BG97842A - Комуникационна микроклетъчна телефонна система за многостанционен достъп с кодово разделени каналии разпределителна антенна система към нея - Google Patents

Abstract

Системата е предназначена за паралелен достъп с цифрово разделяне по код (сdма), 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 сdма 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 йхарактеристики. 21 претенции, 5 фигури

Description

CDMA МИКРОКЛЕТЪЧНА ТЕЛЕФОННА СИСТЕМА И РАЗПРЕДЕЛЕНА АНТЕННА СИСТЕМА КЪМ НЕЯ

ОСНОВА НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

I. ОБЛАСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО.

Настоящото изобретение се отнася към безжичните информационни системи за индивидуално повикване (РВХ) и безжичните локални затворени телефонни системи. По-специфично, настоящото изобретение касае новаторска и усъвършенствувана микроклетъчна телефонна система и разпределена антенна система към нея, така че да се осъществяват вътрешни комуникации, използувайки спектрално разнесени комуникационни сигнали,

II, ОПИСАНИЕ НА ЛИТЕРАТУРНИ ИЗТОЧНИЦИ, ИМАЩИ ОТНОШЕНИЕ КЪМ ИЗБРЕТЕНИЕТО,

Използуването на техниката на паралелен достъп с модулация с разделяне по код (CDMA) е една от няколкото съществуващи техники за осъществяване на комуникации между голям брой системни потребители. Други комуникационни системни техники с паралелен достъп, такива като разделяне по време (TDMA), разделяне по честота (FDMA) и АМ модулационни схеми като (ACSSB) - амплитудно усилване със свиване диапазона на силата на звука на единичната странична лента, са добре познати в сферата на тази техническа област. Обаче техниката на разнесено спектрално модулиране - CDMA има значителни предимства сред модулационните техники за комуникационни системи с паралелен достъп, изложени в Патент на САЩ No 4,901,307, публикуван на 13 февруари 1990 година, озаглавен КОМУНИКАЦИОННА СИСТЕМА С ПАРАЛЕЛЕН ДОСТЪП СЪС РАЗНАСЯНЕ НА СПЕКТЪРА, ИЗПОЛЗУВАЩА САТЕЛИТНИ или наземни АНТЕННИ РЕТРАНСЛАТОРИ, прехвърлена на заявителя на настоящото изобретение, за чието разкриване е въведена реФеративна препратка.

в току що споменатия патент, техниката на паралелен достъп се разкрива в случай на голям брой подвижни телефонни системни потребители, всеки осъществяващ приемо-предавателната комуникация чрез сателитни ретранслатори или наземни базови станции (също така към потребителите се обръщат като към станции-местни клетки, местни клетки или за кратко, клетки). Техниката използува паралелен достъп с деление по код (CDMA) с разнесени спектрално комуникационни сигнали. При употребата на CDMA комуникации, честотния спектър може да се използува многократно, което позволява увеличаване пропускателната способност на потребителите в системата. Използуването на CDMA дава резултат в смисъл на по-висока ефективност на спектъра, сравнена с тази, която може да бъде достигната при използуването на други техники за достъп.

Наземните канали показват от опит Фадинг на сигнала, характеризиращо се чрез Rayleigh Фадинг. Характеристиката на Rayleigh Фадинг на сигнала в наземния канал се причинява от това, че сигналът е рефлектиран от многото различни качества на физическата окръжаваща среда. В резултат, сигналът пристига при подвижния приемник от много посоки с различни закъснения спрямо предаването му, При UHF честотни ленти, обикновенно използувани за подвижни радио свръзки, включващи и клетъчни подвижни телефонни системи, могат да възникнат зна чителни Фазови различия в сигналите, разпространяващи се по различни пътища. Възможно е да се получи деструктивно сумиране на сигналите със случаи на поява на дълбок Фадинг на сигнала.

Фадингът на сигнала при наземни канали е много стро14 га Функция от физическата позиция на наземния апарат. Малка промяна в позицията на подвижния телефон променя Физическото закъснение на всички пътища на разпространение на сигнала, което по-нататък резултира в различна Фаза за всеки тракт, и така, движението на подвижния апарат в окръжаващата среда може да рефлектира в твърде бърз Фадинг процес на сигнала. Например, в 650 MHz клетъчна радиочестотна лента, Фадингът типично може да бъде с бързина един Фад за секунда като миля за час при скорост на превозно средство. Такъв сериозен ФаЧ». динг може да бъде изключително разрушителен за сигналите в наземните канали и като краен резултат да доведе до лошо качество на свръзките. Може да се използува допълнителна предавателна мощност, за да се превъзмогне проблемгРФадинг на сигнала. Обаче, такава мощност засилва ефекта и върху потребителя в смисъл на увеличена консумация на мощност и върху системата като увеличава интерференцията.

CDMA модулационната техника, показана в Патент на САЩ No 4,901,307 предлага много предимства над техниката на тяснолентовата модулация, прилагана в комуникационните системи, използуващи сателитни или наземни ретранслатори. Наземния“*· канал създава специални проблеми на всяка комуникационна система, по-специално по отношение на многолъчевото разпространение на сигналите, Използуването на CDMA техниката позволява специфичните проблеми на наземните канали да бъдат преодоляни чрез уталожване на неблагоприятния ефект от многолъчевото разпространение, т, е, Фадинга на сигнала, докато в същото време при това притежава и експлоатационни предимства.

В CDMA клетъчна телефонна система, един и същ широколентов честотен сигнал може да бъде използуван за комуникации във всички клетки. Свойствата на Формата на CDMA въл ните осигуряват подобрение в обработката и също се използуват за разграничаване на сигналите, които заемат една и съща честотна лента. По-нататък високоскоростната псевдошумова модулация (PN) позволява многото различни пътища на разпространение да бъдат отделени, осигурява разлика в закъсненията в пътищата, надвишаващи времетраенето на PN кодовата последователност, т, е. 1/ширина на лентата, Ако в CDMA система се използува PN кодова последователност със скорост приблизително 1 MHz, достигането на цялостно спектрално разнасяне, равно на съотношението между разнесената ширина на лентата към скоростта на данните в системата, може да бъде използувано за разграничаване от пътищата, които се различават с повече от една микросекунда закъснение един от друг, Разлика от закъснение на пътя с една микросекунда съответствува на разлика в разстоянието по пътя приблизително 1,000 Фута, Градската среда типично осигурява различни закъснения по пътя на разпространение в разлика от една микросекунда и до 10 - РО микросекунди. Такива разлики са докладвани в някои области,

В системите с теснолентова модулация, такива като аналоговата FM модулация, използувани при конвенционалните телефонни системи, съществуването на многолъчево разпространение резултира в сериозен многолъчев Фадинг на сигнала. Със широколентова CDMA модулация, обаче, различните пътища могат да бъдат разграничени посредством демодулационна обработка, това разграничаване изключително много намалява сериозността на многолъчевия Фадинг, Многолъчевият Фадинг при разпространението не се премахва тотално при използуването на CDMA разграничителна техника, понеже ще съществуват случаи на пътища с разлики в закъсненията по-малки от времетраенето на една псевдослучайна кодова последователност за частни системи. Сигналите със закъснение на пътя от този порядък не могат да бъдат различени в демодулатор, което резултира до известна степен във Фадинг.

Следователно, желателно е в CDMA клетъчната телефонна система да се осигури някаква Форма на разнасяне, която би позволила системата да намали фадинга. Разнасянето е един подход за уталожване на вредните ефекти от фадинга. Съществуват три главни типа на разнасяне: разнасяне по време, разнасяне по честота и разнасяне по пространствено разположение.

Разнасянето по време може най-добре да се постигне като се използува повторение, разнообразяване по време, детекция на грешките и корекционно кодиране, което е Форма на повторение. Настоящото изобретение използува всяка една от тези техники като форма на разнасянето по време.

CDMA, бидейки с присъщата си природа широколентов сигнал, предлага Форма на разнасяне по честота чрез разпространение енергията на сигнала над голяма ширина на лентата, следователно, честотно селективния Фадинг влияе само на малка част от ширината на лентата на CDMA сигнала.

Пространствено разнасяне или разнасяне по трасето се постига чрез осигуряване на многолъчево разпространение на сигнала чрез едновременни връзки на подвижния ползвател през две или повече местни клетки. По-нататък, разнасянето по трасето може да бъде достигнато чрез прилагането на многолъчева среда за разпространение чрез обработка за разнасяне на спектъра като се дава възможност сигнали, пристигащи с различни закъснения на разпространение, да бъдат получени и обработени по отделно. Примери за разнасяне по трасето са илюстрирани в съвместно подадените Патентна заявка на САЩ, озаглавена МЕ

КО ОТВАРЯНЕ HA ЛИНИЯТА B CDMA КЛЕТЪЧНА ТЕЛЕФОННА СИСТЕМА, сериен No 07/433,030, подадена на 7 ноември 1989г. , понастоящем Патент на САЩ No 5,101,501, публикуван на 31 март 199ΞΓ. и Патентна заявка, озглавена РАЗГРАНИЧАВАЩ ПРИЕМНИК В CDMA КЛЕТЪЧНА ТЕЛЕФОННА СИСТЕМА, сериен N 07/432,552, подадена също на 7 ноември 1989г. , понастоящем Патент на САЩ No 5, 109, 390, публикуван на 2S април 1992Г, , двата прехвърлени на заявителя на настоящото изобретение.

вредните ефекти от Фадинга по-нататък могат да бъдат контролирани чрез определено разширение в CDMA системата, изразяващо се в контролиране на мощността на предавателя. Системата за контрол на мощността за местни-клетки и подвижен телефон е представена в съвместно подадените Патентна заявка на САЩ, озаглавена МЕТОД И ТЕХНИКА ЗА КОНТРОЛИРАНЕ на предаваната МОЩНОСТ В CDMA КЛЕТЪЧНА ПОДВИЖНА ТЕЛЕФОННА СИСТЕМА, сериен No 07/433,031, подадена на 7 ноември 1989г. , понастоящем Патент No 5,055, 109, публикуван на е октомври 1991г. , прехвърлен на заявителя на настоящото изобретение.

CDMA техниката, както е разкрито в Патент No 4,901, ш»·307 предполага използуването на кохерентна модулация и демодулация за двете посоки на връзката при подвижните сателитни комуникации. Съгласно изложението на гореупоменатия патент се използува пилотен носещ сигнал като кохерентно Фазово събщение по трасето в посока сателит - към подвижното звено и от клетка - към подвижното звено, в наземната елементна окръжаваща среда, обаче, сериозността на многолъчевия Фадинг, с резултат фазово разрушаване на канала, изключва употребата на техниката на кохерентната демодулация за връзката подвижен телефон - към клетка. Настоящото изобретение осигурява средство за преодоляване на неблагоприятните ефекти в многоIS лъчевото разпространение във връзката подвижен абонат - към клетка чрез използуването на техниката на некохеретната модулация и демодулация,

CDMA техниките, както са показани в Патент на САЩ

No 4,901,307, по-нататък предполагат използуването на относително дълги PN последователности с всеки потребителски канал, към които е прикрепена различна PN последователност, преходната корелация между различни PN последователности и автокорелацията на PN последователността изместват на стойност, различна от нула, като за цялото време двете имат нулева средна стойност, което позволява различните потребителски сигнали да бъдат различени при получаване.

Обаче, такива PN сигнали не са ортогонални. макар, че преходната 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 твърде подобава на Гаусовото разпределение на шума при широколентов канал при същата мощност на спектралната плътност, така други сигнали на потребителя или взаимен интерферентен шум ултимативно лимитират достигаемия 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 използуват два или повече PN приемника, които да приемат поотделно двата сигнала. Тъй като тези сигнали типично ще проявяват качества на независимост във Фадинга на многолъчевото разпространение, т, е, , те обикновенно не затихват заедно, изходите на двата приемника могат да бъдат комбинирани по несходство19 то 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 разграничаване по несодство. При използуването на съществуването на многолъчевите сигнали, за да се преодолее фадинга, е необходимо да се използува такава Форма на вълната, която позволява да се изпълняват действията по комбиниране различията в пътищата.

_w Метод и система за конструиране на PN последователности, които осигуряват ортогоналност между потребителите така че взаимната интерференция да бъде намалена, е изложен, в съвместно подадената Патентна заявка на САЩ, озаглавена СИСТЕМА И МЕТОД ЗА ГЕНЕРИРАНЕ НА СИГНАЛНИ ФОРМИ НА ВЪЛНИТЕ В CDMA КЛЕТЪЧНА ПОДВИЖНА ТЕЛЕФОННА СИСТЕМА, сериен N0 07/543, 496, подадена на 25 юни 1990г. , понастоящем Патент на САЩ No 5,103,459, публикуван на 7 април 1992г, , прехвърлена на заявителя на настоящото изобретение. Използуването на тази техника на намаляване на взаимната интерференция позволява поголям капацитет по отношение на системните потребители и подобра техническа характеристика на връзката. С ортогонални PN кодове, преходната корелация е нула в един предварително определен интервал от време, което резултира в отсъствие на интерференция между ортогоналните кодове, като трябва само да се осигури това, че времената на кодовите порции данни да са подредени един спрямо друг по определен ред.

