FI107094B

FI107094B - Menetelmä päivittää koodigeneraattorin lineaarinen palautesiirtorekisteri

Info

Publication number: FI107094B
Application number: FI991073A
Authority: FI
Inventors: Esko Nieminen
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 1999-05-10
Publication date: 2001-05-31
Also published as: EP1055996A2; CN1175578C; US6665692B1; FI991073A0; DE60038846D1; FI991073A; EP1055996B1; CN1273460A; EP1055996A3; JP2000332728A; JP4510219B2

Description

107094

Menetelmä päivittää koodigeneraattorin lineaarinen palaute-siirtorekisteri

Keksinnön ala

Keksinnön kohteina ovat menetelmät päivittää koodigeneraattorin li-5 neaarinen palautesiirtorekisteri (Linear Feedback Shift Register), ja menetelmiä käyttävät koodigeneraattorit. Koodilla tarkoitetaan esimerkiksi radiojärjestelmässä käytettävää pseudokohinasekvenssiä (pseudo-noise sequence), esimerkiksi koodijakoista monikäyttömenetelmää (Code Division Multiple Access, CDMA) käyttävän radiojärjestelmän hajotuskoodia (spreading code), sekoitus-10 koodia (scrambling code), tai jotakin muuta koodia, esimerkiksi salausjärjestelmässä käytettävää koodia.

Keksinnön tausta

Koodijakoista monikäyttömenetelmää käyttävissä radiojärjestelmissä radioresurssi jaetaan useiden eri käyttäjien kesken koodijakoisesti. Kunkin 15 käyttäjän hyötykuorma levitetään laajalle taajuuskaistalle, esimerkiksi viiden megahertsin taajuuskaistalle, kertomalla hyötykuorma hajotuskoodilla. Vastaanotin pystyy erottamaan haluamansa signaalin kertomalla vastaanotetun signaalin levitykseen käytetyllä hajotuskoodilla. Hajotuskoodin osia nimitetään chipeiksi, jotka ovat itse asiassa bittejä. Chipin arvoa voidaan merkitä nollalla 20 ja ykkösellä, tai reaalilukuina ykkösellä ja miinusykkösellä. Chippinopeus on tyypillisesti huomattavasti, esimerkiksi yli sata kertaa, nopeampi kuin hyöty-kuormanopeus.

• ·

Hajotuskoodien lisäksi voidaan käyttää ns. sekoituskoodeja, joilla ei välttämättä enää levitetä signaalia, vaan sekoitetaan levitetyn signaalin bitit 25 kertomalla kukin signaalin bitti vastaavalla sekoituskoodin bitillä. Sekoituskoo-dit voivat olla erittäin pitkiä, esimerkiksi 241-1 chipin pituisia.

Käytetyt hajotuskoodit ovat yleensä keskenään mahdollisimman or-togonaalisia. Hajotuskoodeja saadaan esimerkiksi Hadamard-matriisista. Ha-damard-matriisi Mn on n x n -matriisi (n on parillinen kokonaisluku), muodostet-30 tuna nollista ja ykkösistä siten, että mikä tahansa matriisin rivi poikkeaa mistä tahansa matriisin toisesta rivistä täsmälleen n/2 -positiossa. Matriisin yksi rivi sisältää siten pelkkiä nollia, ja muut rivit puolet nollia ja puolet ykkösiä. Kun n=2 saadaan Hadamard-matriisiksi: Γο oi M’=[o ,J <1> 2 107094

Hadamard-matriisista Mn saadaan Hadamard-matriisi M2n seuraa-valla relaatiolla: \Mn Ml M» = * B. <2) L n n j jossa matriisi Mn tarkoittaa matriisin Mn komplementtia, eli nollat 5 on korvattu ykkösillä ja ykköset nollilla. Siten matriisista 1 saadaan: Γ0 0 0 0' 0 10 1 “·- 0 0 1 1 (3) 0 110

Edelleen matriisista 3 saadaan: '0 0 0 0 0 0 0 0' 0 10 10 10 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 110 0 110

Ms ~000011 1 1 W

0 10 110 10 0 0 11110 0 01101001 10 Mikäli edelläkuvatuissa Hadamard-matriiseissa mahdollisia ele menttejä, siis nollia ja ykkösiä, kuvataan ykkösillä ja miinusykkösillä, niin silloin Hadamard-matriisin rivit ovat keskenään ortogonaalisia. Arvot voitaisiin myös haluttaessa invertoida, eli vaihtaa nollat ykkösiksi ja ykköset nolliksi, mutta se ei muuta matriisin ominaisuuksia. Esimerkiksi matriisi 1 voitaisiin siis esittää 15 myös muodoissa: Γ1 il Π Γ M’ll o) M*=[i -1.

