че пилотните сигнали в прилежащите клетки или сектори да не се интерферират или уни щожават .

I

II.....

Следователно, пилотната последователност трябва да бъде достатъчно дълга, така че да се генерират много различни последователности в базовата последователност, които да поддържат голям брой пилотни сигнали в системата. По-нататък, различаването на отместването трябва да бъде достатъчно голямо, за да гарантира, че няма интерференция в пилотните сигнали. Съответно, в примерното изпълнение на настоящото изобретение, дължината на пилотната последователност е избрана да бъде 2¹⁵. Последователността се генерира,като се започне с последователност 2¹®-1 с добавяне към нея на допълнителна нула, когато се открие характерно състояние. В примерното изпълнение са избрани 512 различни пилотни сигнали с изместване спрямо базовата последователност от 64 двоични бита. Обаче, изместванията могат да бъдат целочислено умножени по 64 двоичен бит със съответно редуциране в броя на различните пилотни сигнали.

При генерирането на пилотен сигнал, нулевата последователност на Walsh (Wo), състояща се от всичко нули, се използва така, че да не модулира пилотния сигнал, който по същността си е PNj и PNq последователности. Нулевата последователност на Walsh (Wo), следователно, се умножава на последователностите PNj и PNq в логическите елементи ИЗКЛЮЧВАЩО ИЛИ. Резултантният пилотен сигнал тогава съдържа само PNj и PNq последователности. За всички местни клетки и сектори, които имат същата PN последователност за пилотния сигнал, разпознавателната характеристика между местните клетки или секторите, произлезли от предаването, е фазата на последователността.

Информацията на синхронизиращия канал се кодира и тогава се умножава в логическия елемент ИЗКЛЮЧВАЩО ИЛИ чрез предварително определена последователност на Walsh. В пример44

I ното изпълнение избраната функция на Walsh е (W₃₂) последователност, която се състои от последователност от 32 единици, следвани от 32 нули. Резултантната последователност после се умножава на последователности PNj и PNq в логическия елемент ИЗКЛЮЧВАЩО ИЛИ.

В примерното изпълнение информацията на синхронизиращия канал за данни се предава към предаващия модулатор обикновено със скорост 1200 бита за секунда. В примерното изпълнение синхронизацията на каналите данни е изпълнено чрез сложно комплексно кодирана скорост г = 1/2 с ограничителна дължина k = 9, като всеки кодов символ се повтаря два пъти. Тази кодирана скорост и ограничителна дължина са общи за всички кодирани по-нататък звена на каналите, т.е. синхронизиращ, повикващ и звуков. В примерното изпълнение, структурата на преместващия регистър се използва за генератори на код Gl = 753 (осмично) и G₂ = 561 (осмично). Скоростта на символите към синхронизиращия канал е 4800 s/s, т.е. един символ е 208 sec или 256 PN двоични бита.

Кодовите символи са разграничени посредством сложно разграничаване на кратки промеждутъци време, което в примерното изпълнение е 40 msec. Експерименталните параметри на времеразделителя са I = 16 и J = 48. По-нататъшни детайли по разделянето по време могат да се намерят в Комуникации на Дания, Мрежи и Системи, Howard W. Sams & Co., 1987, страници 343 - 352. Ефектът на усложнението разделяне по време на канала е да се разсеят неблагонадеждните символи по канала, така че два символа в непрекъсната последователност от 1-1 или по-малко символи да са разделени най-малко на J+1 символи в изхода на устройството за възстановяване на първоначалната последователност. Еквивалентно, всеки два символа в непрекъсI натата последователност от J-1 символа се разделят поне на 1+1 символа при изхода на устройството за възстановяване на първоначалната последователност. С други думи, ако 1=16 и J=48, в последователността от 15 символа, символите се предават разделени през 885 psec. Така се осигурява разделяне по време .

Символите на синхронизиращия канал на микроклетката са вързани към пилотния сигнал на микроклетката. Цикълът на пилотния сигнал в примерното изпълнение е с дължина 26,67msec, което съответствува на 128 синхронизиращи канала кодови символи или 32 синхронизиращи канала информационни бита. Синхронизиращите канала символи са разграничени по време чрез сложно времеразделяне, което е на малък период от време - 26,67 msec. Следователно, когато подвижният апарат изисква пилотен сигнал, той незабавно получава синхронизиращия сигнал от синхронизиращия канал за разделяне по време.

За да се осигури ортогоналност на сигнала, синхронизиращите канала символи се покриват чрез предварително прикрепена последователност на Walsh. В синхронизиращия канал, еднокодов символ се простира над четири покрити последователности, т.е. един кодов символ към четири повторения на последователност 32 единици - 32 нули. Една логическа “единица представлява появата на 32 единици Walsh кодови бита, докато логическа “нула представлява появата на 32 нули Walsh кодови бита. Ако Walsh последователностите на синхронизиращите канала символи са преместени в съответствие с абсолютната времезависимост на асоциирания пилотен канал, ортогоналността в синхронизиращия канал все още се поддържа, защото синхронизиращите канала премествания са целочислено умножени по рамката на Walsh.

I

Синхронизиращите канала съобщения в примерното изпълнение са променливи по дължина. Дължината на съобщението е целочислено умножение на 80 msec, които съответствуват на 3 пилотни цикъла. За откриване на грешките се използват циклични битове с излишък (CRC), включени заедно със синхронизиращите канални информационни бита.

Докато синхронизиращото канално съобщение бъде коректно получено, подвижният апарат има възможност незабавно да се синхронизира или към повикващия или към звуковия канал. При пилотната синхронизация в съответствие с края на всяко синхронизиращо съобщение, започва нов 40 msec цикъл за времеразделяне на канала. По това време подвижният апарат започва възстановяване на първоначалния кодов символ или на повторението на кода, или на (С_х, С_х+1) чифта спрямо реализираната декодерна синхронизация. Адресът за запис на устройството за възстановяване на първоначалната последователност се инициализира на 0, а адресът за четене се инициализира на J, така че да се постигне синхронизиране на паметта на устройството за възстановяване на първоначалната последователност.