В такава CDMA клетъчна подвижна система, както е изложено в сериен No 07/543,495, сигналите се свързват между местната-клетка и подвижния апарат като се използува директна последователност от рзнесени спектрално комуникационни сиг- го нали. По връзката клетка - подвижен апарат, са дефинирани пилотни, синхронни, пейджинг и звукови канали, При информацията, комуникираща по трасето клетка - подвижно звено, каналите основно са кодирани, времеразделени, двуфазно модулирани (BPSK) с ортогонално обслужване на всеки PSSK символ по протежение на квадратурата на Фазата (QPSK), разнесена над покритите символи, във връзката подвижен телефон - клетка са дефинирани обслужваните канали на достъп и звукови канали. При информацията, комуникираща по връзката подвижен апарат * клетка, каналите главно са кодирани, времеразделени, ортогонално сигнализиращи, паралелно с QPSK разнасянето. Използуването на ортогонални PN последователности Фактически намалява взаимната интерФеренция и по този начин позволява по-висока пропускливост на потребителите в допълнение към поддържането на разнасянето по трасето, така че да се преодолее Фадинга.

По-горе споменатият патент и патентните заявки представят новаторска техника с паралелен достъп, където голям брой подвижни телефонни системни потребители комуникират чрез сателитни ретранслатори или наземни базови станции, използувайки спектрално разнесена техника на модулация с паралелен достъп, която позволява спектъра да бъде многократно използуван. Резултантния системен дизайн притежава твърде по-висока спектрална ефективност отколкото тази, която може да бъде достигната ако се използуват предхождащите техники с паралелен 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, който може да бъде осигурен от комплекта местни-клетки, осигуряващ точно покриването на зоната, клетките се подразделят на по-малки клетки. Този процес се изпълнява до степен на разширяване, при която главната обслужвана област има приблизително 200 местни клетки.

Техниката, описана в Патент на САЩ No 4,901,307 използува 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 електронни антенни решетки, активиране на речта и многократно използуване на цялата честотна лента във всяка клетка от системата. В резултат се получава значително повисок коефициент на системата по сравнение с други техники с паралелен достъп като FDMA и TDMA.

При по-нататъшното развитие на клетъчната телефонна идея, е желателно да се осигури известен брой от много малки клетки, наречени микроклетки, които биха осигурили покриването на една твърде ограничена географска област. Обикновенно 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 използувани системи за персонално повикване (РВХ) в бизнес офисите, Такива системи осигуряват срещу ниска цена за телефонното обслужване голям брой повиквания между телефоните вътре в бизнес офиса, тъй като се осигурява опростено набиране за вътрешните телефонни номера. Освен това се осигуряват няколко линии, които да свързват РВХ системата към публичните телефонни системи, позволя- 22 вайки повикванията между телефоните в РВХ системата и разположените другаде телефони да бъдат извършвани и получавани. 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, ^w където се използуват РВХ системите, е необходимо да се осигури Форма на разнасяне, която би позволила разпознаването между CDMA сигналите.

Началния проблем, решен при представяното изобретение, е осигуряването на проста антенна система, която осигурява висок капацитет, просто инсталиране, добро покриване на областта и отлично изпълнение. Друг проблем е да се достигне по-горе ограниченото покриване на областта, като се поддържа съвместимостта с подвижната клетъчна система и като се отнеме незначително количество от капацитета на подвижната система. Това е постигнато в представеното изобретемие 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 разнесено спектрално модулиране, в частност CDMA техниката, в РВХ среда, следователно осигурява качества, които в голяма степен усъвършенствуват надежността на системата и капацитета й по отношение на други комуникационни системни техники, CDMA техниката, както преди беше отбелязано, по-нататък прави възможно да бъдат бързо превъзмогнати проблеми като интерференцията и Фадинга,

- гз Съответно, CDMA техниките по-нататък спомагат в по-голяма степен да бъде многократно използувана честотната лента, и така, следователно позволяват съществено увеличаване броя на системните потребители,

ОБОБЩЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Ключовият аспект в безжичните FBX и безжичните локални кръгови системи на настоящото изобретение е CDMA разпределителната система. В тази концепция, комплект от прости антени се захранват от общ сигнал само с обработка на закъснение по време, От предавателния изход от клетката-предавател се извежда коаксиален кабел към поредица от излъчватели. Излъчвателите са съединени към кабел, използуващ делител по мощност, Резултантните сигнали, усилени, колкото е необходимо, се отвеждат към антените. Характерните качества на тази антенна концепция са: (1) изключително проста и нескъпа; (2) съседните антени имат времезакъснение вградено в излъчвателната структура така, че сигналите, получени от две антени, са разграничени чрез PN временна обработка; (3) използува пряко и последователно възможностите на CDMA, за да бъдат разпознати многолъчевите сигнали; и (4) създава отмереност на многолъчевото разпространение, което удовлетворява критерия за разпознаване,

При дейстеието на разпределените антени, всяка антена се отвежда в разпределителен кабел по подобие,както при кабелната телевизионна система, Коефициентът на усилване на лентата на предаване се осигурява.както се изисква при антените или кабелните отводи, Отбележете, че кабелната система обикновенно 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 разпре делителен кабел и няма да са необходими никакви допълнителни елементи за закъснение, Когато е необходимо да има допълнително закъснение, то обикновенно ще се окаже най-просто да се намотае дължината на коаксиалния кабел.

Много важно качество на тази архитектура е, че не е необходима специфична обработка на сигнала. В частност, никакво Филтриране, смесване на транслацията или други комплексни обработващи сигнала операции не е нужно да бъдат изпълнени. Само усилване е нужно и то се осигурява в голям масив от данни към всичките сигнали в кабела с един усилвател.

Друго предимство е, че за инсталиране на място се изисква твърде малко инженерингова дейност. Нормално, разположението на антената ще 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 осигурява действието разнасяне към всички терминали в припокритата област. Припокриването обаче не се изисква.

** предимствата на концепцията за разпределени антени стават ясни, когато се отчита присъщата простота на клетъчното оборудване, изискващо се, за да се поддържа безжичната РВХ, безжичната локална затворена система или разширението за безжичния домашен телефон, за първоначално инсталиране на безжична РВХ в хотелско или офис здание е възможно системата да бъде адекватно съвместима за управление до 40 едновременни повиквания. За система от този капацитет, е достатъчно да бъде осигурен само широколентов (1.25 MHz ширина на лентата) приемник/предавател. Единичниятприемник/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 приемника/предавателя с необходимите елементи за закъснение, поместени заедно с приемно/предавателното оборудване. Така потребителския капацитет на единичната система нараства извън 40 едновременни повиквания. Такава система може да бъде разширена в две различни размерности.

Първата и по-простата е употребата на допълнителна ширина на лентата на честотните канали. В клетъчното телефонно приложение, тоталната ширина на лентата от 2. 5 MHz, налична във всяка посока за всеки носител, като е подразделена максимум на до десет различни ширини на лентата от по 1. 25 MHz. Например, за да ое удвои капацитета/ до 60 едновременни повиквания, без промяна на антенната система, би трябвало да се добави втори приемо/предавател паралелно с необходимото оборудване цифров канал/вокодер. Ако целият спектър от десет канала не се изисква за CDMA, тогава остатъкът може да се използува от аналогова FM (или дори цифрова TDMA), използувайки стандартното 30 MHz разпределение на каналите.

Ако е желателно да се увеличи капацитет#'/, без да се използува допълнителен честотен спектър, тогава антенната подсистема може да бъде подразделена на псевдо-сектори. В архитектурата, антенния^ кабелен накрайник е разделен така, че да осигурява два или повече порта (двупортова или мултипортова връзка). Нормално, вие бихте могли да опитате да имате антени във всеки един от псевдо-секторите, които да бъдат относително разединени една от друга, макар, че това не е критично. Всеки един от псевдосекторите е следователно снабден със свой собствен приемник/предавател. Към всички канали се отвежда дигитализирания*; изход на буса на приемника/предавател. Каналите, както са проектирани за клетъчно обслужване, осигуряват максимално до три секторни бус връзки, В клетъчното обслужване, това би позволило три граничещи сектора на клетка да бъдат присъединени към един канал. Каналът осъществява разнасяне комбинирайки сигналите от всичките три сектора на ниво символ, осигурявайки така много високо ниво на разнесеното комбиниране, В безжичните РВХ приложения, трите антенни поредици, обслужващи съседни области, обслужвани от антените, би трябвало да се присъединят към тези три буса. Това би позволило меко отваряне на веригата без интервенцията на превключване, което да бъде извършено между всяка от антените в триантенната поредица, Това има предимството на скриване на процеса на отваряне на веригата от превключвател и позволява превключвателя да бъде общ за РВХ.

Ясно е, че по-горната архитектура дава възможности за разрастване до големи размери. При десет широколентови канала в употреба, в три псевдосектора могат да се обработят •hr приблизително 1200 едновременни повиквания. Това би обслужило по ред 15,000 линии, съответствуващи на капацитета на централен офис с голям размер. Разрастването отвъд този капацитет също е възможно, но превключвателната архитектура по необходимост, би започнала да приема някои от характеристиките и изискванията на клетъчната система.

CDHA системата, описана по-горе за безжично РВХ приложение, може също да се приложи достатъчно непроменена към безжичния локален затворен проблем. При безжичните локални затворени приложения е желателно да се осигури усъвършенствуван телефонен сервиз към основно изградената област с ниска цена и лесно инсталиране на необходимата инфраструктура. Безжичното локално затворено оборудване може да бъде съвместено с централното офисно превключвателно обслужване на областта, вокодерите, каналите и приемник/предавателя би трябвало да се присъединят 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, Отводите на кабелите могат да изискват или не изискват употреба на усилване за поддържане нивата на сигналите.

Домашните телефонни апарати за интерфейс с безжичната локална затворена система би трябвало да съдържат на ниска цена CDMA подвижни телефони, модофоцирани за използуване с изключватели на мощността във веригата и просто Фиксирана антена. Телефонният ръчен комплект би се вмъкнал в този RF апарат. Простотата на потребителското оборудване би била изцяло съвместима с потребителската инсталация. Клиентът може лесно да го вземе в къщи, да отвори кутията, да я включи и да започне да прави повиквания.

Архитектурата на системата дава възможности за проста еволюция, в случаи когато пазарът е проникнат от подобна продукция. Обслужването би могло да започне с единична неориентирана антена, разположена в мястото на оборудването. Тази антена би могла да се монтира на висока кула, така че да се осигури обхващане (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.

- 2δ Следователно, според заявките, които причиняват изискване от допълнителен капацитет, антените бика могли да се секторизират. Когато потреблението нараства все повече, найплътните сектори могат да се заменят с разпределени антени. Разпределената антена ще позволи по-висок капацитет, поради това, че интерференцията от прилежащите клетки е намалана и защото потребителските абонати могат да работят с по-ниска мощност и да генерират по-малка интерференция към съседните клетки.

Подвижното обслужване може също да бъде осигурено чрез тази система ако това се осъществи за подходящи връзки вътре в прилежащия централен офис за отваряне на веригата, когато потребителя се движи от една централно обслужвана област на офиса до друга. Това отваряне на веригата може да стане меко по начин, осигурен от CDMA клетъчната система с употребата на съответно подходящ софтуер и хардуер между централния офис и превключвателите,

КРАТКО ОПИСАНИЕ НА ЧЕРТЕЖИТЕ

Характеристиките, предмета и предимствата на настоящото изобретение, ще станат по-ясни от детайлното описание, изложено по-долу, което трябва да се тълкува в пряка взаимообвързаност с чертежите:

Фигура 1 е 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 з е схематична диаграма на алтернативна разпределена антенна система за употреба със системата от Фигура 1;

Фигура 4 е блок-диаграма на примерно микроклетьчно оборудване, като въведено в СГМА безжичната РВХ телефонна систена; и

Фигура 5 е блок-диаграма на подвижен телефонен апарат, конфигуриран за CDMA комуникации в CDMA безжична РВХ телефонна система.

детайлизирано описание на предпочитани примерни

ИЗПЪЛНЕНИЯ

В CDMA безжичната телефонна система всяка микроклетка има контролер, множество модулатори/демодулатори за раз насяне по спектъра, които също така се третират към каналите или модемите, приемник/предавател и разпределена антенна сис тема, Всеки канал се състои от цифров модулатор на приемника за спектрално разнасяне, цифров приемник за приемане на спек трално разнесените данни и търсещ приемник. Всеки модем при

микроклетката е прикрепен към подвижен апарат, както се изис ква при обслужването на комуникациите с прикрепения подвижен апарат. Терминът подвижен апарат или абонатски терминал, както се употребява, когато ое говори за микроклетъчна система, представлява CDMA телефонен комплект, в конфигурация на персонален комуникационен уред, който се държи в ръка, портативен CDMA телефон или дори CDMA, телефон, който е Фиксиран на специфично местоположение.

В CDMA безжичните FBX или локално затворената телефонна система, микроклетката изпраща пилотен носещ сигнал.

Пилотният сигнал се използува при подвижните апарати, за да осигури разумно време, честотен и Фазов трекинг на изпратените микроклетъчни сигнали. Също така всяка микроклетка предава разнесена спектрално модулирана информация, такава като идентификация на микроклетката, системно време, подвижна пейджинг информация и различни други управляващи сигнали.