Kukin matriisin rivi muodostaa yhden hajotuskoodin. Hajotuskoodin pituus vaihtelee halutun hajotustekijän (spreading factor) mukaisesti. Hajotus- • koodit voidaan numeroida esimerkiksi siten, että ilmoitetaan hajotuskoodin 20 koodiluokka ja sen järjestysnumero kyseisessä koodiluokassa. Koodiluokka voidaan ratkaista yhtälöstä: kaksi potenssiin koodiluokka on yhtäkuin hajotus-koodin pituus, eli koodiluokka on hajotuskoodin kaksikantainen logaritmi. Siten esimerkiksi matriisissa 4 on seuraavat hajotuskoodit (alaindeksi kuvaa koodi-luokkaa ja suluissa on järjestysnumero): * 3 107094 SPREADINGCODE3(OHO,Ο,Ο,Ο,Ο,Ο,Ο,Ο} SPREADI NGCODE3(1 )==(0,1,0,1,0,1,0,1} SPREADINGCODE3(2)={0,0,1,1,0,0,1,1} SPREADINGCODE3(3)={0,1,1,0,0,1,1,0} 5 SPREADI NGCODE3(4)={0,0,0,0,1,1,1,1} SPREADI NGCODE3(5)={0,1,0,1,1,0,1,0} SPREADINGCODE3(6)={0,0,1,1,1,1,0,0} SPREADINGCODE3(7)={0,1,1,0,1,0,0,1}

Tunnetun tekniikan mukaisesti kaikki lyhyet hajotuskoodit tallenne-10 taan lähetinvastaanottimen muistiin. Esimerkiksi koodiluokan 8 koodille tämä tarkoittaa että 256 erilaista 256 chipin mittaista koodia tallennetaan muistiin, eli muistintarve on 256 x 256 bittiä eli yhteensä 65536 bittiä. Lyhyemmät hajotus-koodit voidaan generoida tallennetuista pitkistä koodeista, jolloin alempien koodiluokkien hajotuskoodeja ei tarvitse erikseen tallentaa.

15 Hajotuskoodit voivat olla huomattavan pitkiä, esimerkiksi 241-1 chi pin pituisia. Tekninen ongelma on tällöin kyetä muodostamaan kyseistä koodia reaaliajassa, sillä tyypillisesti käytetään samaa sekvenssiä, mutta eri lähettimet käyttävät sitä eri vaiheissa. Ideaalisesti muodostettava koodisekvenssi olisi täysin satunnainen, mutta tämä ei ole käytännöllistä, koska sekä lähettimen et-20 tä vastaanottimen on kyettävä muodostamaan käytettävä koodisekvenssi ja vieläpä samalla ajoituksella eli vaiheella.

Koodin muodostus suoritetaan koodigeneraattorilla, esimerkiksi lineaarista palautesiirtorekisteriä käyttävällä koodigeneraattorilla. Julkaisussa WO 96/36137 kuvataan lineaarinen palautesiirtorekisteri, jolla generoidaan 25 koodina käytettäväksi pseudokohinasekvenssiksi ns. m-sekvenssi (maximal length sequence), joka alkaa uudestaan alusta 2N-1 jakson kuluessa, jossa N on palautesiirtorekisterin elementtien lukumäärä. Lineaarisissa palautesiirtore-kistereissä tiedetään aina lähtötila, mutta ongelmana on suorittaa hyppy tunnetusta lähtötilasta tunnetun etäisyyden päässä olevaan tuntemattomaan uu-30 teen kohdetilaan. Kyseisessä julkaisussa kuvatussa ratkaisussa on tallennettu kutakin hyppyä, tai ainakin kutakin kakkosen potenssia vastaavan hypyn muunnosmatriisi, jossa muunnosmatriisissa kerrotaan, miten lähtötilan kutakin elementtiä on muunnettava, jotta saadaan kohdetilan elementit. Siten esimerkiksi 241-1 chipin pituiselle hajotuskoodille on tallennettu 41 x 41 x 41 (kakko-35 sen eri potenssien lukumäärä x palautesiirtorekisterin elementtien lukumäärä x palautesiirtorekisterin pituus) bittiä, eli yhteensä 68921 bittiä.