Синхронните канални съобщения носят информация, съответствуваща на такава с дължина от 42 бита от PN генератор за звуков сигнал, използван за комуникациите с подвижния апарат. Тази информация се използва от цифровите приемници за данни на подвижния апарат, които имат за задача да синхронизират съответните PN генератори.

Информацията на повикващия канал също се кодира с повторение, разделяне по време и тогава се умножава чрез предварително определена последователност на Walsh. Резултантната последователност след това се умножава на PNj и PNq последователностите. Скоростта на данните на повикващия канал за

I специфичен сектор или клетка е индикирана в прикрепеното към синхронното канално съобщение поле. Тъй като скоростта на данните на повикващия канал е променлива, в образеца на примерното изпълнение за всяка система се използва една от следващите скорости на данните: 9,6 Kb/s, 4,8 Kb/s, 2,4 Kb/s и

1,2 Kb/s.

Данните на всеки звуков канал също се кодират чрез повторение, разделяне по време, шифроване, умножение с прикрепената към тях последователност на Walsh (W-j - Wj) и след това се умножават на PNj и PNq последователностите. Последователността на Walsh, която се използва за определен канал, се свързва чрез системен контролер по време на установяване параметрите на повикването по същия начин, както каналите се свързват към повикванията в аналогова FM клетъчна система. В примерното изпълнение, описано тук, при звуковите канали се използват до 61 различни последователности на Walsh.

В примерното изпълнение на настоящото изобретение, звуковите канали използват променлива скорост на данните. Смисълът на използваните променливи скорости на данните е. да се намали скоростта на данните, когато няма предаване на реч, от където се намалява и интерференцията, генерирана от определен звуков канал към други потребители. Вокодерът, предвиден за осигуряване на променлива скорост на данните е аналогичен на изложения в патент US 5.414.796 ВОКОДЕР С ПРОМЕНЛИВА СКОРОСТ, Такъв вокодер произвежда данни с четири различни скорости на данните, базирани на звукова активност на 20 msec цикли. Примерни скорости на данните са 9,6 Kb/s, 4,8 Kb/s,

2,4 Kb/s и 1,2 Kb/s. Тъй като скоростта на данните варира на база 20 msec, скоростта на кодовите символи се запазва константна при повтаряне на кода при 19,2 Ks/s. Съответно, кодоIf еите символи са повторени 2, 4 и 8 пъти за съответните скорости на данните 4,8 Kb/s, 2,4 Kb/s и 1,2 Kb/s.

Тъй като схемата с променлива скорост е устроена да намалява интерференцията, кодовите символи с по-ниски скорости имат по-ниска енергия. Например, за примерни скорости на данните от 9,6 Kb/s, 4,8 Kb/s, 2,4 Kb/s и 1,2 Kb/s, енергията на кодовите символи (Εθ) е респективно Е^/2, Е^/4, Е_ь/8 и Ej-,/16, където е енергията на един информационен бит за скорост на предаване 9,6 Kb/s. Кодовите символи са разделени по време чрез комплексно сложно разделяне, така че кодовите символи с различни нива на енергията да бъдат звуково кодирани чрез временно разделяне на каналите. За да се следи какво е нивото на енергията, кодовият символ трябва да има маркер, свързан към всеки символ, определящ неговата скорост на данните за целите на сканирането. След ортогоналното Walsh покриване и PN разпределяне, квадратурните канали се филтрират цифрово чрез (FIR) краен импулсен филтър. FIR филтърът получава сигнал, съответствуващ на нивото на енергията на символа, за да се изпълни сканиране на енергията в съответствие със скоростта на данните. Каналите I и Q се мащабират с коефициенти: 1, 1//2, 1/2 или 1/(2/2). При едно използване вокодера трябва да осигури етикет на скоростта под формата на 2-битов номер към FIR филтъра за регулиране коефициента на сканиране на филтъра.

В образец на примерното изпълнение, всеки сигнал от звуковия канал се шифрова, за да се повиши сигурността в предаването клетка - подвижен апарат. Въпреки, че такова шифроване не се изисква, то увеличава сигурността на комуникациите. Например, шифроването на сигналите по звуковия канал може да бъде осъществено с PN кодиране на сигналите по звуковия

I канал c PN код, определен от адреса на подвижния апарат на ID потребителя. Шифроването може да използва Р1Мц последователност или схема за шифроване, както беше дискутирано при описването на фигура 3, в съответствие с определения приемник на комуникациите подвижен апарат - клетка. Съответно, отделен PN генератор може да бъде използван за тази функция. Освен с посочената PN последователност, шифроването може да бъде осъществено и чрез други методи, добре познати в тази област на техниката.

В допълнение към звуковите битове, по-нататък звеното на звуковия канал пренася информацията за регулиране на мощността. В примерното изпълнение скоростта на бита за управление на мощността е 800 b/s. Приемникът на местната клетка, демодулирайки сигнала подвижен апарат - микроклетка от даден подвижен апарат, генерира информация за регулиране на мощността, която е вмъкната в звуковия канал, адресиран към този определен подвижен апарат. По-нататъшни подробности относно характеристиката на регулиране на мощността са представени в горепосочения, патент.

Битовете за регулиране на мощността са добавени към изхода на комплексния времеразделител чрез техника, наречена пробив на кодовите символи. С други думи, винаги когато битът за регулиране на мощността трябва да бъде предаден, два кодови символа се заменят с два идентични кодови символи с полярност, определени от информацията за регулиране на мощността. Нещо повече, битовете за регулиране на мощността се предават на енергийно ниво, съответствуващо на 9 600 b/s скорост за бит .

Допълнително ограничение, наложено на потока информация за регулиране на мощн$@тта е това, че разположението на

I битовете трябва да е случайно по протежение на каналите подвижен апарат - клетка. В противен случай пълната енергия на битовете за регулиране на мощността биха генерирали пикове от интерференцията на постоянни интервали, че се отслабва възможността за откриване на тези битове.