При получаването на пилотния сигнал, т, е, синхронизацията на подвижния апарат с пилотния сигнал, подвижния апарат търси друг носител, който е предназначен да бъде получен от всички системни ползватели в клетката. Този носител, наречен синхро низиращ канал, предава излъчено съобщение, съдържащо систем- 32 ство, което е способно да осигури контрол при трансфера на сигнали, през където те отиват към различните вокодери. РВХ превключвателя 12 може да бъде цифрово устройство, което да осигурява аналогов или цифров звуков сигнал, в допълнение цифрови сигнали за данни от общия бус, посредством добре познатите техники, такива като мултиплексиран по време Формат, към и от различните вокодери, Пристигащите от РВХ превключвател 12 звукови повиквания ое кодират цифрово, ако не са предварително дигитализирани, чрез вокодера на избраната w двойка вокодер-канал, такъв като вокодер 22А от двойката вокодер-сигнал, състояща се от вокодер 22А и канал 20А. Избраният вокодер разполага звука във Формат, който е предпочитан за CDMA, кодира го и го предава. По-късно в този материал се дискутират по-нататъшни детайли относно вокодера. Канала на двойката вокодер-канал осигурява CDMA кодиране и други кодирания, на цифрово кодирания звуков сигнал, който трябва да се предаде към подвижния апарат. Би трябвало да е разбираемо, че цифровите данни също могат да се предадат през FBX превключвателя 12, които дори и ако не са цифрови, са форматирани за трансфер за CDMA кодиране и предаване. Вокодерът и канала са дискутирани в по-нататъшни детайли по-късно в настоящия материал.

CDMA кодираните сигнали, излизащи от съответния канал към приемо/предавателя 24 са честотно преобразувани към съответната честота на предаване и се контролират по мощност по време на предаването, RF сигналът се подава към антенната система 26, която е във Формата на разпределени антени 2&А 2SI с елементи за закъснение зоа - 30J, разположени между прилежащите антени. Антени 2δΑ - 2ΘΙ могат да бъдат общо конфигурирани като неориентирани антени или като ориентирани ан тени по специфичен образец, Елементите за закъснение ЗОА зоо 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 (l^sec) всеки сам по себе си или в комбинация с вътрешно свързано кабелиране. Разбираемо е, че други средства, такива като оптически влакна, могат да се използуват като предавателни линии между приемо/предавателя 24 и антенната система 25, По-нататък, такива средства също могат да се използуват между самите антени, заедно с устройство за оптическо закъснение и подходящ RF-оптически интерфейс с антените.

Фигура 2 представя илюстрация на примерен образец антена като серия от антени, конфигурирани в съответствие с настоящото изобретение. Антенният образец, както е илюстриран на фигура 2, е образуван от серии неориентирани антени, всяка дефинираща отделна антенна схема 40А - 401, която предпочитаемо се припокрива със схемата на съседната прилежаща антена, Припокриването на зоните осигурява едно непрекъснато антенно обхващане на желаната област. Антените са съединени в серии по примерен начин, такъв както е показано чрез линия 42.

Разбираемо е, че антените могат да бъдат проектирани да се разположат така, че техните зони съществено или изцяло да припокриват областта, определена за обхващане, при такава аранжировка се осигурява закъснение в антенните изводи, което трябва да осигури разнасяне по време в сигналите. Такава аранжировка създава многолъчево разпространение в средата, където разнасянето се прави с цел разграничаване на сигналите. тази техника е приложима към микроклетъчна среда, където се изисква допълнително многолъчево разпространение. Обаче такава техника е частично приложима към CDMA клетъчните подвижни телефонни среди, там където за местността не е свойствено да се произвеждат многолъчеви сигнали, такъв е случаят в плоски, равни, отворени области, където рефлекцията на сигналите, и следователно проблемите при многолъчевото разпространение, са минимални. Използуването на тези техники осигурява антенно разнасяне по трасето клетка - подвижно звено с единична антена, :F'

Разбираемо е също така, че могат да бъдат конструирани различни модификации към антенната система от Фигура 1, Например, очевидно е, че могат да се използуват паралелни поредици от серийно свързани антени, захранвани от общ източник, В такъв аранжимент елементите за закъснение биха се използували както е необходимо в линията на предаване. Тези елементи за закъснение ще осигуряват закъснение между сигналите, както са излъчени от антените, така, че сигнала се излъчва от различни антени по различно време.

* Фигура з илюстрира алтернативно примерно изпълнение на антенна система 25 за безжичната РВХ система от Фигура 1, Във Фигура з антенната система 25 се състои от централна или локална антена 50, съединена с приемо/предавателя 25 в мястото на антените 28А - 281 и елементите за закъснение 3OA-3OJ, Серии от отдалечени антенни системи 52А - 521 са разположени отдалечено от антена 50, всяка от антенните системи 52А - 521 се състои от усилваща антена 54А - 541, елементи за закъснение 55А - 551, и отдалечена антена 58А - 551, В това примерно изпълнение разпределението на сигналите вътре в антенната система е осъществено без използуването на кабелаж, в антенната система 25' сигналите от приемо/предава теля 24 са направлявани чрез локална антена 50 към всяка от високо усилващите антени 54А - 541, което е типично ориентирана антена, където се усилва полученият сигнал. Периодите на закъснение на всеки от елементите за закъснение 5бА - 551 са различни един от друг, което типично се прави чрез мултиплициране на един период на закъснение с продължителност една секунда, Сигналът е изход от всеки елемент за закъснение към съответната отдалечена антена 5SA - 55I, където сигналът се пре-предава,

Обратно, сигналите предадени от подвижния апарат се получават при една или повече отдалечени антени 5SA - 5SI, от където отиват към входа на съответния елемент за закъснение 55А - 551, Елементите за закъснение 55А - 551 исигуряват отново предварително определено закъснение в пристигналия сигнал, Закъснелия 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 50 от настоящото изобретение е уникална за приложение към тук изложената микроклетъчна система. Както бе отбелязано преди, контрола*върху мощността на сигнала е важен аспект от CDMA телефонната система, за да се реализира увеличаване капацитета на потребителите, конвенционалната неориентирана антена излъчва сигнала грубо еднакъв към всички направления. Мощността на сигнала намалява по посока излъчваната дистанция от антената в съответствие с предавателните характеристики на Физическата среда. Законът на предаване може да варира от закон за инверсия на квадрата до инвероия на 5, 5 от мощността на радиалната дистанция.

Клетката, която е проектирана да обслужва определен радиус, трябва да предава с достатъчно ниво на мощността, та36 ка че подвижния апарат на границата на клетката да получи сигнал с адекватно ниво по мощност. Подвижните апарати, които са по-близо до границата на клетката ще получават по-голям сигнал, отколкото сигнала с адекватно ниво по мощност. Ориентираните антенни лъчи могат да бъдат Формирани, като се използуват различни техники, познати в тази техническа област. Обаче, Формирането на ориентираните лъчи не може да променя предавателния закон, покриването на желаната област чрез радиосигнали може да се получи чрез комбинация от антенни _w, образци, месторазположението на антените и предавателната мощност.

Употребата на разпределена антенна система осигурява желана антенна схема, 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, с многото антени, всички излъчващи един и същ сигнал, съществува проблем, Ще има области, по-специално близки точки, равноотстоящи от две или повече антени, където сигналите могат да бъдат получени от две антени, тогава те се унищожават един друг. Точки, където сигнала може да се унищожи, са разделени на приблизително една втора от дължината на вълната. При 850 MHz това е равно на 17, 5см или около 7 инча. Ако два сигнала пристигат при приемателната антена с еднаква сила, но обратни по Фаза, тогава те могат така да се унищожат. Това е предизвикан от човека многолъчев Фадинг, както при естествения многолъчев Фадинг, разнасянето е най-добрия метод за уталожване на Фадинга, дизайна на CDMA системата осигурява няколко метода на разнасяне за уталожване на многолъчевия Фадинг,

По-горе споменатите съвместно подадени патентни заявки представят клетъчна телефонна система, която използува CDMA модулация с ширина на лентата 1. 25 МНг, много Форми на разнасяне, и много акуратен контрол над мощността на предавателя, Един метод на разнасяне е осигуряването на скосена, разрязваща, архитектура на приемане, в която многото приематели са осигурени по такъв начин, че всеки е в състояние w да получава сигнал, изминал различен път и следователно представящ се с различно закъснение. Включен е и отделен търсещ приемник, който постоянно сканира данните по време, търсейки най-добрите пътища и прикрепвайки съответно многото приемници към най-благоприятните от тях.

Друг метод за разнасяне е разнасянето по път. При разнасянето по път, сигналът се излъчва от многото антени, разположени в различни места, по възможност осигуряващи повече от един път на предаване, Ако две или повече антени могат да осигурят приемливи комуникационни трасета към ПОДВИЖАТ· ния приемник, тогава може да се постигне уталожване на Фадинга при многолъчевото разнасяне, в микроклетъчна система е желателно да се осигурят много антени, за да се покрие желаната област на покриване, но капацитета на потреблението на системата не изисква всяка антена да бъде снабдена с отделна поредица от сигнали, както е в конвенционалните клетъчни системи. За да се намали цената, желателно е да се захранят няколко или всички антени в микроклетъчната система с едни 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 разнасяне по пътя.

- зв Проблема с облъчването на антените микроклетъчната система с идентично еднакви сигнали е, че може да се стигне до Фазово унищожаване в местата, където ое получават приблизително еднакви сигнали от две или повече антени. Това, което се желае, е просто - начин на разпознаване на сигналите, излъчвани от различни антени без значително добавяне в цената 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 на закъснение в изводите, така че всяка антена е възбудена от сигнал със закъснение една или повече микросекунди от нейните съседи, тогава многоприемниковата архитектура на подвижните телефонни системи ще позволи сигнала от всяка антена да бъде получен разделно и да бъде кохеретно комбиниран по такъв начин, че да не се получи унищожаването му, Фактически, фадинга, дължащ се на друго рефлектиране от средата може значително да се намали чрез представената техника заради това, че се осигурява една Форма на разнасяне на път.

Микроклетката е конфигурирана като стандартна CDMA местна клетка, както е описано по-горе в упоменатите патентни заявки, В допълнение към Функциите, изложени в тези заявки, системата включва антенна система с много 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 прилежащи антени.

Подвижните апарати или терминали съдържат една или повече CDMA приемници и търсещ приемник. Търсещият приемник сканира домените по време, определя кои пътища съществуват и кои са най-силните пътища, Наличните CDMA приемници тогава се прикрепят към най-силния наличен път, приемниците на местната клетка притежават подобни спосбности, в примерното изпълнение, както е илюстрирано във Фигура 3, излъчвателите не са актуално свързани към кабел, но, по-точно захващат сигнала от друг излъчвател, използувайки антена с високо усилване. Захванатият сигнал леко се усилва, закъснява на предварително определено време и тогава се препредава,

CDMA системата, описана в предиупоменатите представяния, може да осигури капацитет, равен приблизително на 40 едновременни повиквания във всяка клетка от системата във всеки CDMA канал с 1, 25 МНг ширина на лентата, Резултантната клетка в настоящото представяно изобретение, представлява покрита област от сума от антенни образци, като всяка от антените е свързана о обща захранваща система, следователно, капацитета от 40 повиквания е в наличност навсякъде вътре в покритата област, Тъй като подвижните потребители се движат вътре в системата, всички които повикват, ще 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 бизнес деня. 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) алокира 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 двете обслужващи комуникациите сервиза, една от които е жична телефонна компания за обслужване на области и другата беше избрана чрез лотария, Поради реда, по който бяха направени алокациите, на всеки носител беше алокирана по 12, 5 MHz за всяко направление на връзката, която по-нататък се раздели на две подзони. За жичните носители подлентите са с ширина ю MHz и 2, 5 MHz, За носителите с безжични линии, подлентите са всяка 11 MHz и 1, 5 MHz широчина, следователно, сигнал с ширина на лентата по-малко от 1,5 MHz би могъл да се установи във всички до една подзони. Такава схема на честотата е също приложима към микроклетъчна система, което обаче не изключва, че други честотни планове могат да са в наличност и да са по-предпочитани в определени случаи.

За да се запази максимална гъвкавост при алокирането на CDMA техниката към наличния честотен спектър на клетките, така както се използува при клетъчната телефонна техника, Формата на сигнала трябва да бъде по-малка от 1,5 MHz вътре в ширината на лентата. Добър втори избор би била ширина на лентата от около 2, 5 MHz, позволяваща пълна гъвкавост по отношение жичните клетъчни носители и почти пълна гъвкавост по отношение на клетъчните носители по безжичен път, Когато се използува по-голяма ширина на лентата на пропускане, това има предимството на предлагане на повишено разграничаване на сигналите, Недостатъците съществуват под Формата на завишена це41 на на оборудването и по-ниска гъвкавост при прикрепването към честотите вътре в алокираната ширина на лентата на пропускане,

В спектрално разнесените безжични РВХ или локални затворени телефонни системи, такива като тези, изложени тук, предпочитания дизайн на Формата на сигнала включва директно последователно спектрално разнесено пренасяне като при клетъчните телефонни системи, както беше представено в преди упоменатите съвместни заявки и Патент на САЩ No 4, 901, 307, Скоростта на кодовата поредица на PN последователността е избрана да бъде 1.22βδ MHz, така че резултантната ширина на лентата на пропускане, около 1, 25 MHz след Филтриране, е приблизително една десета от общата широчина на лентата, алокирана към един обслужващ клетъчен носител.

Друго съображение при избора на точна скорост на кодовата поредица е, че е желателно скоростта на кодовата поредица да се дели точно на скоростта на данните в базовата лента, използувана в системата. Също така е желателно делителя да бъде степен на две. Със скорост на данните в базовата '*** лента от 9500 бита за секунда, скоростта на PN кодовата поредица е избрана да бъде 1, 22SS MHz, т, е, 126 пъти 9500,

В звеното микроклетка - подвижен апарат, двоичните последователности, използувани за разнасяне на спектъра, се конструират от два различни типа последователности, всяка с различни характеристики, които осигуряват различни Функции, Външния код се дели на всички сигнали в микроклетката, за да се осигури разграничение между многолъчевите сигнали, външния код може също да се използува за разделяне на сигналите, предавани към подвижните апарати от различни микроклетки, като при това би могло допълнителни микроклетки в системата да

4£ съществуват. Също така има вътрешен код, който се използува за разграничаване между потребителските сигнали, предадени от единичен сектор или клетка.