107094 4

Julkaisussa US 5 835 528 esitetään miten palautesiirtorekisteri päivitetään jostakin tunnetusta nykytilasta tunnetun etäisyyden päässä olevaan uuteen tilaan. Ratkaisun mukaisesti tallennetaan etukäteen laskettuja tiloja, joiden avulla päivitykset tehdään. Ratkaisu vaatii muistia etukäteen laskettujen 5 tilojen tallentamiseen, ja päivitykset voidaan tehdä vain näiden tilojen määräämien etäisyyksien päässä oleviin tiloihin.

Keksinnön lyhyt selostus

Keksinnön tavoitteena on kehittää menetelmä lineaarisen palaute-siirtorekisterin päivittämiseksi siten, että menetelmä käyttää vain vähän muistia 10 ja on laskentatehokas. Tämä saavutetaan seuraavaksi esitettävällä menetelmällä. Kyseessä on menetelmä päivittää koodigeneraattorin Galois-tyypin lineaarinen palautesiirtorekisteri ykköstilasta tunnetun etäisyyden päässä olevaan kohdetilaan. Menetelmässä: muodostetaan etäisyyttä kuvaava etäisyysbinääri-luku; muodostetaan etäisyysbinääriluvun bittien lukumäärää kuvaava laskuri; 15 alustetaan tilapäistila ykköstilalla; toistetaan niin kauan kun laskurin arvo on suurempi kuin nolla: suoritetaan Gälois-kunnan kertolasku tilapäistilan itsensä kesken; jos laskurin osoittama etäisyysbinääriluvun bitti on arvoltaan yksi, niin siirretään tilapäistila nykyistä tilapäistilaa seuraavaan tilaan; ja vähennetään laskurin arvoa yhdellä; lopuksi laskurin saatua arvon nolla asetetaan kohdeti-20 läksi tilapäistila.

Keksinnön kohteena on lisäksi menetelmä päivittää koodigeneraattorin Galois-tyypin lineaarinen palautesiirtorekisteri tunnetusta nykytilasta tunnetun etäisyyden päässä olevaan uuteen tilaan. Menetelmässä: muodostetaan etäisyyttä kuvaava etäisyysbinääriluku; muodostetaan etäisyysbinääriluvun bit-25 tien lukumäärää kuvaava laskuri; alustetaan tilapäistila ykköstilalla; toistetaan niin kauan kun laskurin arvo on suurempi kuin nolla: suoritetaan Galois-kun-nan kertolasku tilapäistilan itsensä kesken; jos laskurin osoittama etäisyysbinääriluvun bitti on arvoltaan yksi, niin siirretään tilapäistila nykyistä tilapäistilaa seuraavaan tilaan; ja vähennetään laskurin arvoa yhdellä; lopuksi laskurin 30 saatua arvon nolla suoritetaan Galois-kunnan kertolasku tilapäistilan ja nykytilan kesken, ja asetetaan uudeksi tilaksi mainitun kertolaskun tuloksena saatu tila.

Keksinnön kohteena on vielä menetelmä päivittää koodigeneraattorin Fibonacci-tyypin lineaarinen palautesiirtorekisteri tunnetusta nykytilasta tun-35 netun etäisyyden päässä olevaan uuteen tilaan. Menetelmässä: muodostetaan • * etäisyyttä kuvaava etäisyysbinääriluku; muodostetaan etäisyysbinääriluvun bit- 107094 5 tien lukumäärää kuvaava laskuri; alustetaan Galois-tyypin tilapäisillä ykköstlialla; toistetaan niin kauan kun laskurin arvo on suurempi kuin nolla: suoritetaan Galois-kunnan kertolasku tilapäistilan itsensä kesken; jos laskurin osoittama etäisyysbinääriluvun bitti on arvoltaan yksi, niin siirretään tilapäistila nykyistä ti-5 lapäistilaa seuraavaan tilaan; ja vähennetään laskurin arvoa yhdellä; lopuksi laskurin saatua arvon nolla suoritetaan Galois-kunnan kertolasku Galois-tyypin tilapäistilan ja Fibonacci-tyypin nykytilan kesken, ja asetetaan Fibonacci-tyypin uudeksi tilaksi mainitun kertolaskun tuloksena saatu tila.