Интересна характеристика във функцията на Walsh е, че всяка от 64-те последователности е точно ортогонална по отношение на всички други последователности. Така всяка двойка от последователности се различава точно с толкова двоични разряда, с колкото е сходна, т.е. 32 в интервал от 64 символа. Следователно, когато информацията е кодирана за предаване на Walsh последователности, предавателят е в състояние да избере всяка една от последователностите като желан носещ сигнал. Всеки сигнал, енергийно кодиран на друга от последователностите на Walsh не се приема и не дава резултат във взаимната интерференция на избраната последователност на Walsh.

В примерното изпълнение на звеното клетка - подвижен апарат, синхронизиращият, повикващият и звуковият канали, както бе отбелязано преди, използват комплексно кодиране с ограничителна дължина k = 9 и кодова скорост г = 1/2, което означава, че два кодирани символа се произвеждат и предават за всеки информационен бит, който да бъде предаден. След кодирането се използва сложно времеразделяне на символните данни. Използва се също и повторение при съвпадението на комплексното кодиране. В подвижния апарат оптималният декодер за такъв тип кодиране е декодер за програмно решаване на алгоритъма на Viterbi. Може да бъде използван стандартен модел за целите на декодирането. Декодираните резултантни информационни битове се пропускат към оборудването за цифрова основната лента на подвижния апарат.

J

II...

CDMA контролер 18 трябва да свърже каналните блокове и вокодерите към съответно повикване. CDMA контролерът 18 контролира нарастването на повикванията, качеството на сигналите и регистрира загубата на сигнала.

В звеното подвижен апарат - микроклетка характеристиките на канала диктуват промяна в техниката на модулация. В частност, използването на пилотен сигнал, така както се използва в звеното клетка - подвижен апарат, повече не е приемливо. За да се осигури добро фазово сравнение за модулацията на данните, пилотният сигнал трябва да бъде по-мощен, отколкото звуковата носеща. При едновременно предаване на много звукови носещи сигнали, единичният пилотен сигнал може да бъде разделен на всички звукови сигнали. Следователно, мощността на пилотния сигнал за звуковия сигнал е твърде малка.

В звеното подвижен апарат - микроклетка, обикновено има само един звуков сигнал за подвижен апарат. Ако бъде използван пилотен сигнал, той ще изисква значително повече мощност, отколкото звуковия сигнал. Очевидно тази ситуация не е желателна, тъй като целият системен капацитет ще бъде значително намален поради интерференцията, причинена от наличието на по-голям брой високомощностни пилотни сигнали. Следователно, трябва да се използва модулация без пилотен сигнал, която да позволява ефикасна демодулация.

И така, трябва да се използват следните форми на ортогонално сигнализиране: двоично, квадратично и m-ично сигнализиране. В примерното изпълнение при използването на функциите на Walsh, се използва 64 ортогонална сигнална техника. Демодулаторът за m-ортогонално сигнализиране изисква кохерентност на канала само при продължителност на предаване на m

I

IE

61052 символа. В примерното изпълнение това е само продължителността на два бита.

Предаваните сигнали от подвижния апарат са директни последователности на разпределени по спектъра сигнали, които са модулирани чрез PN последователност, постигната при предварително определена скорост, която примерното изпълнение е 12288 MHz. Тази тактова скорост е избрана да бъде целочислено умножена на основната честотна скорост на данните от 9,6Kb/s.

Процесът на кодиране на съобщението и на модулация започва с комплексно кодиране при ограничителна дължина к=9 и кодова скорост г - 1/3. При номиналната скорост на данните от 9 600 бита за секунда, кодерът произвежда 28 800 двоични символа за секунда. Те са групирани в съответствие на 64 възможни знака по знаци, всеки съдържащ по шест символа, всеки със скорост от 4 800 символа за секунда. Всеки знак се кодира в дължина от 64 - мерна Walsh последователност, съдържаща 64 двоични бита или чипа. В примерното изпълнение скоростта на 64 Walsh двоичните бита е 307 200 чипа за секунда.

Чиповете на Walsh след това се покриват или умножават с PN последователност, която е със скорост 1,2288 MHz. За тази цел към всеки подвижен апарат е свързана уникална PN последователност. Тази PN последователност може или ^а бъде прикрепена за продължителността на повикването или непрекъснато прикрепена към подвижния апарат. Към прикрепената PN последователност в настоящия материал се обръщат като към PN последователност на потребителя. Генерацията на потребителската PN последователност протича с тактова скорост 1,2288MHz и то така, че да произведе четири PN двоични бита на всеки Walsh двоичен бит.

гI

Накрая се генерира чифт от къси, с дължина 32 768 PN последователности. В примерното изпълнение, същите последователности се използват, както при звеното клетка - подвижен апарат. Потребителската PN последователност, покрита с последователност от Walsh двоични бита, след това се покрива или умножава на всяка от двете къси PN последователности. Двете резултантни последователности след това се модулират двуфазно на квадратични двойки от синусоиди и се сумират в единичен сигнал. Резултантният сигнал се пропуска през лентов филтър, преобразува се към крайната RF честота, усилва се, филтрира се и се излъчва чрез антената на подвижния апарат. Както бе дискутирано при сигнала в звеното клетка - подвижен апарат, редът, по който се извършва филтрирането, усилването, преобразуването и модулирането, може вътрешно да бъде разменен.

В едно алтернативно примерно изпълнение, могат да бъдат произведени две различни фази на потребителския PN код и да се използват за модулиране на две фази на сигнала от квадратичната форма на сигнала, разпределени така, че да се използват последователности с дължина 32 768. Друга алтернатива в звеното подвижен обект - клетка може да се използва само двуфазна модулация, също разпределена така, че да се използват къси последователности.

Приемникът на микроклетката за всеки сигнал изработва късите PN последователности и потребителската PN последователност за всеки активен сигнал, получен при приемането. Приемникът корелира получените сигнали със всяка от кодираните форми на вълната в отделни корелации.Всеки от изходите на корелатора след това се обработва поотделно, като се демодулира 64-мерното кодиране и комплексно се кодира, използвайки про54

I цесор за Бърза транслация на Hadamar и декодер с алгоритъм на Viterbi.

Фигура 5 илюстрира под формата на блок схема образец на подвижен CDMA телефонен комплект. Подвижният CDMA телефонен комплект включва антена 200, която е съединена през диплексер 202 и аналогов приемник 204 към усилвателя на мощност 206. Антената 200 и диплексера 202 са със стандартен дизайн и позволяват едновременно предаване и приемане през единична антена. Антената 200 събира приетите сигнали и ги подава през диплексера 202 към аналоговия приемник 204.