Дизайна на носещата Форма на сигнала в предпочитаното примерно изпълнение за микроклетъчните предавани сигнали използува синусоидално пренасяне, което е квадрофазно (четири Фази) модулирано 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 носителя и другата последователност двуфазно модулира квадрофазата (Q канал) на носителя. Резултиращите сигнали се сумират и Формират съставния четириФазен носител,

Макар че стойностите на логическата нула и логическата единица са конвенционално използувани да представят двоичните последователности, напрежениета на сигналите, използувани в модулационния процес са +V волта за логическа единица и -V волта за логическа нула. Двуфазния модулиран синусоидален сигнал, със средна стойност на напрежението нулева синусоида, се умножава на +V или -V ниво напрежение, като се контролира чрез двоични последователности, използувайки умножителни вериги, Резултантният сигнал може тогава да бъде лента, ограничена от пропускането през Филтър, Също така в тази техническа област е известно, че нископропускливите Филтри пропускат двоични последователности преди да бъдат уножени на синусоидалния сигнал, при което вътрешно се променя реда на операциите, Квадрофазофият модулатор се състои от два двуфазни модулатора, всеки работещ с различна последователност и със синусоидални сигнали, използувани в двуфазните модулатори, които са отместени по Фаза на 90° един спрямо друг.

В такова примерно изпълнение, дължината на последователността за носителя, предаващ сигнала, е избрана да бъде 32 768 двоични кода, последователности с тази дължина могат да бъдат генерирани от модифициращ максимално дължината линеен последователен генератор с добавяне на нулев бит към дължина 32 757 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 подвижните апарати, когато те първоначално влизат в системата, без знание за системната синхронизация по време. С непознато синхронизиране, цялата дължина на последователноста трябва да бъде търсена, за да се определи коректната синхронизация, Ако последователността е по-дълга, ще се изисква подълго време за търсене при събирането на данни. Въпреки, че биха могли да се използуват последователности, по-кратки от 32 768, трябва да се разбере, че като се намали дължината на последователността, се намалява коефициента на кодовата обработка. Тъй като коефициента на обработка се намалява, отслабването от многолъчевата интерференция паралелно с интерференцията от съседните клетки и други източници също ще бъде намалена, вероятно до недопустими нива. Следователно, желателно е да се използуват най-дългите последователности, които могат да бъдат постигнати в разумно време. Също така е желателно да се използуват 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

- 44 получи пълна синхринизация чрез търсене на единичен кодов полином.

Всички сигнали, предавани от микроклетката, споделят едни и същи външни PN кодове за I и Q каналите. Сигналите също са разнесени с вътрешен ортогонален код, генериран чрез използуване Функциите на Walsh. Сигнал, адресиран към специфичен потребител, се мултиплицира чрез външни PN последователности и чрез честотна Walsn последователност, или последователност от последователности на Walsh, прикрепени чрез ζ*, системен контролер към продължителността на потребителското телефонно позвъняване. Същият вътрешен код се прилага към двата канала I и Q, в резултат на което се получава модулация, която ефективно е двуфазова за всеки вътрешен код,

В тази техническа област е добре известно, че може да се конструира пакет от η ортогонални двоични последователности, всяка с дължина п, за η всяко степен на 2 ; виж ЦИФРОВИ КОМУНИКАЦИИ С ПРОСТРАНСТВЕНИ ПРИЛОЖЕНИЯ, S.W. Golomb et al,, Prentice-Hall, inc, 1964, рр, 45-64, Фактически, ортогоналните двоични пакети от последователности са познати също **' и за големи дължини, които се умножават по четири и са помалки 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 ред η съдържа η последователности, всяка с дължина η бита.

Функцията на Walsh от ред η (така както други ортогонални Функции) има качеството, че през интервал от η кодови символа, крос-корелацията между всичките различни последователности вътре в пакета е нула, като при това се осигу4

- 45 рява, че последователностите 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 спомагат интерференцията един спрямо друг, Това елиминира болшинството интерференция в повечето области, позволявайки да бъде постигнат по-висок капацитет.

Като допълнителна отличителна черта на системата понататък е, че може да използува звуков канал, който е канал с променлива скорост, по който скоростта на данните може да варира от блок данни до блок данни над който е предявено минимално изискване да се контролира скоростта на данните, които са в употреба. Използуването на променлива скорост на данните намалява взаимната интерференция чрез елиминиране на не толкова необходимите трансмисии, когато няма полезен говор, който трябва да бъде предаден. Вътре във вокодерите се използуват алгоритми за генериране на променлив брой битове във всеки блок на вокодера в съответствие с вариациите в говора, По време на активен говор, вокодера може да произвежда 20 msec блок данни, съдържащ 20,40,50 или 150 бита, в зависимост от дейността на говорящия. Желателно е да се определят блоковете 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 кол ко бита са предадени,

По-нататък блоковете се кодират като се използува цикличен проверяващ код с излишък (CRCC), който прилепва към блока допълнителен пакет от битове по четност, които могат да се използуват, за да определят дали или не блокът данни е бил правилно кодиран, CRCC се произвеждат чрез деление на блока данни на предварително определен двоичен полином. CRCC се състои от всичките или порция от остатъчните битове от операцията деление, CRCC се проверява в приемника чрез репродуциране на същия остатък и проверка да се види дали приетите битове остатък са същите, както регенерираните битове за проверка, в представеното изобретение, приемащиядекодер декодира блока, като че ли той съдържа 160 бита и тогава отново като че ли той съдържа 90 бита и т, н, докато всички възможни дължини на блока се изпитат добре, CRCC се изчислява за всяко изпитвано декодиране, Ако едно от подложените на изпитание декодирания резултира 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 опционално да се изпълняват други обработващи операции,

В микроклетъчния предавател, силата на предаваната Форма на вълната варира така, както варира скоростта на данните в блока. Най-високата скорост на данните използува найвисоката мощност на носителя, Когато скоростта на данните е по-ниска от максималната, модулатора, в допълнение към намаление 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 ско рост на предаване, всеки кодиран символ се повтаря четири пъти,

В подвижния предавател, пиковата мощност се поддържа константа, но предавателя се изключва, като се стробира на 1/Ξ, 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 псевдо-случайно в съответствие с потребителския код на адресирания подвижен потребител.

Както е изложено в съвместно подадената заявка сериен No 07/543,496 за връзката клетка - към подвижно звено, както се използува в контекста тук, размера на Функцията на Walsh η е равен на шестдесет и четири (п=64) за звеното клетка към подвижен апарат. Следователно, към всеки от максимално шестдесет и четирите различни сигнали, които трябва да бъдат предадени, се прикрепва една уникална ортогонална последователност. По-нататъшната корекция на грешката (FEC) кодира потока от символи, като за всяко преобразуване на гласа той се умножава на прикрепената към него последователност на Walsh, След това потока символи, кодиран по Walsh/FEC за всеки звуков канал, се умножава на външната PN кодирана Форма на сигнала, Резултантните разнесени потоци символи след това се добавят заедно съставната Форма на сигнала.

Резултантната съставна Форма на сигнала след това се модулира към синусоидален носител, подава се на лентопропускателен Филтър, преведен 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, мо- 48 же да се предпочете да се мултиплицира всеки звуков канал с външно PN кодирана Форма на сигнала и да се изпълни филтрираща операция преди сумирането на всички канални сигнали да бъде излъчено от антените, В тази техническа област е добре известно, че реда, по който се извършват линейните операции може да бъде разменен, за да се постигнат различни предимства при въвеждането на системите, както и разнообразен дизайн.

Дизайна на комплексния сигнал за безжичните РВХ сервизи използува подход с пилотен носещ сигнал за звеното микроклетка - към - подвижен апарат, както е описано в Патент на САЩ No.4,901,307, Пилотният сигнал използува последователност на Walsh всичко нули, т. е, последователността на Walsh се състои от всички нули, които са намерени във всички пакети от Walsh Функциите, Употребата на последователност на Walsh всичко нули за всички пилотни носители 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 Формата на Walsh, който Формат е Фактор за дължината на PN последователността. Следователно, след като се осигури това, че офсетите 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 от външния PN кодиращ синхронизиращ цикъл,

Пилотният носещ сигнал се предава при високо ниво на мощността както при типичните звукови носители, така че да осигури по-силен сигнал спрямо шума и ограничение на интерФеренцията за този сигнал, по-високото ниво на мощността на пилотния носител позволява първоначалното търсещо събиране на данни да бъде извършено при висока скорост и да направи възможно много точното маркиране Фазата на носителя на пилот-

ния носещ сигнал при относително широколентова фазо-маркираща трекинг схема, фазата на носителя, получена от маркирането на пилотния носител е използувана като носещ Фазов репер за демодулация на носителите, модулирани с информационните потребителски сигнали. Тази техника позволява много потребителски носители да споделят общия пилотен сигнал за репер на Фазата на носителя. Например, в система, предаваща общо петнадесет едновременни звукови носители, пилотния носител трябва да бъде разпределен по предаваща мощност, равна на четири звукови носители. В допълнение към пилотния носител, от микроклетката се предава друг носител, предназначен да бъде получен от всички системни ползватели в микроклетката. Този носител, наречен синхронизиращ канал, също използува същата по дължина PN последователност от 3Ξ 75δ за разнасяне на спектъра, но с различна, предварително прикрепена Walsh последователност. синхронизиращият канал предава радиосъобщение, съдържащо системна информация за използуване от подвижните апарати в системата. Системната информация идентифицира местните клетки и системата и пренася информация, позволявайки на използуваните дълги PN кодове за информационните сигнали на подвижните апарати да бъдат синхронизирани без допълнително търсене. Друг канал, наречен пейджинг 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 подвижния апарат инициира повикване. Всеки звуков носител предава цифрово представяне на говора за телефонно повикване. Аналоговата Форма на говора се превръща в цифрова като се използуват стандартни цифро ви техники и след това се компресира чрез вокодираща обработ ка към Формат на данни със скорост приблизително 9500 бита за секунда. Сигналът данни е тогава със скорост г=1/2, ограничена дължина И-9 сложно кодиран, с повторение и разнесен, за да се осигури откриване на грешките и корекция на Функциите, което позволява системата да работи с колкото се може по-ниско съотношение сигнсл/шум и интерференция. Техниките на сложно комплексно кодиране, повторение и разграничаване са добре познати 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, Е резултат на този процес скоростта на PN после дователността става 1,2288 MHz или 128 пъти 9600 бита за секунда скоростта на данните, Резултантният сигнал после се мо дулира на RF носителя и се сумира с пилотния и сборните носители, заедно с другите звукови носители. Сумирането може да бъде постигнато на няколко различни етапа в обработката, както при IF честота, или при базовата честота на лентата или след умножаването по PN последователността,

Всеки звуков носител също се умножава на стойност, която регулира неговата мощност на предаване, отнесено към мощността на другите звукови носители. Това свойство на контрол над мощността позволява мощността да бъде алокирана към онези звена, които изискват по-висока мощност поради това, че по отношение получаването са в относително неблагоприятно разположение. Осигурени са средства за подвижните апарати, които да докладват тяхното съотношение на получените сигнал/ шум, които средства позволяват мощността да бъде регулирана на ниво, при което се осигурява адекватно изпълнение без брак, ортогоналността, която притежават Функциите на Walsh не се нарушава от използуването на различни нива по мощност за различните звукови носители, осигурени за да се поддържа синхронизацията по време.

Фигура 4, под Формата на блок-диаграма, илюстрира образец на примерното изпълнение на микроклетъчното оборудване от Фигура 1. Общ за приеманите и предаваните порции на приемо/предавателя 24 е диплексера 100. Във Фигура 4, системата за приемане на микроклетка 14, приемо/предавателя 24 се състои от аналогов приемник 102, докато съответните ком» поненти на канала, тук канал 2ОА, се състоят от търсещ приV емник 104, цифров приемник на данни 106 и декодерна верига 108. Системата за приемане може също да включва опционален цифров приемник на данни, приемник 110. По-нататъшни детайли на образеца на примерното изпълнение на аналогов приемник 100 са представени в съвместно подадената заявка Сериен No,07/ 543, 496,

Микроклетка 14, както беше отбелязано преди, включва

CDMA контролер 18, който е свързан към приемниците за данни 106 и 110, заедно с търсещия приемник 104. CDMA контролера 18 осигурява измежду другите Функции, като последователност на Walsh и прикрепване на код, и обработка на сигнала, генерация на сигнали за синхронизация по време, контрол на мощността и различни други свързани Функции,

Сигналите, получени при антена 26 чрез диплексер 100 постъпват към аналогов приемник 100 и тогава към търсещия приемник 104, Търсещият приемник 104 се използува при микроклетката да сканира домена по време за получения сигнал, за да осигури Факта, че цифровия приемник на данни 106 извършва маркиране и обработка на най-силния наличен сигнал във временния домен, търсещият приемник 104 подава сигнал към CDMA

- 52 контролер IS, който провежда контрол на сигналите към цифровия приемник на данни 106 за избор на подходящо получен сигнал за обработка.