Keksinnön kohteena on myös radiojärjestelmän koodigeneraattori, 10 joka käsittää; välineet muodostaa Galois-tyypin lineaarisen palautesiirtorekis-terin ykköstilasta tunnetun etäisyyden päässä olevaan kohdetilaan määrättyä etäisyyttä kuvaava etäisyysbinääriluku; välineet muodostaa etäisyysbinääriluvun bittien lukumäärää kuvaava laskuri; välineet alustaa tilapäistila ykköstilalla; välineet toistaa seuraavien välineiden toimintaa niin kauan kun laskurin arvo 15 on suurempi kuin nolla: välineet suorittaa Galois-kunnan kertolasku tilapäistilan itsensä kesken; välineet siirtää tilapäistila nykyistä tilapäistilaa seuraavaan tilaan, jos laskurin osoittama etäisyysbinääriluvun bitti on arvoltaan yksi; ja välineet vähentää laskurin arvoa yhdellä; välineet asettaa lopuksi kohdetilaksi tilapäistila laskurin saatua arvon nolla.

20 Keksinnön kohteena on edelleen radiojärjestelmän koodigeneraat tori, joka käsittää: välineet muodostaa Galois-tyypin lineaarisen palautesiirtore-kisterin tunnetusta nykytilasta tunnetun etäisyyden päässä olevaan uuteen tilaan määrättyä etäisyyttä kuvaava etäisyysbinääriluku; välineet muodostaa etäisyysbinääriluvun bittien lukumäärää kuvaava laskuri; välineet alustaa tila-* 25 päistila ykköstilalla; välineet toistaa seuraavien välineiden toimintaa niin kauan kun laskurin arvo on suurempi kuin nolla: välineet suorittaa Galois-kunnan kertolasku tilapäistilan itsensä kesken; välineet siirtää tilapäistila nykyistä tilapäistilaa seuraavaan tilaan, jos laskurin osoittama etäisyysbinääriluvun bitti on arvoltaan yksi; ja välineet vähentää laskurin arvoa yhdellä; välineet suorittaa Ga-30 lois-kunnan kertolasku tilapäistilan ja nykytilan kesken ja asettaa uudeksi tilak-si mainitun kertolaskun tuloksena saatu tila, laskurin saatua arvon nolla.

Keksinnön kohteena on vielä radiojärjestelmän koodigeneraattori, joka käsittää: välineet muodostaa Fibonacci-tyypin lineaarisen palautesiirtore-kisterin tunnetusta nykytilasta tunnetun etäisyyden päässä olevaan uuteen ti-35 laan määrättyä etäisyyttä kuvaava etäisyysbinääriluku; välineet muodostaa etäisyysbinääriluvun bittien lukumäärää kuvaava laskuri; välineet alustaa Ga- 107094 6 lois-tyypin tilapäistila ykköstilalla; välineet toistaa seuraavien välineiden toimintaa niin kauan kun laskurin arvo on suurempi kuin nolla: välineet suorittaa Ga-lois-kunnan kertolasku tilapäistilan itsensä kesken; välineet siirtää tilapäistila nykyistä tilapäistilaa seuraavaan tilaan, jos laskurin osoittama etäisyysbinääri-5 luvun bitti on arvoltaan yksi; ja välineet vähentää laskurin arvoa yhdellä; välineet suorittaa Galois-kunnan kertolasku Galois-tyypin tilapäistilan ja Fibonacci-tyypin nykytilan kesken ja asettaa Fibonacci-tyypin uudeksi tilaksi mainitun kertolaskun tuloksena saatu tila, laskurin saatua arvon nolla.

Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patentti-10 vaatimusten kohteena.

Keksintö perustuu siihen, että sovelletaan Galois-kunnan matemaattisia ominaisuuksia palautesiirtorekisterien käsittelyyn laskentatehokkaal-la tavalla, ja otetaan erityyppisten palautesiirtorekisterien väliset yhteydet huomioon.