Честотните сигнали, които обикновено са в 850 MHz честотна лента RF, се предават през аналоговия приемник 204 на диплексера 202 за усилване и преобразуване с понижаване на честотата към междинната IF честота. Този процес на транслация се осъществява, като се използва честотен синтезатор от стандартен тип, който позволява приемникът да бъде настроен към всяка от честотите вътре в честотната лента на цялата клетъчна телефонна система. Сигналите също са филтрирани и преобразувани в цифрова форма и се подават към цифровите приемници на данни 210 и 212 и към търсещия приемник 214. По-нататъшни детайли от примерното изпълнение на приемниците 204, 210, 212 и 214 са аналогични на описаните в патент US 5 103 459.

Приемникът 204 регулира мощността за настройка на предаваната от подвижния апарат мощност. Приемникът 204 генерира аналогов сигнал за регулиране на мощността, който се предава в схемата за регулиране на мощността 208.

Във фигура 5 цифровият сигнал от изхода на приемника 204. се подава към цифровите приемници на данни 210 и 212 и към търсещия приемник 214. Би трябвало да се разбере, че не55

I скъпият, c ниски експлоатационни качества подвижен апарат може да има само единичен приемник на данни, докато апарат с високи експлоатационни качества трябва да има два или повече приемника, които да позволяват разнесено приемане.

Цифровият междинен IF сигнал съдържа сигнали от много едновременно протичащи повиквания заедно с пилотните сигнали, предадени чрез текущата местна клетка и всички съседни местни клетки. Функциите на приемници 210 и 212 са да корелират IF образците с истинската PN последователност. Този корелационен процес осигурява качество, което е добре познато в тази област на техниката като печалба в отношението сигнал-шум при обработка. Това качество повишава отношението на сигнала към интерференцията при съгласуване на сигналите с истинската PN последователност, като при това не се усилват другите сигнали. След това сигналът от изхода на корелатора синхронно се детектира, използвайки като носещо фазово съобщение пилотния сигнал от най-близката местна клетка. Резултатът от този процес на дедекция е последователност от кодирани символи-данни.

Свойството на PN последователност, както е употребена в настоящото изобретение, е, че се осигурява разпознаване на многолъчеви сигнали. Когато при подвижния приемник пристигне сигнал, преминал през повече от едно трасе, е на лице разлика във времената на приемане на сигнала. Тази разлика в приемането на сигнала съответствува на разликата в разстоянието, разделена на скоростта на разпространение. Ако тази разлика по време е повече от една микросекунда, тогава корелационният процес ще различи двата пътя. Приемникът може да избере и да предпочете сигнала от по-късия или по-дългия път. Ако са на лице два приемника, такива като приемниците 210 и 212, тогава

11..

. J независимите пътища могат да бъдат маркирани и обработени в паралел.

Търсещият приемник 214, под управлението на управляващ процесор 216, непрекъснато търси други многолъчеви пилотни сигнали, като непрекъснато сканира импулсите по време около нормалното време на получения пилотен сигнал на микроклетката. Приемникът 214 измерва всички приети зададени сигнали във времена, различни от номиналното. Приемникът 214 сравнява силата на приеманите сигнали. Приемникът 214 подава сигнал, пропорционален на силата на сигнала, към управляващия процесор 216, който индикира най-силните сигнали. Процесорът 216 подава управляващи сигнали към приемниците на данни 210 и 212, всеки от които обработва по един различен сигнал от найсилните сигнали.

Управляващият процесор 216 съдържа PN генератор, който генерира потребителската PN последователност в отговор на входния адрес на подвижния апарат или потребителския ID. Изходът за PN последователност на PN генератора е свързан със схема на комбинатор за разпределени сигнали и декодер 218. Тъй като сигналът на микроклетката - подвижен апарат е шифрован с PN последователността на потребителския адрес на подвижния апарат, изходът на PN генератора се използва за дешифриране на предадения сигнал на местната клетка, предназначен за този подвижен потребител, подобно на това както в приемника на микроклетката. PN генераторът осигурява изходната PN последователност към устройството за възстановяване на първичната последователност и декодерната схема, където той се използва за дешифриране на шифрованите потребителски данни. Макар· че шифроването се дискутира с позоваване към PN последователност, очевидно е, че могат да се използват и други

II

61052 техники, включително и тази, добре познати в тази област на техниката.

Изходите от приемници 210 и 212 са свързани към схемата на комбинатор за разпределени сигнали и декодер 218. Схемотехниката на комбинатора за разпределени сигнали, съдържащ се в схемата 218, регулира тактовото време на двата потока приети символи в подредените поредици и ги събира заедно. Този процес се извършва чрез умножение на двата потока с ве личина, съответствуваща на относителната сила на сигналите на двата потока. Тази операция се извършва с цел да се постигне максимален коефициент на комбинатора за разпределяне на сигнали. Резултантният комбиниран поток от сигналите след това се дек одира,като се използва декодер (FEC) за откриване на грешките, който се съдържа в схемата 218. Цифровото оборудване на базовата лента представлява цифров вокодер. CDMA системата е проектирана така, че да се използва много широка гама различни модели на вокодера.

Схемата за базовата лента 220. обикновено включва цифров вокодер (не показан), който може да бъде с променлива скорост, както бе изложено в по-горе цитирания патент. Схемата за базова лента 220 служи като интерфейс на ръчния комплект или всякакъв друг тип от периферни устройства. Схемата за базова лента 220 може да работи с редица различни видове вокодери. Схемата за базова честотна лента 220 подава изходните информационни сигнали към потребителя в съответствие с информацията, осигурена от схемата 218.