Обработката на сигнала в приемника на данни в микроклетката и търсещия приемник е различна в няколко аспекта от обработката на сигнала при подобни елементи в подвижния апарат. Вътре в границата, по звеното подвижен апарат - към микроклетка, подвижния апарат не предава пилотен сигнал, който може да бъде използуван за кохерентни реФеративни цели при обработката на данни при местната клетка. Звеното подвижен с* апарат - към микроклетка се характеризира с некохерентна схема на модулация и демодулация като се използува 64 ортогоналмо сигнализиране, В процеса на 54 ортогонално сигнализиране, е» предаваните от подвижния апарат символи, се кодират в степен на 2⁶, т. е, 64, различни двоични последователността, Избраната поредица последователности е позната като Функции на Walsh. Оптималната получена Функция за Функцията на Walsh при m кодиране на сигнала е (FHT) - Бързо Преобразуване на Hadamar <1,

Ако се обърнем отново към фигура 2, търсещия приемник 104 и цифровите данни 104, получават сигналния изход от аналоговия приемник 102. За да се декодират спектрално разнесените сигнали, предадени към частичния приемник на местната клетка, през който комуникира подвижния сигнал, трябва да бъдат генерирани същинските FN последователността. Понататъшни детайли на генерацията на сигналите на подвижния апарат са дадени в съвместно подадената заявка Сериен No,07/ 543, 496.

Декодерй на Vitebri, който се съдържа в схемотехника 10Θ е от типа декодери, способни да декодират кодирани данни на подвижния апарат с ограничителна дължина К=9, и със скорост на кода г=1/3, Декодера на Viterbi се използува да определи кои информации от битовата последователност са най-подобни, Периодично, номинално на 1, 25 msec, качеството на сигнала се оценява и се предава като команда на регулиране на мощността на подвижния апарат, заедно с данните от подвижния апарат. Тази оценка на качеството е средното на съотношението сигнал/шум в интервал от 1. 25 msec.

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

Сигналите от РВХ са обединени към съответния предаШйнг вателен модулатор-вокодер 22А - 22N под контрола на CDMA контролер 16, За примера, илюстриран на Фигура 4, се използува вокодер 22А, По-нататък, канал 2ОА съдържа предавателен модулатор 112, който под контрола на CDMA контролера 18, спектрално разпръснато модулира данни за предаване към предназначения за получаването им подвижен апарат.

Изходът от предавателен модулатор 112 се предава към схемотехниката за контрол на мощността 114, където под контрола на CDMA контролер 18 трябва да се контролира предадената мощност. Изходът от схема 114 отива към оуматор 116, където той се сумира с изхода от предавателната модулатор/

Я^'·· предавател контролираща мощността схемотехника към други канали. Суматорът може да бъде групиран с един от каналите или да бъде считан като част от предавателната порция на приемо/ предавателя 24, Изходът от суматор 115 е осигурен към частта на предавателя от приеме-предавател 24, който се състои от предавателна мощностна усилвателна схемотехника 116. Предавателно мощностната усилвателна схема 116 усилва сигнала за изход през диплексер too към антена 26 за излъчване към подвижните апарати вътре в обслужваната микроклетъчна област, По-нататъшни детайли на примерна предавателна схема от Фигура 4 са илюстрирани в съвместно подадената заявка Сериен N0 07/543, 496.

Фигура 4 по-нататък илюстрира пилотен/контролен канал генератор и предавателна контролно - мощностна схема 120, която може да се съдържа в един от каналите или е като отделен компонент на системата. Схема 120 под контрола на CDMA контролер 16, генерира и контролира по мощност пилотния сигнал, синхронизиращия канал и пейджинг канала, за да се съединят към предаващата усилваща по мощност схема 116, откъдето през диплексер 100 отиват към антена 26.

В предпочитаното примерно изпълнение, Функцията на Walsh, кодираща сигналите по канала, се използува като вътрешен код. В примерната номерация, която се използува тук, общо 54 различни последователности на Walsh са в наличност, Три от тези последователности са посветени на Функциите на пилотния, синхронизиращия и пейджинг каналите. Е синхронните, пейджинг и звукови канали, входните данни са сложно кодирани и след това разграничени по време, както е добре известно в техниката, По-нататък, комплексно кодираните данни също така се повтарят преди разграничаването по време, как то е добре известно в тази техническа област,

Пилотният канал не съдържа модулация на данните и се характеризира като немодулиран спектрално разнесен сигнал, който всички потребители от специфична местна клетка или сектор използуват за целите на събирането на данни или маркирането, Всяка клетка, или ако е разделена на сектори, всеки сектор, има един пилотен сигнал, Обаче, използуването на различни PN генератори за пилотните сигнали, може по-скоро да се реализира по по-ефикасен начин като се генерират различните пилотни сигнали се генерират като се използуват отмествания в същата базова последователност. Използувайки тази техника, подвижният апарат последователно търси цялата последователност и прави настройка за офсет или преместване, което води до изработване на най-силната корелация. Използувайки такова преместване върху базовата последователност, преместванията трябва да бъдат такива, че пилотите в прилежащите клетки или сектори да не се интерферират или канцелират.

Пилотната последователност следователно трябва да бъде достатъчно дълга, така че много различни последователности да могат да се генерират чрез премествания в базовата последователност, които да поддържат голям брой пилотни сигнали в системата, По-нататък, разделянето на щифтовете трябва да бъде достатъчно голямо, за да гарантира, че няма интерференция в пилотните сигнали, съответно, в образец на примерно изпълнение от настоящото изобретение, дължината на пилотната последователност е избрана да бъде 2¹⁵. Последователността се генерира като се започне с последователност г¹⁵-1 с добавяне на допълнителна нула към последователността, когато се открие характерно състояние, Е примерното изпълнение са избрани 512 различни пилотни сигнали с офсети спрямо базова56 та последователност от 64 двоични кода, обаче, офсетите могат да бъдат цялочислено умножени на 64 кодовите офсети със съответно редуциране в броя на различни пилотни сигнали.

При генерирането на пилотен сигнал.

нулевата” последователност на Walsh (Wo) , която се състои от всички нули, се използува така, че да не модулира пилотния сигнал, който

Нулевата последователност на Walsh. (Wo) следователно се умножава на по следователностите PNj и PNq в логически елементи - ИЗКЛЮЧВАЩО (ИЛИ), Резултантният пилотен сигнал тогава съдържа само

PNj и PNq последователности, С всички местни клетки и сектори, които имат същата PN последователност за пилотен сигнал, разпознавателната характеристика между местните клетки или секторите, произлезли от предаването, е Фазата на последо вателността.

/»*“·

Информацията на синхронизиращия канал се кодира и тогава се умножава в логически елемент - изключващо ИЛИ чрез преасайниране на последователността на Walsh, В примерното изпълнение, избраната Функция на Walsh, е (W^g) последователност, която се състои от последователност от 3Ξ единици, следвани от 32 нули, Резултантната последователност после се умножава на последователности PNj и PNq в логически елементи изключващо ИЛИ,

В примерното изпълнение синхронизиращите по канала информационни данни се осигуряват към предаващия модулатор типично със скорост 1200 бита за секунда, В примерното изпълнение синхронизацията на каналите данни е предпочитаемо сложно комплексно е кодирана скорост г - 1/2, с ограничителна дължина К = 9, като всеки кодов символ се повтаря два пъти, Тази скорост на кодиране и съответната дължина са общи за всички кодирани по-нататък звена канали, т, е, синхро, пейджинг и звукови, В примерното изпълнение, структурата на преместващия регистър се използува за генератори на код

G, ς 753 (осмично) и G_e = 551 (осмично). Скоростта на символите към синхронния канал е 4300 sps, т, е, един символ е 208 sec или Ξ55 FN двоични кода,

Кодовите символи са разграничени посредством сложно разграничаване на кратки промеждутъци време, което в примерното изпълнение е 40 msec, Експерименталните параметри на времеразделителя са I = 15 и J = 48, По-нататъшни детайли по разделянето по време могат да се намерят в Комуникации на данни, Мрежи и системи, Howard, w, Sams & co, , 1987, страници 343 - 352, Ефектът на усложненото разделяне по време на канала е да се диспергират неблагонадеждните символи по канала, така че два символа в непрекъсната последователност от I - 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 непрекъснатата последователност от J - 1 символа се разделят поне на I + 1 символа при изхода на устройството за възстановяване на първоначалната последователност, С други думи, ако I - 15 и J = 48 , в стринга от 15 символа, символите се предават разделени през 885уЛвес. Така се осигурява разнасяне по време,

Синхронизиращите канала символи на иикроклетката са вързани към пилотния сигнал за иикроклетката. Цикълът на пилотния сигнал в примерното изпълнение е с дължина 25, 57 msec, 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 изиска пилотен сигнал, той незабавно получава синхронизация от синхронизиращия канап за разделяне по време.

Синхронизиращите канала символи се покриват чрез предварително прикрепена последователност на Walsh, за да се осигури ортогоналност на сигнала, 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, както е илюстрирано във Фигура б, Както е илюстрирано на Фигура 6, една логическа единица представлява появата на 32 единици Walsh последователности, докато една логическа нула представлява появата на 32 нули Walsh последователност, Ортогоналността в синхронизиращия канал все още се поддържа дори ако синхронизиращите канала символи са преместени в съответствие с абсолютната време зависимост на асоциирания пилотен канал, защото синхронизиращите канала премествания са целочислено умножени по Формата на Walsh,

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

Докато синхронизиращото канално съобщение бъде коректно получено, подвижният апарат има възможността незабавно да се синхронизира към или пейджинг или 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 при постигната синхронизация с декодера. Адресът за запис на устройството за възстановяване на първоначалната последователност се инициализира на О, а адресът за четене се инициализира на J, така че да се постигне синхронизиране на паметта на устройството за възстановяване на първоначалната последователност, •w Синхронните канални съобщения носят информация, съответствуваща на статус с дължина от 42 bit PN генератор за звуков канал, прикрепен за комуникациите с подвижния апарат, Тази информация се използува от цифровите приемници за данни на подвижния апарат, които имат задача да синхронизират съответните PN генератори.

Информацията по пейджинг канала също се кодира с повторение, разграничено по време и тогава се умножава чрез преасайниране на последователността на Walsh, Резултантната последователност след това се умножава на PNj и ΡΝθ почет следователностите. Скоростта на данните на пейджинг канала за специфичен сектор или клетка е индикирана в прикрепеното към синхронното канално съобщение поле, Понеже скоростта на данните по пейджинг канала е променлива, в образеца на примерното изпълнение за всяка система се използува една от следващите скорости на данните: 9, б, 4, б, 2, 4 и 1, 2 Kbps, Данните на всеки звуков канал също се кодират чрез повторение, разграничение по време, кодиране на речта, умножение с прикрепената към тях последователност на Walsh.

(W-i - wp, и тогава се умножават на ΡΝγ и pNq последователностите. Последователността на Walsh., която ще бъде използу60 вана за определен канал, по време на установяване се прикрепя чрез системен контролер параметрите на повикването по същия начин, както каналите се прикрепят към повикванията в аналогова

FM клетъчна система, В образеца на примерното изпълнение, илюстрирано тук, до 61 различни последователности на

Wai sb са налице за

В образеца на примерното изпълнение на настоящото изобретение, звуковите канали използуват променлива скорост на данните, Стремежът да се използуват променливи скорости ’Ч·'·

на данните е, за да се намали скоростта на данните, когато няма предаване на реч, чрез което се намалява интерференцията, генерирана при дадения определен звуков канал към други потребители, Вокодера, предвиден да осигури променлива скорост на данните, е изложен в оъвместноподадената Патентна Заявка на САЩ ВОКОДЕР С ПРОМЕНЛИВА СКОРОСТ Сериен No 07/

713,661, подаден на 11 юни 1991Г. , прехвърлен към заявителя на настоящото изобретение. Такъв вокодер произвежда данни с четири различни скорости на данните, базирани на звукова активност на SO msec фреймове, Примерни скорости на данните са 9, 6 Kbps, 4, 6 Kbps, г, 4 Kbps и 1, г Kbps, тъй като скоростта на данните ще варира на база 20 msec, скоростта на кодовите символи се запазва константна при повтаряне на кода при 19, г

Kbps, съответно, кодовите символи са повторени 2, 4 и δ пъти за съответните скорости на данните 4, δ Kbps, 2, 4 Kbps и 1,2

Kbps,

Тъй като схемата с променлива скорост е устроена да намалява интерференцията, кодовите символи с по-ниски скорости ще имат по-ниска енергия, например, за примерни скорости на данните от 9, 6 Kbps, 4. δ Kbps, 2, 4 kbps и 1.2 kbps, енергията на кодовите символи (E_s) е респективно Ej₃/2, Ε$/δ

- 61 и Ej-j/16, където Е^ е енергията на един информационен бит за скорост на предаване 9, б Kbps, Кодовите символи са разграничени по време чрез комплексно сложно разграничаване, така че кодовите символи с различни нива на енергията да бъдат звуково кодирани чрез временно разделение на каналите, ’За да се следи какво е нивото на енергията, кодовият символ трябва да има маркер, прикрепен към всеки символ, специфициращ неговата скорост на данните за целите на скалирането. след ортогонално Walsh покриване и PN разнасяне, квадратурните канали W се Филтрират цифрово чрез (FIR) краен импулсен Филтър, FIR

Филтърът ще получи 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 ще се мащабират на Фактори: 1, 1/Г2, 1/£ или 1/(2Г2). В едно внедряване вокодера трябва да осигури етикет на скоростта под Формата на 2-битов номер към FIR Филтъра за контролиране на коефициента на сканиране на Филтъра,

Е образец на примерното изпълнение, всеки сигнал от «*· звуковия канал се кодира звуково, за да се осигури по-голяма сигурност в предаването клетка-към-подвижен апарат. Тъй като такова звуково кодиране не се изисква, то не увеличава сигурността по комуникациите. Например, зеуковото кодиране на сигналите по звуковия канап може да бъде осъществено с PN кодиране на сигналите по звуковия канал с PN код, определен от подвижния апарат, адресиран за потребител ID, Такова звуково кодиране може да използува РНу последователност или схема на шифроване, както беше дискутирано с обръщение към фигура 3, в съответствие с определения приемник за комуникациите подвижен апарат-към-клетка. Съответно, отделен PN генератор може да бъде внедрен за тази функция, въпреки, че

- 52 звуковото кодиране ое дискутира с обръщение към PN последователността, то може, да бъде осъществено и чрез други техники, добре познати в разглежданата техническа област.