15 Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista:

Kuviot 1A ja 1B esittävät esimerkkiä matkapuhelinjärjestelmästä;

Kuvio 2A esittää esimerkkiä matkapuhelinjärjestelmän lähettimen ja 20 vastaanottimen rakenteesta;

Kuvio 2B esittää lähettimessä ja vastaanotossa suoritettavaa hajo-tuskoodin käsittelyä;

Kuvio 2C kuvaa esimerkkiä yksinkertaisesta Galois-tyypin lineaari- • · • v sesta palautesiirtorekisteristä; 25 Kuvio 2D kuvaa esimerkkiä yksinkertaisesta Fibonacci-tyypin line aarisesta palautesiirtorekisteristä;

Kuvio 3A on vuokaavio esittäen menetelmää päivittää koodigene-raattorin lineaarinen palautesiirtorekisteri ykköstilasta kohdetilaan;

Kuvio 3B on vuokaavio esittäen menetelmää päivittää koodigene-30 raattorin lineaarinen palautesiirtorekisteri nykytilasta uuteen tilaan;

Kuvio 3C on vuokaavio esittäen toteutusesimerkkiä Galois-kunnan kertolaskusta;

Kuvio 3D on vuokaavio esittäen Galois-kunnan kertolaskua Fibonacci-tyypin tilan ja Galois-tyypin tilan kesken; 35 Kuvio 4A esittää kuvion 2C palautesiirtorekisterin mahdollisia tiloja;

Kuvio 4B esittää esimerkkiä kuvion 3A menetelmän suorittamisesta; 107094 7

Kuvio 4C esittää esimerkkiä kuvion 3B menetelmän suorittamisesta käyttäen kuviossa 3C kuvattua Galois-kunnan kertolaskua;

Kuvio 4D esittää sekä kuvion 2C Galois-tyypin lineaarisen palaute-siirtorekisterin tilat että kuvion 2D Fibonacci-tyypin lineaarisen palautesiirtore-5 kisterin tilat;

Kuvio 4E esittää esimerkkiä Galois-kunnan kertolaskun suorittamisesta Fibonacci-tyypin ja Galois-tyypin tilojen kesken.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Keksintöä voidaan käyttää lineaarisia palautesiirtorekistereitä eri- 10 laisten koodien generointiin käyttävissä puhelinjärjestelmissä, esimerkiksi koo-dijakoista monikäyttömenetelmää (CDMA) käyttävissä matkapuhelinjärjestelmissä. Esimerkeissä kuvataan keksinnön käyttöä universaalissa matkapuhelinjärjestelmässä (Universal Mobile Telephone System, UMTS) keksintöä siihen kuitenkaan rajoittamatta.

15 Viitaten kuvioihin 1A ja 1B selostetaan universaalin matkapuhelin järjestelmän rakenne. Kuvio 1B sisältää vain keksinnön selittämisen kannalta oleelliset lohkot, mutta alan ammattilaiselle on selvää, että tavanomaiseen matkapuhelinjärjestelmään sisältyy lisäksi muitakin toimintoja ja rakenteita, joiden tarkempi selittäminen ei tässä ole tarpeen. Matkapuhelinjärjestelmän pää- 20 osat ovat ydinverkko (core network) CN, universaalin matkapuhelinjärjestelmän maanpäällinen radioliittymäverkko (UMTS terrestrial radio access network) UTRAN ja tilaajapäätelaite (user equipment) UE. CN:n ja UTRAN:in välinen rajapinta on nimeltään lu, ja UTRAN:in ja UE:n välinen ilmarajapinta on ni-1 ' meltään Uu.

25 UTRAN muodostuu radioverkkoalijärjestelmistä (radio network sub system) RNS. RNS:ien välinen rajapinta on nimeltään lur. RNS muodostuu ra-dioverkkokontrollerista (radio network controller) RNC ja yhdestä tai useammasta B-solmusta (node B) B. RNC:n ja B:n välinen rajapinta on nimeltään lub. B-solmun kuuluvuusaluetta eli solua merkitään kuviossa 1B C:llä.

30 Kuviossa 1A esitetty kuvaus on hyvin abstrakti, joten sitä selvenne tään kuviossa 1B esittämällä mikä GSM-järjestelmän osa suunnilleen vastaa mitäkin UMTS:in osaa. On huomattava, että esitetty kuvaus ei ole mitenkään sitova, vaan suuntaa antava, sillä UMTS.in eri osien vastuut ja toiminnot ovat vielä suunnittelun alla.