В звеното подвижен апарат - микроклетка. потребителските аналогови звукови сигнали в типичния случай се подават

през	ръчния комплект като вход към схемата за базова лента
220.	Схемата за базова ле^та 220 включва аналого/цифров (A/D)

I преобразувател (не показан), който преобразува аналоговия сигнал. Цифровият сигнал се подава към цифров вокодер, където се кодира. Изходът на вокодера е свързан към (FEC) кодираща схема (не показана) за корекция на грешките. В примерното изпълнение въведаната корекция на грешките в кодирането се прави в една комплексна сложна схема за кодиране. Цифровият кодиран сигнал от схемата за базова честотна лента 220 се подава към предаващ модулатор 222.

Предаващият модулатор 222 първо кодира Walsh предадените данни и след това модулира кодирания сигнал на PN носещия сигнал, чиято PN последователност е избрана в съответствие с прикрепената адресна функция на повикването. PN последователността се определя чрез контролен процесор 216 от информацията за установяване параметрите на сигнала, която е предадена чрез местната клетка и декодирана чрез приемници 210 и 212, и контролен процесор 216. В алтернатива, контролният процесор 216 може да определи PN последователността чрез предварително аранжиране с местната клетка. Контролният процесор 216 осигурява информация на PN последователността да се предаде към предаващ модулатор 222 и към приемници 210 и 212 за декодиране на повикването.

Изходът на предаващия модулатор 222 е свързан към схемата за регулиране на предаваната мощност 208. Сигналът за предаване на мощността се регулира чрез аналогов сигнал за регулиране на мощност, осигурен от приемник 204. Управляващите битове, предадени чрез микроклетката под формата на команда за настройка на мощността,се обработват чрез приемници за данни 210 и 212. Командата за настройка на мощността се използва от управляващия процесор 216 при установяване нивото на мощността при предаването от подвижния апарат. В отговор

I на тази команда процесорът 216 генерира цифров сигнал за регулиране на мощността, който се подава към схемата 208. Понататъшна информация за взаимоотношенията на приемници 210, 212 и 214, контролния процесор 216 и схемата за контрол на предаваната мощност 208 в съответствие с контрола по мощност се дава в по-горе споменатия патент.

Схемата за регулиране на предаваната мощност 208 подава модулиран сигнал към блока 206 за усилване по мощност. Блокът 206 усилва и трансформира междинния IF сигнала към RF честотата чрез смесване с изходния сигнал от честотния синтезатор, който настройва сигнала към подходяща изходна честота. Блокът 206 включва усилвател, който усилва мощността към крайното изходно ниво. Предназначеният за предаване сигнал от блока 206 се подава към диплексер 202.От диплексера 202 сигналът се подава към антена 202 за излъчване към микроклетката.

В зависимост от предаването на подвижния апарат подвижният потребителски аналогов звуков сигнал първо се пропуска през цифров вокодер. След това сигналът от вокодера последователно се кодира комплексно за корекция на грешки (FEC), кодира се с 64 - ортогонална последователност и се модулира на PN носещ сигнал. 64 - мерната ортогонална последователност се генерира чрез кодиране по функцията на Walsh. Кодерът се управлява чрез събиране на шест последователни двоични символа. от изходите на комплексния FEC кодер. Шестте двоични символи колективно определят коя от 64-те възможни Walsh последователности трябва да се предаде. Последователността на Walsh е дълга 64 бита. Следователно, скоростта на чип на Walsh трябва да бъде 9 600.3.(1/6).64=307 200 Hz за 9 600 b/s скорост на предаване на даните.

I 'II

Когато кодираният адрес на потребителя е създаден в звеното подвижен апарат - микроклетка, общата къса PN последователност се използва за всички звукови сигнали в системата, като се използва генератор за потребителска PN последователност. Потребителската PN последователност е единично прикрепена към подвижния апарат най-малко поне за времето на протичане на повикването. Потребителската PN последователност е обработена с ИЗКЛЮЧВАЩО ИЛИ с общите PN последователности, които са с дължина 32 768 и са образувани като максимални от линеен преместващ регистър последователности. След това резултантните двоични сигнали, всички двуфазно модулират фазово изместен носещ сигнал, се сумират и се пропускат през лентов филтър и се подават към IF честотния изход. В примерното изпълнение една част от процеса на филтриране се изпълнява предимно от крайния импулсен филтър (FIR) като цифрова филтърна операция върху изхода на двоичната изходна последователност .

Сигналът от изхода на модулатора след това се контролира по мощност чрез сигнали от цифровия процесор и аналоговия приемник, трансформиран към RF честотата на работа чрез смесване в честотен синтезатор, който настройва сигнала към подходяща изходна честота, и след това се усилва към крайното изходно ниво. Предаденият сигнал след това преминава към диплексера и антената.

В предавателния модулатор 222 на подвижния апарат, данните се подават в цифров вид от потребителската цифрова схема за основната лента към кодер, където в примерното изпълнение те се кодират комплексно, блоково и по Walsh.

Предавателният модулатор 222 по-нататък включва PN генератор, който получава адреса на подвижния апарат като вход в определена изходна PN последователност. Този PN генератор генерира специфична 42 битова потребителска последователност, както беше дискутирано, при микроклетката. Допълнителен признак на PN генератора, който е общ за всички потребителски PN генератори и не е предварително дискутиран, е употребата на техниката на маските при генериране на изходната потребителска PN последователност. Например, 42 битовата маска се осигурява за онзи потребител, за който всеки бит от 42 - битовата маска е обработен с ИЗКЛЮЧВАЩО ИЛИ с изходен бит от всеки регистър от последователния преместващ регистър, който формира PN генератора. Резултатите от маската и операцията на преместващия бит регистър с ИЗКЛЮЧВАЩО ИЛИ, след това заедно се обработват с ИЗКЛЮЧВАЩО ИЛИ и формират сигнала на изхода на PN генератора, който се използва като потребителска PN последователност.

Предавателният модулатор 222 включва PN генератори, които генерират PNj и PNq последователности, които се използват от всички подвижни апарати. Тези PN последователности се използват в примерното изпълнение като нулево преместени в комуникациите микроклетка - подвижен апарат.