В допълнение към звуковите битове, по-нататък звеното звуков канал пренася информация за контрол на мощността, която в примерното изпълнение е 900 bps, приемника на местната клетка, който демодулира сигнала подвижен апарат-към-микроклетка от даден подвижен апарат, генерира информация за контрол на мощността, която е вмъкната в звуковия канал, адресиран към този определен подвижен апарат. По-нататъшни подробности върху характеристиката на контрола на мощност са представени в по-горе идентифицираната съвместно подадена заявка.

Битовете за контрол на мощността са вмъкнати при изхода на комплексния времеразделител на канала чрез техника, наречена пробив на кодовите символи, С други думи, винаги когато битът за контрол по мощност трябва да бъде предаден, два кодови символа се заменят с два идентични кодови символа с полярност, дадена от информацията за контрол на мощността. Нещо повече, битовете за контрол на мощността са предадени на енергетично ниво, съответствуващо на 9600 bps скорост за бит,

Допълнително ограничение, наложено на потока информация за контрол на мощността е това, че позицията на битовете трябва да бъде рандомизирана по протежение на каналите подвижен апарат-към-клетка. По друг начин пълната енергия на битовете за контрол на мощността биха генерирали пикове от интерференцията на регулярни интервали и то така, че се отслабва възможността за детекция на такива битове, характеристика, представляваща интерес във Функцията на Walsh е това, че всяка от 64 последователности е перфектно ортогонална по отношение на всички други последователности, Като така, всеки чифт от последователности се различава точно с толкова бит позиции, с колкото те си подхождат, т, е, 32 в интервал от 64 символа. Следователно, когато информацията е кодирана за предаване чрез Walsh последователности, предавателят ще бъде в състояние да избере всяка една от последователностите като желан носещ сигнал. Всеки сигнал, енергийно кодиран на друга от последователностите на Walsh ще бъде отхвърлен и няма да резултира във взаимна интерференция към желаната една последователност на Walsh,

В примерното изпълнение на звеното клетка-към-подвижен апарат, синхронизиращият, пейджинг и звуковият канали, както беше отбелязано преди, използуват конвенционално кодиране с ограничителна дължина К - 9 и кодова скорост г =1/2» което означава че два кодирани символа се произвеждат и предават за всеки информационен бит, който трябва да бъде предаден. в допълнение към сложното кодиране, по-нататък се използува сложно времеразделени© на символите данни, по-нататък е показано, че се използува също и повторение, конюнкция със сложно комплексно кодиране, В подвижния апарат оптималният декодер за такъв тип кодиране е декодер за меко решаване на алгоритъма на Viterbi.

Може да бъде използуван стандартен дизайн за целите на декодирането, Резултантните, декодирани информационни битове се пропускат към оборудването за цифрова базова лента на подвижния апарат,

CDMA контролер 18 има отговорността да извършва прикрепването на каналите и вокодерите към съответното повикване, CDMA контролер 18 също извършва мониторинг на нарастването на повикванията, качеството на сигналите и инициализира появата на загубата на сигнал, в звеното подвижен апарат-към-микроклетка, характеристиките на канала диктуват условието, че трябва да бъде модифицирана техниката на модулация, в частност, използуването на пилотен носител, така както се използува в звеното клетка-към-подвижния апарат, повече не е приемливо. Пилотният носител трябва да бъде по-мощен, отколкото звуковия носител, за да осигури добра Фазова референция за модулация на данните, с предаването на много едновременни звукови канали, единичният пилотен сигнал може да бъде разделен на всички звукови носители, следователно мощността на пилотния сигнал за звуков носител е твърде малка, в звеното подвижен апарат-към-микроклетка, обаче, обикновено има само един звуков носител за подвижен апарат, ако бъде използуван пилот, той ще изисква значително повече мощност, отколкото звуковия носител. 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 използува модулация без пилотен сигнал, която да позволява ефикасна демодулация,

И така, трябва да се използуват следните Форми на ортогонално сигнализиране: двоично, квартерично и ш - ично сигнализиране, в примерното изпълнение 64 се използува 64 ортогонална сигнална техника при използуването на Функциите на Walsh, демодулаторът за m ортогонално сигнализиране изисква кохерентност на канала само над продължителността от предаване на ш символа, в примерното изпълнение това е само два пъти на бит.

Предадените сигнали от подвижния апарат са директни последователности, разнесени по спектъра сигнали, които са модулирани чрез PN последователност, постигната при предварително определена скорост, която в предпочитаното примерно изпълнение е 1, 2288MHz, Тази тактова скорост е избрана да бъде целочислено умножена на основната честотна скорост на данните от 9. 5 Kbps,

Кодирането на съобщението и процесът на модулация започва със сложно кодиране при ограничителна дължина К = 9 и кододва скорост г = 1/3, При номиналната скорост на данните от 9600 бита за секунда, кодерът произвежда 28800 двоични символа за секунда. Те са групирани в знаци, съдържащи съществуващите там 64 възможни знака. Всеки знак се кодира в дължина от 64 - мерна Walsh последователност, съдържаща 64 двоични бита или чипове. Скоростта на 54 Walsh скорорст на чип е 307,200 чипа за секунда в примерното изпълнение.

Чиповете на Walsh след това се покриват или умножават на PN последователност, която върви със скорост

1.2288 MHz. Към всеки подвижен апарат за тази цел е прикреW пена уникална PN последователност. Тази PN последователност може или да бъде прикрепена само за продължителността на повикването или прикрепена перманентно 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 от 1.2288 MHz и то така, че да произведе четири PN чипа за всеки Walsh чип.

Накрая се генерира чифт от къси, с дължина 32758,

FN последователности. В образеца на примерното изпълнение, същите последователности се използуват така както за звенобб то клетка-към-подвижен апарат, потребителската PN последователност, покрита с последователност от Walsh чипове, след това се покрива или мултиплицира на всяка от двете къси PN последователности, Двете резултантни последователности след това се модулират двуфазно на квадратурни двойки от синусоиди и се сумират в единичен сигнал. Fe-зултантният сигнал се пропуска през Филтър, превежда се към крайната RF честота, усилва се, Филтрира се и се излъчва чрез антената на подвижния апарат. Както бе дискутирано с обръщение към сигнала по тракта клетка-към-подвижен апарат, реда, по който се извършват Филтрирането, усилването, превода и модулацията може вътрешно да бъде разменен,

В едно алтернативно примерно изпълнение, могат да бъдат произведени две различни Фази на ползвателския PN код и да се използуват за модулиране на две Фази на носителя от квадрофазовата Форма на вълната, разпределени така, че е необходимо да се използуват последователности о дължина 3276Q. Във вече друга алтернатива, в звеното подвижен апарат-къмклетка може да се използува само двуфазна модулация, също разпределена така, че е нужно да се използуват къси последователности.

Приемателят на микроклетката за всеки сигнал произвежда късите PN последователности и потребителската PN последователност за всеки активен сигнал, получен при подвижния апарат, приемателят коригира получените сигнали енергия със всяка от кодираните Форми на вълната в отделни корелации, Всеки от изходите на корелатора след това се обработва поотделно, за да се демодулира 64 - мерното кодиране и сложното кодиране, използувайки процесор за Бърза Трансформация на Hadamar и декодер с алгоритъм на Viterbi,

$&*<>

Фигура 5 илюстрира под Формата на блок диаграма образец на подвижен CDMA телефонен комплект. Подвижният CDMA телефонен комплект включва антена 200, която е съединена през диплексер 202 към аналогов приемател 204 и предава към усилвател на мощността 205, Антена 200 и диплексер 202 са със стандартен дизайн и позволяват едновременно предаване и приемане през единичната антена. Антена 200 събира приетите сигнали и ги осигурява да преминат през диплексер 202 към аналогов приемник 204,

Приемник 204 приема RF честотните сигнали от диппексер 202, които са типично в е50 MHz честотна лента, за усилване и честотно преобразуване с понижаване на честотата към IF честота, този процес на транслация се осъществява като се използува честотен синтезайзер от стандартен тип, който позволява приемникът да бъде настроен към всяка от честотите вътре в получената честотна лента на цялата клетъчна телефонна честотна лента. Сигналите също са Филтрирани и дигитализирани, за да се подадат към цифровите приематели на данни 210 и 212 паралелно с търсещия приемник 214, по-нататъшни детайли от образеца примерно изпълнение на приемниците 204, 210, 212 и 214 са илюстрирани в съвместноподадената заявка Сериен N0, 07/543,495.

Приемател 204 също изпълнява Функция по контрола на мощност за регулиране мощността на предаване на подвижния апарат. Приемник 204 генерира аналогов сигнал за контрол по мощност, който е осигурен да бъде предаден в схемата за контрол по мощността 206,

Във Фигура 5, цифровият сигнал, който е изход от приемник 204, се осигурява към цифровите приемници на данни 210 и 212 и към търсещия приемник 214, Би трябвало да се

- 6δ разбере, че нескъпият, с ниски експлоатационни качества подвижен апарат може да има само единичен приемник на данни, докато апарат с високи експлоатационни качества трябва да има две или повече приемника, които да позволят разнесено приемане,

Цифровият IF сигнал може да съдържа сигнали от много едновременно протичащи повиквания заедно с пилотните носители, предадени чрез текущата местна клетка и всички съседни местни клетки, функциите на приемници 210 и 212 са да л** корелират IF образците с истинската PN последователност.

Този корелационен процес осигурява качество, което е добре познато в тази техническа област като усилване на обработката, което повишава съотношението сигнал към интерференция на съгласуването на сигналите с истинската PN последователност, като при това не увеличава други сигнали, след това корелираният изход синхронно се детектира, използувайки пилотния носител от най-близката местна клетка като носещо Фазово обръщение. Резултатът от този процес на детекция е последователност от кодирани символи данни,

W свойството на PN последователността, както е употребена в настоящото изобретение, е че се осигурява разпознаване на многолъчевите сигнали, Когато пристига сигнал при подвижния приемник, след преминаване през повече от един път, то ще има разлика във времената на приемане на сигнала, тази разлика в приемането на сигнала съответствува на разлика в разстоянието, разделена на скоростта на разпространение, Ако тази разлика по време надхвърли една микросекунда, тогава корелационният процес ще различи двата пътя. Приемникът може да избере или да маркира и да приеме по-ранния или покъсен път. Ако са налице два приемника, такива като прием ници £10 и 212, тогава независимите пътища могат да бъдат маркирани и обработени в паралел.

Търсещият приемник £14, под управление на контролен процесор £16 служи за непрекъснато сканиране на домените по време около номиналното време на получения пилотен сигнал на микроклетката за други многолъчеви пилотни сигнали. Приемник 214 ще сравнява силата на сигналите в пристигащите сигнали. Приемник 214 подава критерий за силата на сигнала към контролния процесор 214, който индикира най-силните сигнали. От процесор 216 контролни сигнали се подават към приемниците на данни 210 и 212, всеки от които обработва по един различен сигнал от най-силните сигнали.

Контролният процесор 216 също включва PN генератор, който генерира потребителската PN последователност в отговор на входния адрес на подвижния апарат или потребителския id, Изходът от PN генераторът, който е PN последователност, отива в комбайнер за разнасяне по спектъра и декодираща схема 219, тъй като сигналът на микроклетка-към-подвижен апарат е звуково кодиран с PN последователността на потребителския адрес на подвижния апарат, изходът от PN генератора се използува в звуково декодиране на предадения сигнал на местната клетка, предназначен за този подвижен ползувател, подобно на това както в приемника на микроклетката, PN генератора осигурява изходната PN последователност към устройството за възстановяване на първоначалната последователност и декодерната схема, където той се използува да декодира звуково звуково кодираните потребителски данни. Макар, че звуковото декодиране се дискутира с референция към PN последователност, очевидно е, че други звуково кодиращи техники, включая тези, добре познати в тази област на техниката, могат да бъдат из- 70 ползувани,

Изходите от приемници 210 и 212 са следователно осигурени за разнасяне към комбайнера и декодерната схема 216, схемотехниката на комбайнера за разнасяне съдържа в себе си схема 216, която регулира тактовото време на двата потока получени символи в подредените поредици и ги събира заедно. Този процес на събиране може да бъде извършен чрез умножение на двата потока на стойност, съответствуваща на относителната сила на сигнала на двете течения, тази операция може да »

бъде считана, че се извършва, за да се постигне максимален коефициент на комбайнера за разнасяне, Резултиращият комбиниран поток сигнали след това се декодира като се използува по-нататък декодер (FEC) за откриване на грешките, който също се съдържа в схемотехника 216. Обичайното цифрово оборудване за базовата лента представлява система цифров вокодер. CDMA системата е проектирана така, че да приюти много широка гама различни дизайни на вокодера.