35 Kuviossa 1B esitetään pakettisiirron suorittaminen Internet-verkon 102 välityksellä matkapuhelinjärjestelmään liittyvästä tietokoneesta 100 tilaaja- 107094 8 päätelaitteeseen UE liitettyyn kannettavaan tietokoneeseen 122. Tilaajapääte-iaite UE voi olla esimerkiksi kiinteästi sijoitettu, ajoneuvoon sijoitettu tai kannettava mukana pidettävä päätelaite. Radioverkon infrastruktuuri UTRAN muodostuu radioverkkoaiijärjestelmistä RNS eli tukiasemajärjestelmistä. Radio-5 verkkoalijärjestelmä RNS muodostuu radioverkkokontrollerista RNC eli tukiasemaohjaimesta ja sen ohjauksessa olevasta ainakin yhdestä B-solmusta B eli tukiasemasta.

B-solmussa B on multiplekseri 114, lähetinvastaanottimia 116, ja ohjausyksikkö 118, joka ohjaa lähetinvastaanottimien 114 ja multiplekserin 10 116 toimintaa. Multiplekserillä 116 sijoitetaan useiden lähetinvastaanottimien 114 käyttämät liikenne- ja ohjauskanavat siirtoyhteydelle lub.

B-solmun B lähetinvastaanottimista 114 on yhteys antenniyksikköön 120, jolla toteutetaan kaksisuuntainen radioyhteys Uu tilaajapäätelaitteeseen UE. Kaksisuuntaisessa radioyhteydessä Uu siirrettävien kehysten rakenne on 15 tarkasti määritelty.

Radioverkkokontrolleri RNC käsittää ryhmäkytkentäkentän 110 ja ohjausyksikön 112. Ryhmäkytkentäkenttää 110 käytetään puheen ja datan kytkentään sekä yhdistämään signalointipiirejä. B-solmun B ja radioverkko-kontrollerin RNC muodostamaan tukiasemajärjestelmään kuuluu lisäksi trans-20 kooderi 108. Radioverkkokontrollerin RNC ja B-solmun B välinen työnjako ja fyysinen rakenne voivat vaihdella toteutuksesta riippuen. Tyypillisesti B-solmu B huolehtii edellä kuvatulla tavalla radiotien toteutuksesta. Radioverkkokontrolleri RNC hallinnoi tyypillisesti seuraavia asioita: radioresurssien hallinta, solujen välisen kanavanvaihdon kontrolli, tehonsäätö, ajastus ja synkronointi, tilaa-25 japäätelaitteen kutsuminen (paging).

Transkooderi 108 sijaitsee yleensä mahdollisimman lähellä matkapuhelinkeskusta 106, koska puhe voidaan tällöin siirtokapasiteettia säästäen siirtää matkapuhelinjärjestelmän muodossa transkooderin 108 ja radioverkkokontrollerin RNC välillä. Transkooderi 108 muuntaa yleisen puhelinverkon ja 30 radiopuhelinverkon välillä käytettävät erilaiset puheen digitaaliset koodaus-muodot toisilleen sopiviksi, esimerkiksi kiinteän verkon 64 kbit/s muodosta solukkoradioverkon johonkin muuhun (esimerkiksi 13 kbit/s) muotoon ja päinvastoin. Tässä ei tarkemmin kuvata vaadittavia laitteistoja, mutta voidaan kuitenkin todeta, ettei muulle datalle kuin puheelle suoriteta muunnosta transkoode-35 rissa 122. Ohjausyksikkö 112 suorittaa puhelunohjausta, liikkuvuuden hallintaa, tilastotietojen keräystä ja signalointia.

9 107CP4

Ydinverkko CN muodostuu UTRAN:in ulkopuolisesta matkapuhelin-jäijestelmään kuuluvasta infrastruktuurista. Kuviossa 1B kuvataan ydinverkon CN laitteista matkapuhelinkeskus 106 ja porttimatkapuhelinkeskus 104, joka hoitaa matkapuhelinjärjestelmän yhteydet ulkopuoliseen maailmaan, tässä In-5 ternetiin 102.

Tilaajapäätelaite voi olla esimerkiksi mukana kannettava matkapuhelin, autoon sijoitettava puhelin, langattoman tilaajaliittymän (wireless local loop) terminaali tai tietokoneeseen integroitu tiedonsiirtolaitteista.

Kuviossa 2A kuvataan radiolähetin-radiovastaanotin -parin toimin-10 taa. Radiolähetin voi sijaita B-solmussa B tai tilaajapäätelaitteessa UE, ja radiovastaanotin tilaajapäätelaitteessa UE tai B-solmussa B.