В примерното изпълнение, звеното подвижен апаратклетка използва скорост г=1/3 на комплексния код с ограничителна дължина к=9. Генераторите на кода са = 557 (осмично), G₂ = 663 (осмично) и G₃ = 711 (осмично). Подобно на звеното клетка - подвижен апарат, тук се използва повторение на кода, за да се приспособят четирите различни скорости данни така, че вокодерът да произвежда серии от на 20 msec базови цикъла. Обратното, на звеното микроклетка - подвижен апарат, повторените кодови символи не се предават по въздуха при пониски енергийни нива, кат§₂само един кодов символ от групата на повторение се предава с номинално ниво на мощността. Следователно, повторението на кода в примерното изпълнение е целесъобразно да се използва само когато се търси начин за нагаждане на схемата за променлива скорост на данните във времеразделянето и модулационната структура, както е показано в следващите параграфи.

В звеното подвижен апарат - клетка се използва блоково времеразделяне с период от време 20 msec, точно един цикъл на вокодера. Броят на кодовите символи в 20 msec, за скорост на данните 9 600 b/s и кодова скорост г=1/3, е 576. Параметрите N и В, където: N е равен на броя на редовете, а В на броя на колоните от масива на времеразделянето, са съответно 32 и 18. Кодовите символи са записани в паметта на масива времеразделено по редовете, а се четат от там по колони.

Модулираният формат е с 64 ортогонална сигнализация. С други думи, времеразделените кодови символи са групирани в групи по шест, за да се избере една от 64 ортогонални форми на сигнала. 64 пъти ортогоналните форми на сигнала са същите функции на Walsh, използвани като защитни последователности в звеното клетка - подвижен апарат.

Временният интервал за модулиране на данните е равен на 208,33psec и с него се процедира като с Walsh символен интервал. При скорост 9 600b/s. временният интервал от 208,33psec съответствува на два информационни бита и е еквивалентен на шест кодови символа при скорост на кодовите символи равна на 28 800 s/s. Интервалът на Walsh символите е подразделен на 64 равни по дължина временни интервали, отнесени към Walsh двоични бита, всеки от които е с продължителност 208,33/64 = 3,25 цвес. Скоростта на Walsh двоичен бит тогава е 1/3,25 psec = 307,2kHz. Тъй като PN скоростта на

I разпространение е симетрична в двете връзки, т.е. 1,2288 MHz, има точно 4 PN двоични бита за Walsh двоичен бит.

Общо три PN генератора се използват в звеното подвижен апарат - микроклетка. Това са потребителският специфичен 42 битов PN генератор и двойката 15 битови I и Q канални PN генератори. Следвайки потребителските изисквания по разпространението, сигналът е QPSK разпределен, както беше направено в звеното клетка - подвижен апарат. Обратно_?на звеното клетка - подвижен апарат, където всеки сектор или клетка бяха индентифицирани чрез уникална последователност с дължина 2¹⁵, тук всички подвижни апарати използват същите I и Q PN последователности. Тези PN последователности са нулево преместени последователности, използвани в звеното клетка - подвижен апарат, също отнесен към пилотните последователности.

Повторението на кода и измерването на енергията се използват в звеното микроклетка - подвижно звено, за да се пригодят променливите скорости, които се създават от вокодера. Звеното подвижен апарат - микроклетка използва различна схема, базирана на срив на трансмисията.

Вокодерът създава четири различни скорости данни, т.е. 9 600 b/s, 4 800 b/s, 2 400 b/s, 1 200 b/s, на база 20msec цикъл, както е при звеното клетка - подвижен апарат. Информационните битове са кодирани при скорост г = 1/3 комплексно кодирана и кодовите символи се повтарят 2, 4 и 8 пъти при три по-големи скорости на данните. Следователно, скоростта на кодовите символи се пази константа на 28 800 s/s. Следвайки кодирането, кодовите символи се разпределят на блокове по време, които точно се разграничават по един цикъл на кодера - 20 msec. Генерират се чрез сложно комплексно кодиране общо 576 кодови символи на всеки 20 msec, някои от които могат да бъдат повторени символи.

Цикълът на вокодера от 20 msec се подразделя на 16 подинтервали, всеки от които е с продължителност 1,25 msec. Нумерологията на звеното подвижен апарат - клетка е такава, че във всеки подинтервал има 36 кодови символи при скорост 28800 s/s или евентуално 6 Walsh символа при скорост 4 800s/s. При скорост 1/2, т.е. 4 800 b/s, подинтервалите са групирани в 8 групи, всяка от които съдържа 2 подинтервала. При скорост 1/4, т.е. 2 400 b/s, подинтервалите са групирани в 4 групи, всяка от които съдържа 4 подинтервала и при скорост 1/8, т.е. 1 200 b/s, подинтервалите са групирани в 2 групи, всяка от които съдържа 8 подинтервала.

За да се изпълни повикването към друг системен потребител през местната клетка, подвижният апарат трябва да бъде осигурен със сигнални приспособления. В звеното подвижен апарат - микроклетка, се използва известната техника на достъп по подинтервалите, тъй наречената ALOHA. Примерната предавателна скорост за бит по обратния канал е 4 800 b/s. Пакетът на достъп до канала се състои от предварителна информация, следвана от истинската информация.

Дължината на предварителната информация в примерното изпълнение е целочислено умножена на 20 msec цикли и е параметър на сектора/клетка, който подвижният апарат приема в едно от съобщенията на повикващия канал. Тъй като приемниците на клетката използват предварителната информация, за да разрешат закъсненията в разпространението, тази схема позволява дължината на предварителната информация да варира на база радиуса на клетката. Потребителският PN код за канала за достъп

I е преаран^иран unu предаден към подвижния апарат по повикващия канап.

Модулацията е фиксирана и постоянна за продължителността на предварителната информация. Ортогоналната форма на сигнала, използвана в предварителната информация, е Wo, т.е. функция на Walsh - всичко нули. За отвелязване е, че всички нулеви овразци на входа на комплексния кодер генерират желаната форма на сигнала Wo.

Пакетът данни по канапа за достъп може да се състои от един или най-малко от два 20 msec цикъла. Кодирането, времеразделянето и модулацията на канапа за достъп е точно същата както за звуковия канап при скорост 4 800 b/s, с изключение на това, че предаването не се разкъсва и всички кодови символи се предават. В примерното изпълнение сектор/клетката изисква подвижните апарати да предават 40 msec предварителни информации и съобщението по канала за достъп да е един цикъл данни. Нека Np да въде вроят на циклите на предварителната информация, където к е вроят на 20 msec интервали, изминали от предварително дефинираното начално време. На подвижните апарати е разрешено да инициализират подаване по канапа за достъп само когато равенството: (k,Np+2) - 0 е изпълнено.