Схемата за базовата честотна лента 220, в типичния случай, включва цифров вокодер (не е показано), който може да бъде от тип с променлива скорост, както бе изложено в предиупоменатата съвместно подадена патентна заявка, схемата за базова честота 220 по-нататък служи като интерфейс с ръчния комплект или всякакъв друг тип от периферни устройства, Схемата за базовата лента 220 може да работи с редица различни по дизайн вокодери. Схемата за основна честотна лента 220 подава изходните информационни сигнали към ползувателя в съответствие с информацията, осигурена от към схема 216,

В звеното подвижен апарат-към-микроклетка, потребителските аналогови звукови сигнали в типичния случай се подават през ръчния комплект като вход към схемата за базова честотна лента 220, схемата за базова честотна лента 220 включва аналогово/цифров (A/D) конвертор (не е показано), който преобразува аналоговия сигнал в цифрова Форма, цифровият сигнал се подава към цифровия вокодер, където се кодира, Изходът на во кодера се подава по-нататък към (FEC) кодираща схема за корекция на грешките (не е показано), в образеца примерно изпълнение въведената корекция на грешки в кодирането се прави в една комплексна сложна схема на кодиране. Цифровият кодиран сигнал излиза от схемата за базова честотна лента 220, за да бъде предаден към модулатор 222,

Предаващият модулатор 222 първо кодира walsli 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 процесот £16 осигурява информацията на FN последователността да се предаде към модулатор 222 и към приемници £10 и 212 за декодиране на повикването.

Изход от предаващия модулатор £22 се подава за предаване в схемата за контрол на мощността £06, сигналът за предаване на мощността се контролира чрез аналогоЕ сигнал за контрол по мощност, осигурен от приемник £04, Контролните битове, предадени чрез микриклетката под Формата на настройка се обработват чрез приемници за данни £10 и 212.

Командата за настройка на мощността се използува за контролния процесор 216 при установяване нивото на мощността при предаването от подвижния апарат, в отговор на тази команда, контролният процесор 216 генерира цифров сигнал за контрол на мощността, който се подава към схема 208, по-нататъшна информация върху взаимоотношенията на приемници 210, 212 и 214, контролния процесор 216 и предавателя по мощностен контрол 208, в съответствие с контрола по мощност, се дава в по-горе споменатата съвместно подадена патентна заявка, от предавателната схема за контрол по мощност 208 излиза модулиран сигнал, който се предава към схема 206 за усилване по мощност. Схемотехника 206 усилва и конвертира IF сигнал към RF честотата чрез смесване с изходния сигнал от честотен синтезайзер, който настройва сигнала към подходяща изходна честота, схемотехника 206 включва усилвател, който усилва мощността към крайното изходно ниво. Предназначения за предаване сигнал излиза от схема 206 към диплексер 202, Диплексер 202 свързва сигнала към антена 200 за предаване към микроклетката.

В зависимост от предаването чрез подвижния апарат, подвижния ползувателски аналогов звуков сигнал първо се пропуска през цифров вокодер, След това изходът от вокодера в последователност по-нататък сложно комплексно се кодира 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 на Функция на Walsh, кодерът се контролира чрез събиране на шест последователни двоични символи, изходи от комплексния FEC кодер, шестте двоични символи колективно определят коя от 64 възможни Walsh последователности ще бъде предадена, Последо73

вателността на Wai sb. е 64 бита дълга, Следователно, скоростта на чип на walsb трябва да бъде 9500, з^п, (1/5), 64 = 307200 Hz за 9600 bps скорост на предаване на данните,

В звеното подвижен апарат-към-микроклетка, общата къса PN последователност се използува за всички звукови носители в системата, когато кодираният адрес на потребителя е създаден, като се използува 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 дълги 32769 и са образувани като максимални от линеен преместващ регистър последователности, След това всеки от резултантните двоични сигнали двуфазно модулира квадратурата на носителя, Сумират се във Форма на композиран сигнал, пропускат се през лентов Филтър и се транслират към IF честотен изход. В образец на примерното изпълнение, една порция от процеса на Филтриране актуално се изпълнява от крайния импулсен Филтър (FIR) като цифрова /**“ Филтърна операция върху изхода на двоична последователност,

Изходът на модулатора след това се контролира по мощност чрез сигнали от цифровия контролен процесор и аналогов приемник, конвертиран към RF честота на работа чрез смесване с честотен синтезайзер, който настройва сигнала към подходящата изходна честота, и тогава се усилва към крайното изходно ниво. Предаденият сигнал след това преминава към диплексера и системата, в предавателния модулатор 222 на подвижния апарат, данните се подават в цифрова Форма от потребителската цифрова основна честотна схема към кодер, където в примерното изпълнение те се кодират комплексно, блоково и по Walsh,

Предаващият модулатор по-нататък включва PN генератор, който получава адреса на подвижния апарат като вход в определената изходна PN последователност. Този PN генератор генерира специфична 42 битова последователност, както беше дискутирано, към микроклетката. По-нататъшни атрибути на този PN генератор, които са общи за всички потребителски PN генератори и не са предварително дискутирани, са уптребата на техниката на маските при генерирането на изходната потребителска PN последователност, например, 42 битова маска се осигурява за онзи потребител, за който всеки бит от 42 битовата маска е обработен с изключващо ИЛИ на изходния бит от всеки регистър от сериите на преместващия регистър, който Формира PN генератора, Резултатите от маската и операцията на преместващия бит регистър изключващо ИЛИ, след това заедно се обработват с изключващо ИЛИ и Формират изхода на PN генератора, което се използува като потребителска PN последователност.

Предаващият модулатор 222 включва PN генератори, W които генерират PNj и PNq последователности, които се използуват от всички подвижни апарати. Тези ΡΝ последователности се използуват в примерното изпълнение като преместени на нула в комуникациите микроклетка-кьм-подвижен апарат,

В примерното изпълнение, звеното подвижен апарат-къмклетка използува скорост г = ι/з на комплексния код с ограничителна дължина И - 9, Генераторите за кода са Gj = 557 (осмично), g₂ = 653 (осмично) и Gj - 711 (осмично). Подобно на звеното клетка-към-подвижен апарат, тук се използува повторение на кода, за да се приспособят четирите различни скорости данни, така че вокодерът да произвежда серии на база та на го msec Фреймове, в противовес, при звеното микроклетка-към-подвижен апарат, повторените кодови символи не се предават по въздуха при по-ниски енергийни нива, Дори само един кодов символ от групата на повторение се предава с номинално ниво на мощността, В заключение, повторението на кода в образеца на примерното изпълнение е целесъобразно да се използува само когато се търси съвместимост на схемата за променлива скорост на данните във времеразделението и модулационната структура, както ще бъде показано в следващите параграфи.

Блоковото устройство за времеразделяне, разделящо на малки периоди от време £0 msec, точно един Фрейм на вокодера, се използува във звеното подвижен апарат-към-клетка. Броят на кодовите символи в го msec, позволяващо скорост на данните от 9600 bps и кодова скорост г = 1/3, е 576, параметрите N и в са както следва:N е равен на броя на редовете и В на броя на колоните от масива на времеразделянето. Те са зг и 18 респективно, кодовите символи са записани в масив в паметта по редове и се четат оттам по колони, модулационният Формат е 54 ортогонално сигнализиране, с други думи, разпределените по време кодови символи са групирани в групи по шест, за да се избере едно от 54 ортогонални Форми на вълната. 54 пъти ортогоналните Форми на вълната са същите Функции на Walsh, използувани като покрити последователности в звеното клетка-към-подвижен апарат.

Временният интервал за модулиране на данните е равен на 208. 33 jAsec, и към него се отнасят като към Walsh символен интервал, при 9800 bps, 208, зз yisec съответствува на 2 информационни бита и еквивалентно на 5 кодови символа при скорост на кодовите символи равна на 28800 sps. Интерва лът на Walsh символите е подразделен на 64 равни по дължина временни интервали, отнесени към Walsh чипове, всеки с продължителност 208, 33/84 = 3.25 jisec. Скоростта на Walsh чипа тогава е 1/3, 25 улзес = 307, 2 kHz, Тъй като PN скоростта на разнасяне е симетрична в двете връзки, т, е, 1, 2288 MHz, има точно 4 PN чипа за Walsh чип,

Тотално три PN генератора се използуват по трасето към звеното подвижен апарат-към-микроклетка, това са потребителският специфичен 42 битов PN генератор и чифт от 15 би тови I и Q канални PN генератори. Следвайки потребителските действия по разнасянето, сигналът е QPSK разнесен, както бе ше направено в звеното клетка-към-подвижен апарат. Обратно, в звеното клетка-към-подвижен апарат, където всеки сектор или клетка са идентифицирани чрез уникална последователност с дължина 2¹⁵, всички подвижни апарати използуват същите I и Q PN последователности. Тези PN последователности са нулево преместени последователности, използувани в звеното клетка-към-подвижен апарат, също отнесен към пилотните последователности.

Повторението на кода и скалиране на енергията се из ползуват в звеното микроклетка-към-подвижно звено, за да се усвоят променливите скорости, които се произвеждат от вокодера, Звеното подвижен апарат-към-микроклетка използува раз лични схеми, базирани на срив на трансмисията,

Вокодера произвежда четири различни скорости данни, т, е, 9600, 4800, 2400 и 1200 bps, на го msec Фреймове база, както при звеното клетка-към-подвижен апарат. Информационните битове са кодирани при скорост г = 1/3 комплексно кодиране и кодовите символи се повтарят 2, 4 и 8 пъти при три по-дълги скорости на данни, следователно, скоростта на сим

волните данни се пази константа на 26600 sps, следвайки кодера, кодовите символи се разпределят на блокове по време, които точно се разграничават по един Фрейм на кодера - 20 msec, Тотално 576 кодови символи се генерират всеки 20 msec чрез сложно комплексно кодиране, някои от които могат да бъдат повторени символи,

Фреймът на вокодера от 20 msec се подразделя на 16 слота, всеки о продължителност 1, 25 msec, нумерологията на звеното подвижен апарат е такава, че във всеки слот има 36 кодови символи при скорост 28600 sps или евентуално 6 Walsh символа при скорост 4600 sps. При скорост 1/2, т, е, 4600 bps, слотовете са групирани в 2 групи, всяка съдържаща 6 слота,

Подвижният апарат, трябва да бъде осигурен със сигнални атрибути, за да изпълни повикването към друг системен ползувател през местната клетка, в звеното подвижен апараткъм-микроклетка, ясна техника на достъп по слотове е т, нар, ALOHA, примерната скорост на бит на предаване по обратния канал е 4600 bps. Пакетът на дотъп до канала се състои от преамбюл (предхождаща информация), следван от същинската информация.

Дължината на преамбула в образеца на примерно изпълнение е цялочислено умножена на 20 msec фреймове и е параметър на сектора/клетката, който подвижният апарат получава в едно от съобщенията на пейджинг канала, Тъй като приемниците на клетката използуват преамбюли, за да разрешат закъсненията в разпространението, тази схема позволява дължината на преамбюла да варира на база радиуса на клетката. Потребителският PN код за канала за достъп е или преаранжиран или предаден към подвижния апарат по пейджинг канапа.

Модулацията е Фиксирана и постоянна за продължител- 78 ността на преамбюла, Ортогоналната Форма на вълната, използувана в преамбюла е Wo, т. е, функция на Walsh - всичко нули. Отбележете, че всички нулеви образци на входа на комплексния кодер генерират желаната Форма на вълната Wo,

Пакетът данни по канала за достъп може да се състои от една или най-малко от два 20 msec Фрейма, Кодирането, времеразделянето и модулацията на канала за достъп е точно същата както за звуковия канал при скорост 4800 bps, с из-

ключение на това, че предаването не е по същността си пакет от много данни и всички кодови символи се предават, В образеца примерно изпълнение, секторът/клетката изисква подвижните апарати да предават 40 msec преамбюли и типа на съобщението на канала за достъп изисква един Фрейм данни. Нека Lp да бъде броят на преамбюлните Фреймове, където к е броят на 20 msec, изтекли от предварително дефинирано начално време. Тогава на подвижните апарати е разрешено да инициализират предаване по канала за достъп само, когато равенство:

(И, Np + 2) : о е вярно,

В Съответствие с други комуникационни приложения може да е желателно да се реаранжират различни елементи от кодирането за корекция на грешките, ортогоналното последователно кодиране и PN кодирането с цел подобрено изпълнение на приложението.

При предишните описания на предпочитаните примерни изпълнения е осигурено това, че те да позволяват всеки квалифициран специалист в тази област да изработи, или да използува настоящото изобретение. Различни модификации към тези примерни изпълнения ще бъдат наистина очевидно лесни за онези, които са специалисти в тази сфера. Общите принципи, дефинирани тук, могат да бъдат приложени към други при79 мерни изпълнения, без използуването на изобретателски способности. Следователно, настоящото изобретение не е предназначено да бъде ограничено към примерните изпълнения, показани тук, но да бъде развито в най-широк обхват, съвместим с принципите и новаторските характеристики, изложени в този материал.