В съответствие с други комуникационни приложения е желателно да се пренаредят различните елементи от кодирането за корекция на грешките, ортогоналното последователно кодиране и PN кодирането, за да се подоври приспосовяването на предложението.

Предишните описания на примерните изпълнения осигуряезт възможността всеки квалифициран специалист в тази овласт да израБоти или да използва настоящото изовретение. Различни модификации към тези примерни изпълнения са наистина очевидно ill лесни за онези, които са специалисти в тази сфера. Общите принципи, дефинирани тук, могат да бъдат приложени към други примерни изпълнения, без използването на изобретателски способности. Следователно, настоящото изобретение не е предназначено да бъде ограничено от примерните изпълнения, показани тук, но да бъде развито в най-широк обхват, съвместим с принципите и новаторските характеристики, изложени в този материал .

Claims

ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИ

1. Комуникационна система за многостанционен достъп с кодово разделени канали (CDMA), в която се обменя информация между различни системни потребители през използваща CDMA комуникационни сигнали базова станция, притежаваща антенна система, характеризираща се с това, че съдържа:

- множество разнесени отделни антени;

- средства за разпределение на сигнала, свързващи CDMA комуникационните сигнали между базовата станция и антените;

- средства за закъснение, оперативно свързани към антените и средствата за разпределение на сигнала за осигуряване на предварително определено закъснение на CDMA комуникационни сигнали, свързани между базовата станция и антените.
2. Система, съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че средствата за разпределение на сигнала са кабелни вериги, серийно свързващи антените и първата от антените с базовата станция.
3. Система, съгласно претенция 2, характеризираща се с това, че комуникационните CDMA сигнали са генерирани чрез спектрално разпределено модулиране на информационните сигнали в съответствие с псевдослучаен шумов (PN) разпределен код, състоящ се от предварително определена последователност от двоични бита, всеки с предварително определена битова продължителност, при което средствата за закъснение се състоят от множество елементи за закъснение, разположени в кабелната верига. между съседно свързаните антени и осигуряващи закъсне ние на CDMA комуникационните сигнали, при което всяко закъс1 нение е различно едно от друго най-малко с продължителността на двоичния бит .
4. Система, съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че всяка от антените е с предварително определена диаграма на насоченост спрямо другите антени, разположени с припокриващи се диаграми на насоченост.
5. Система съгласно претенция 4, характеризираща се с това, че антените по същество са с припокриващи се диаграми на насоченост .
6. Система- съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че средствата за разпределение на сигнала съдържат:

- локална антена, електрически свързана към базовата станция; и

- множество отдалечени антени, електромагнитно свързани с локалната антена, при което всяка отдалечена антена е свързана със съответствуващата й от антените .
7. Система, съгласно претенция 6, характеризираща се с това, че комуникационните CDMA сигнали са генерирани чрез разделено спектрално модулиране на информационните сигнали в съответствие с псевдослучаен шумов (PN) разпределен код, състоящ се от предварително определена последователност от двоични бита, всеки с предварително определена битова продължителност, при което средствата за закъснение се състоят от множество елементи за закъснение, всеки от които е разположен между съответстващите му антени и отдалечени антени, като всеки елемент за закъснение е за осигуряване в CDMA комуникационните сигнали на закъснение, което е различно от друго закъснение най-малко с продължителността на един двоичен бит.

JI
8. Система съгласно претенция 6, характеризираща се с това, че всяка от антените е с предварително определена диаграма на насоченост спрямо другите антени, разположени с припокриващи се диаграми на насоченост.
9. Система съгласно претенция 8, характеризираща се с това, че антените по същество са с припокриващи се диаграми на насоченост.
10. Комуникационна система, при която системните потребители са свърани през базова станция с отдалечени системни потребители, при което отдалечените системни потребители комуникират през базовата станция чрез радиовръзка, характеризираща се с това, че базовата станция съдържа:

- комуникационни терминални средства за приемане и спектрално разпределено модулиране на системния потребителски информационен сигнал;

- антенни средства за приемане на спектрално разпределения модулиран системен потребителски информационен сигнал и за многократно радиално излъчване на спектрално разпределения модулиран системен потребителски информационен сигнал, като всяко излъчване на спектрално разпределения модулиран системен потребителски информационен сигнал е с предварително определено време закъснение спрямо друго закъснение.
11. Система съгласно претенция 10, характеризираща се с това, че антенните средства се състоят от:

- множество разнесени отделни антени;

- средства за разпределяне на сигнала, свързващи спектрално разпределения модулиран системен потребителски информационен сигнал от комуникационни терми нални средства към всяка от антените; и

I

III

- средства за закъснение, оперативно свързани към антените и средствата за разпределение на сигнала, за осигуряване на предварително определено закъснение на спектрално разпределения модулиран системен потребителски информационен сигнал, като са свързани чрез средствата за разпределение на сигнала към всяка от антените .
12. Система, съгласно претенция 11, характеризираща се с това, че спектрално разпределения модулиран системен потребителски информационен сигнал е генериран чрез директно последователно спектрално разпределено модулиране на системния потребителски информационен сигнал, в съответствие с псевдослучаен шумов (PN) разпределен код, състоящ се от пред- > варително определена последователност от двоиЧи бита, всеки от които е с предварително определена продължителност на двоичния бит.
13. Система съгласно претенция 12, характеризираща се с това, че средствата за закъснение съдържат множество елементи за закъснение, всеки от които е оперативно свързан към една от антените, като всеки елемент за закъснение е за осигуряване на съответно закъснение в спектрално разпределения модулиран системен потребителски информационен сигнал, при което всяко закъснение е различно едно от друго в порядъка на най-малко продължителността на един двоичен бит.
14. Система, съгласно претенция 10, характеризираща се с това, че комуникационната система съдържа отдалечени системни потребители, комуникиращи със системните потребители и другите отдалечени системни потребители през базовата станция чрез предаване на спектрално разпределени модулирани отдалечени системни потребителски информационни сигнали към ба71