βο

Фигура 1

1Ξ Превключвател

Жичен телефон eoa-eon канали

CDMA контролер

EEA-EEN Вокодер звуков кодер

Ξ4 Приемо/предавател

Фигура Е от/към Приемник/Предавател

Фигура 3 от/към приемо/предавателя

Фигура 4

Еб Антена

100 Диплексер

10Е Аналогов приемник

110 Цифров приемник на данни

106 Цифров приемник на данни

104 търсещ приемник

108 Декодер

11Ξ Предаващ модулатор

ЕЕА Вокодер - Звуков кодер

118 Предаващ усилвател по мощност

118 Суматор

114 Контрол по предавана мощност

Контролер

ΙΞΟ Пилот/контролен канален приемник модулатор & контрол по предавана мощност

Фигура 5

200 Антена гог Диплексер

204 Аналогов приемник

206 Усилвател по предавана мощност

205 Контрол по мощността на предаване

222 Предаващ модулатор

216 Контролен процесор

220 Потребителска цифрова основна честотна лента

215	Суматор/Декодер	за	разнасяне
210	Цифров	приемник	на	данни
212	Цифров	приемник	на	данни
214	Търсещ	приемник

• ·

Claims (18)

1. ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИ

   1, В комуникационната система за паралелен достъп с цифрово разделяне по код (CDMA), в която системните потребители обменят информационни сигнали с други системни потребители през базова станция, която използува CDMA комуникационни сигнали, упоменатата базова станция притежава антенна система, характеризираща се с това, че съдържа:

   - множество пространствено отдалечени настрани антени:

   - средства за разпределение на сигнала, които свързват CDMA комуникационните сигнали между базовата станция и споменатите антени;

   - средства за осъществяване закъснение на сигнала, оперативно свързани към споменатите антени и споменатите средства за разпределение на сигнала. Средствата за закъснение служат за осигуряване на предварително определено закъснение на упоменатите CDMA комуникационни сигнали, Средствата за закъснение са свързани между така указаната базова станция и указаните антени.
2. 2, В системата, съгласно Претенция 1, упоменатите средства за разпределение на сигнала съдържат кабели, серийно свързващи споменатите антени и осъществяващи вътрешната връзка между първата от упоменатите антени към така наречената базова станция,
3. 3, В системата, съгласно Претенция 2, комуникационните CDMA сигнали са генерирани чрез разнесено спектрално модулиране на упоменатите информационни сигнали в съответствие с псевдослучаен разнесен шумов код (FN), този код съдържа предварително определена последователност от двоични кодови по- ··»· ··· ·· · ·« · ····· · · · е. ······· ··· · — Ч — ··· ♦··· ··· • · · · следователности, всяка ат които е с предварително определено времетраене, Е системата, съгласно Претенция 2, упоменатите средства за закъснение съдържат множество от елементи за закъснение, разположени в упоменатия свързващ кабел между ДЕе съседни антени, всеки елемент за закъснение осигурява закъснение на упоменатите CDMA комуникационни сигнали по ред, осигуряващ приемането на сигнал по времетраене равен поне на една псевдослучайна последователност,
4. 4, Система, съгласно Претенция 1, в която всяка от упоменатите антени има предварително определена схема на действие спрямо другите антени, разположени по образец, така че да исигуряват припокриване на зоните,
5. 5, Система, съгласно Претенция 4, в която упоменатите антени са разположени по същество да образуват припокриващ се модел,

   5, Система, съгласно претенция 1, в която упоменатите средства за разпределение на сигнала се характеризират с това, че съдържат:

   - локална антена, електрически свързана към базовата станция; и

   - множество отдалечени антени, електромагнитно свързани с упоменатата локална антена, като при това локалната антена е свързана съответно към всяка една от упоменатите отдалечени антени,
6. 7, в системата, съгласно претенция б, упоменатите CDMA комуникационни сигнали са генерирани чрез разнесено спектрално модулирано на споменатите информационни сигнали в съответствие с псевдослучаен шумов разнесен код (FN), състоящ се от предварително определена последователност от двоични кодови думи, всяка от които с предварително дефинирана iJ · · · ·· ·· ·· ··· · ··· ···· · · · • · продължителност, и в която система указаните средства за закъснение съдържат множество от елементи за закъснение, всеки от които е разположен между една от съответните упоменати антени и отдалечените антени. Всеки елемент за закъснение осигурява закъснение на споменатите CDMA комуникационни сигнали по ред, осигуряващ по времетраене приемането най-малко поне на една псевдослучайна кодова последователност, в, система, съгласно Претенция 5, където всяка една от упоменатите- антени има предварително определена антенна схема спямо упоменатите антени, разположени по припокриващ »ш>· се образец на зоните,
7. 9, Система, съгласно Претенция 8, където упоменатите антени са разположени по съществено припокриващ се модел,
8. 10. В комуникационна система, в която системните потребители комуникират през базова станция с отдалечени системни ползватели и упоменатите отдалечени системни ползватели комуникират през упоменатата базова станция с радиовръзка, упоменатата базова станция се характеризира с това, че съдържа:

   ^!**· - комуникационни терминални средства за приемане и разнесено спектрално модулирано на информационните сигнали на системните ползватели; и

   - антенни средства за приемане на упоменатия разнесено спектрално модулиран информационен сигнал на системния потребител и за осигуряване на многократни паралелни направления на упоменатия разнесено спектрално модулиран информационен сигнал на системния ползвател при предварително определено време закъснение помежду им един спрямо друг,
9. 11, Система, гласно Претенция ιυ, където упоменати···· ··· ·· · ·· « ····· · · · • · · · · ·· ·· ··· · J— ·«· ··· ··· те антенни средства се характеризират с това, че:

   - съдържат множество пространствено отдалечени антени;

   - съдържат средства за разпределяне на сигнала, които свързват упоменатия разнесено спектрално модулиран информационен сигнал на системния потребител в посока от упоменатите терминални средства за комуникация към всяка от упоменатите антени; и

   - съдържат средства за закъснение, оперативно свър-

   W зани към упоменатите антени и упоменатите средства за разпределение на сигнала, които средства за закъснение осигуряват различно предварително определено закъснение на упоменатия разнесено спектрално модулиран информационен сигнал на системния потребител, като при това са свързани чрез упоменатите средства за разпределение на сигнала към всяка от упоменатите антени,
10. 12, В системата съгласно Претенция 11, в упоменатата система за разнесено спектрално модулиране, упоменатия разнесено спектрално модулиран информационен сигнал на системния потребител се генерира чрез директно последователно разнесено спектрално модулиране на упоменатия информационен сигнал на системния ползвател с псевдослучайно разнесено шумово кодиране (PN), което се характеризира с това, че съдържа предварително определена последователност от двоични кодови думи, всяка от които е с предварително дефинирано кодово времетраене,
11. 13, Системата, съгласно Претенция 12, в която упоменатите средства за закъснение се характеризират с това, че съдържат множество от елементи за закъснение, всеки един от ко- ···· ··· ··* ·· · ····· · ·· • · ······ .....

    — t> — ··· · · · · · ·· ито е оперативно свързан респективно към една от упоменатите антени. Всеки елемент за закъснение осигурява респективно закъснение в упоменатия разнесено спектрално модулиран информационен сигнал на системния потребител и то по ред, така че разликата във всяко закъснение да е най-малко равна на времетраенето на една псевдослучайна кодова дума,
12. 14, В комуникационната система, съгласно Претенция 10, упоменатите отдалечени системни ползватели комуникират с упоменатите системни ползватели и други отдалечени системни f** ползватели през упоменатата базова станция чрез предавани

    W' разнесено спектрално модулирани информационни сигнали на системния ползвател към упоменатата базова станция за трансфер към желаните приемащи системни ползватели и отдалечени системни ползватели. Упоменатите антенни средства по-нататък изпълняват многократно паралелно събиране на предавания разнесено спектрално модулиран информационен сигнал на системния потребител, осигуряват всяко едно такова паралелно събиране на упоменатия разнесено спектрално модулиран информационен сигнал на отдалечения системен потребител да бъде с предварително определен офсет по време спрямо другите и осигуряват всеки от тези офсети по време да бъде за един от упоменатите разнесено спектрално модулиран информационен сигнал на отдалечения потребител в посока към комуникационните терминални средства,
13. 15, В комуникационната система, съгласно Претенция 11, споменатите системни ползватели комуникират със системните потребители и други отдалечени системни потребители през упоменатата базова станция като разнесено спектрално модулирания информационен сигнал на отдалечения потребител се предава към упоменатата базова станция за трансфер към желаните системни • · • · · · • · · · ·· • ···· · ·* • ·· · · ···· • · · ·· · · потребители-получатели и към отдалечените потребители. Упоменатите антенни средства събират предадения на отдалечения системен потребител разнесено спектрално модулиран системнопотребителски информационен сигнал. Упоменатите средства за разпределение служат за свързване на събрания от упоменатите антени разнесено спектрално модулиран информационен сигнал на отдалечения системен потребител към упоменатите комуникационни терминални средства. Упоменатите средства за закъснение осигуряват щото всяка антена, събрала разнесено спектрално модулирания информационен сигнал на отдалечения системен потребител да го предаде към терминалните комуникационни средства с един предварително определен офсет по време спрямо другите сигнали, което се осигурява от така наречените средства за разпределение на сигнала,

    1б. Локална комуникационна система за осъществяване на комуникация от информационни сигнали между потребители от така нараречената локална комуникационна система и между ползватели от така наречената комуникационна система с потребители от външната мрежа, в която определени потребители от упоменатата локална комуникационна система използуват отдалечени терминали, за да комуникират вътре в споменатата локална комуникационна система посредством радиовръзка с базова станция, използувайки сигнали с паралелен достъп, разделени по код . Така упоменатата система се характеризира с това, че съдържа:

    - мрежа за персонално повикване (РВХ)

    - базова станция, свързана към така наречената РВХ, характеризираща се с това, че съдържа:

    - терминални средства за комуникация за приемане и директно последователно разнесено • · · · · · • · • · ···· · · · ·· · ·· · ····· · · · q ·· · · ·....... · спектрално модулиране на информационния сигнал, предназначен за приемащия отдалечен терминален потребител, сигналът е модулиран е псевдослучаен разнесен шумов код (ΡΝ), съдържащ предварително определена последователност от двоични кодови думи, всяка от които последователности е с предварително определено времетраене на кодовата дума; и

    - антенни средства за приемане на упоменатия разнесено спектрално модулиран информационен сигнал, осигуряващи паралелни направления на упоменатия спектрално разнесен модулиран информационен сигнал с всяко едно направление на упоменатия спектрално разнесен модулиран информационен сигнал, и то със закъснения във времето по отношение един спрямо друг най-малко с времетраене равно на една псевдослучайна кодова дума,
14. 17, Система, съгласно Претенция 1б, в която антенните .J#*»·

    Ч·* средства се характеризират с това, че съдържат:

    - множество от пространствено отдалечени настрани антени;

    - средства за закъснение които свързват упоменатия разнесено спектрално модулиран информационен сигнал от упоменатите комуникационни терминални средства към всяка от упоменатите антени; и

    - средства за закъснение, оперативно свързани към упоменатите антени и упоменатите средства за разпределение на сигнала за осигуряване на нарастващо, от порядъка на времетраенето на една псевдо случай• · • · · · на кодова дума, време за закъснение на упоменатия разнесено спектрално модулиран информационен сигнал, които средства за .къснение са свързани чрез упоменатите средства за разпределение на сигнала към всяка от упоменатите антени,
15. 18. В комуникационната система, съгласно Претенция 17, упоменатата РВХ е свързана към упоменатата външна мрежа и мрежата.

    от локални потребители в упоменатата локална комуникационна система.
16. 19, В комуникационната система, съгласно Претенция 18, упоменатите отдалечени терминални потребители комуникират с упоменатите потребители на външната мрежа, упоменатите локални потребители от локалната комуникационна система и други отдалечени терминални потребители от упоменатата локална комуникационна система през упоменатата базова станция чрез предаваните разнесено спектрално модулирани информационни игнали на отдалечения терминален потребител към упоменатата базова станция за трансфер към желаните приемащи потребители, упоменатите антени, събират разнесено спектралнс модулирания информационен сигнал на отдалечения терминален потребител.

    Упоменатите средства за разпределение на сигнала свързват упоменатите събрани разнесено спектралнс м одулирани ин Формационни сигнали на отдалечения терминален натите антени към упоменатите терминални информационни средства.

    ^едствата за закъснение.

    антената разнесено спектрално модулиран информационен сигнал от отдалечения терминален потребител един предварително определен офсет по време по отношение спрямо друг сигнал, както е осигурено от упоменатите средства за разпределение, да се предаде към упоменатите терминални средства за комуни • · · · · · кация,
17. 20. В комуникационната система информационните сигнали, предназначени за трансфер към терминалните приемници, се предават от терминалите-предаватели като комуникационни сигнали с паралелен достъп, разделени по цифров код (CDMA).

    В упоменатата комуникационна система, споменатите терминалиприемници при приемането на многолъчевото разпространение на всеки предаден CDMA комуникационен сигнал, изискват минимална предварително дефинирана разлика във времето между многолъчевото разпространение на всеки предаден CDMA комуникационен сигнал, получен от тях за демодулация, така че да се осигурят упоменатите информационни сигнали, предназначени за терминала-приемник. В упоменатата комуникационна система е създаден метод за многолъчево разпространение на предадените CDMA сигнали, като всяко многолъчево разпространение е такова, че при приемането в терминала-приемник се осигурява поне упоменатата минимална предварително дефинирана разлика във времето на сигналите по отношение един спрямо друг, Упоменатия метод се характеризира с това, че съдържа следните стъпки:

    - осигурява множество пространствено отдалечени в страни антени;

    - осигурява от упоменатия терминал-предавател CDMA комуникационен сигнал към всяка от упоменатите антени; и

    - осигурява различно предварително дефинирано закъснение на упоменатия CDMA комуникационен сигнал, както и осигурява сигнала към всяка от упоменатите антени
18. 21, В системата, съгласно претенция 20, упоменатите CDMA комуникационни сигнали се генерират в упоменатите тер- минали-предаватели посредством рзнесено спектрално модулирано на упоменатите информационни сигнали в съответствие с разнесен псевдошумов код (PN), състоящ се от предварително дефинирана двоична кодова продължителност, от където следваща стъпка е осигуряване на упоменатите различни предварително определени закъснения в упоменатия CDMA комуникационен сигнал, като към всяка от упоменатите антени всяко закъснение се осигурява така, че да е различно едно от друго по такъв ред, че да е равно най-малко поне на продължителността на една псевдослучайна кодова дума.