I .11 зовата станция за трансфер към избраните приемащи системни и отдалечени системни потребители, антенни средства за извършване на многократно паралелно събиране на отдалечения системен потребителски предаден спектрално разпределен модулиран информационен сигнал, осигурявайки при всяко многократно събиране на спектрално разпределен модулиран отдалечен системен потребителски информационен сигнал на предварително определено изместване и осигуряване всяко от предварително определеното време на изместване на спектрално разпределения модулиран отдалечен системен потребителски информационен сигнал към комуникационните терминални средства.
15. Система, съгласно претенция 11, характеризираща се с това, че комуникационната система съдържа отдалечени системни потребители, комуникиращи със системните потребители и другите отдалечени системни потребители през базовата станция чрез предаване на спектрално разпределени модулирани отдалечени системни потребителски информационни сигнали към базовата станция за трансфер към избраните приемащи системни и отдалечени системни потребители, антенни средства за събиране на отдалечения системен потребителски предаден спектрално разпределен модулиран информационен сигнал, средства за разпределение към комуникационните терминални средства на събрания от антените спектрално разпределен модулиран отдалечен системен потребителски информационен сигнал, и средства за закъснение, осигуряващи на всеки антенно събран спектрално разпределен модулиран отдалечен системен потребителски информационен сигнал на предварително определено изместване спрямо друго, каквото е осигурено чрез средствата за разпределение към комуникационните терминални средства.

.11

14. Локална комуникационна система за осъществяване на комуникация на информационни сигнали между потребители от локалната комуникационна система и между потребителите от локалната комуникационна система с потребители от външна мрежа, в която отделните потребители от локалната комуникационна система чрез използване на отдалечени терминали комуникират с локалната комуникационна система посредством радиовръзка с базова станция, използвайки сигнали с многостанционен достъп с кодово разделени канали, характеризираща се с това, че съдържа:

- мрежа за персонално повикване (РВХ);

- базова станция, свързана към мрежата за персонално повикване (РВХ), съдържаща:

- терминални средства за приемане и директно последователно спектрално разпределено модулиране на информационния сигнал, предназначен за приемащия отдалечен терминален потребител, като сигналът е модулиран с псевдослучаен шумов (PN) разпределен код, състоящ се от предварително определена последователност от двоични бита, всяка от които е с предварително определена продължителност на двоичния бит; и

- антенни средства за приемане на спектрално разпределения модулиран информационен сигнал, осигуряващи многократни радиални излъчвания на спектрално разпределения модулиран информационен сигнал, като всяко от многократните радиални излъчвания на спектрално разпределения модулиран информационен сигнал е с предварително определено

I време закъснение спрямо друго, равно поне на продължителността на един двоичен бит.
17. Система съгласно претенция 16, характеризираща се с това, че антенните средства се състоят от:

- множество разнесени отделни антени;

- средства за разпределяне на сигнала, свързващи спектрално разпределения модулиран информационен сигнал от комуникационни терминални средства към всяка от антените; и

- средства за закъснение, оперативно свързани към антените и средствата за разпределение на сигнала, осигуряващи нарастващо времезакъснение с продължителност един двоичен бит на спектрално разпределения модулиран информационен сигнал, като са свързани чрез средствата за разпределение на сигнала към всяка от антените.
18. Система; съгласно претенция 17, характеризираща се с това, че мрежата за персонално повикване (РВХ) е свързана към външната мрежа и мрежа на локални потребители в локалната комуникационна система.
19. Система- съгласно претенция 18, характеризираща се с това, че системата съдържа: отдалечени терминални потребители, свързвани с потребителите на външната мрежа, с локалните потребители от локалната комуникационна система и с други отдалечени терминални потребители от локалната комуникационна система през базовата станция чрез предаване на спектрално разпределени модулирани отдалечени терминални потребителски информационни сигнали към базовата станция за трансфер към избраните приемащи потребители; антенни средства за събиране на отдалечения терми^лен потребителски предаден спек61052 трално разпределен модулиран информационен сигнал, средства за разпределение към комуникационните терминални средства на събрания от антените спектрално разпределен модулиран отдалечен терминален потребителски информационен сигнал, и средства за закъснение, осигуряващи на всеки антенно събран спектрално разпределен модулиран отдалечен терминален потребителски информационен сигнал на предварително определено изместване спрямо друго, каквото е осигурено чрез средствата за разпределение към комуникационните терминални средства.
20. Комуникационна система, в която информационните сигнали за трансфер към приемащия терминал са предавани от предаващия терминал като комуникационни сигнали с многостанционен достъп с кодово разделени канали (CDMA), характеризираща се с това, че при многолъчевото разпространение на всеки предаден CDMA комуникационен сигнал за приемащия терминал е осигурена минимална предварително определена разлика във времето между многолъчевото разпространение на всеки предаден CDMA комуникационен сигнал, приеман за демодулация, така че да са осигурени предназначените за приемащия терминал информационни сигнали, при което за многолъчевото разпространение на предаваните CDMA сигнали и при получаването в приемащия терминал за всяко многолъчево резпространение е осигурено поне минимална предварително определена разлика във времето на сигналите по отношение един спрямо друг, чрез следните стъпк и :

- осигуряване на множество разнесени отделни антени ;

- осигуряване от предаващия терминал на CDMA комуникационен сигнал към всяка от антените; и

I

- осигуряване на различно предварително определено закъснение на CDMA комуникационния сигнал, и осигуряването му към всяка от антените.
21.Система съгласно претенция 20, характеризираща се с това, че CDMA комуникационните сигнали са генерирани в предаващия терминал чрез спектрално разпределено модулиране на информационните сигнали в съответствие с псевдослучаен шумов (PN) разпределен код, състоящ се от предварително определена последователност от двоични бита, всеки е с предварително определена битова продължителност, при което се осигурява предварително определено закъснение на CDMA комуникационен сигнал, като във всяка от антените всяко закъснение е различно едно от друго с най-малко една продължителността на двоичния бит .

Приложение 5 фигури