Kuvion 2A yläosassa kuvataan radiolähettimen oleelliset toiminnot. Erilaisia fyysiseen kanavaan sijoitettavia palveluita ovat esimerkiksi puhe, data, liikkuva tai pysäytetty videokuva ja järjestelmän ohjauskanavat. Kuviossa 15 kuvataan ohjauskanavan ja datan käsittely. Eri palvelut edellyttävät erilaisia lähdekoodausvälineitä, esimerkiksi puhe edellyttää puhekoodekkia. Lähdekoo-dausvälineitä ei ole selvyyden vuoksi kuitenkaan kuvattu kuviossa 2A.

Ohjauskanavaan 214 sijoitetaan myös pilottibitit, joita vastaanotin käyttää kanavaestimoinnissa. Datakanavaan sijoitetaan käyttäjän dataa 200.

20 Eri kanaville suoritetaan sitten erilaista kanavakoodausta lohkoissa 202A ja 202B. Kanavakoodausta ovat esimerkiksi erilaiset lohkokoodit (block codes), joista eräs esimerkki on syklinen redundanttisuuden tarkistus (cyclic redundancy check, CRC). Lisäksi käytetään tyypillisesti konvoluutiokoodausta ja sen erilaisia muunnelmia, esimerkiksi punkturoitua konvoluutiokoodausta tai 25 turbokoodausta. Mainittuja pilottibittejä ei kuitenkaan kanavakoodata, koska tarkoitus on saada selville kanavan signaaliin aiheuttamat vääristymät.

Kun eri kanavat on kanavakoodattu, niin ne lomitetaan lomittimessa 204A, 204B. Lomittamisen tarkoitus on helpottaa virheenkorjausta. Lomittami-sessa eri palveluiden bitit sekoitetaan määrätyllä tavalla keskenään, jolloin 30 hetkellinen häipymä radiotiellä ei välttämättä vielä tee siirrettyä informaatiota : tunnistuskelvottomaksi. Sitten lomitetut bitit levitetään hajotuskoodilla (spread ing code) lohkoissa 206A, 206B. Sitten saadut chipit sekoitetaan sekoituskoo-dilla (scrambling code) ja moduloidaan lohkossa 208. Siten erilliset signaalit yhdistetään lohkossa 208 lähetettäväksi saman lähettimen kautta. Yhdistämi-35 nen voi olla esimerkiksi aikamultipleksausta tai IQ-multipleksausta (Mn-phase, Q=quadrature).

107094 10

Lopuksi yhdistetty signaali viedään radiotaajuusosille 210, jotka voivat käsittää erilaisia tehonvahvistimia ja kaistanleveyttä rajoittavia suodattimia. Lähetyksen tehonsäädössä käytetty suljetun silmukan säätö ohjaa yleensä tässä lohkossa olevaa lähetystehonsäätövahvistinta. Analoginen radiosignaali 5 lähetään sitten antennin 212 kautta radiotielle Uu.

Kuvion 2A alaosassa kuvataan radiovastaanottimen oleelliset toiminnot. Radiovastaanotin on tyypillisesti RAKE-vastaanotin. Radiotieltä Uu vastaanotetaan analoginen radiotaajuinen signaali antennilla 232. Signaali viedään radiotaajuusosiin 230, jotka käsittävät suodattimen, joka estää halutun 10 taajuuskaistan ulkopuoliset taajuudet.

Sen jälkeen signaali muunnetaan lohkossa 228 välitaajuudelle tai suoraan kantataajuudelle, jossa muodossa oleva signaali näytteistetään ja kvantisoidaan. Koska kyseessä on monitie-edennyt signaali, eri teitä pitkin edenneet signaalikomponentit pyritään yhdistämään lohkossa 228, joka käsit-15 tää tunnetun tekniikan mukaisesti vastaanottimen varsinaiset RAKE-haarat (RAKE fingers). Lohkossa 228 suoritetaan siis eri kanavien demultipleksaus, sekoituskoodin poisto, hajotuskoodin poisto ja demodulointi.

Saatujen fyysisten kanavien lomitukset puretaan sitten lomituksen purkuvälineissä 226A, 226B. Kanavat ohjataan kukin omaan kanavakoodauk-20 sen purkulohkoon 222A, 222B, jossa puretaan lähetyksessä käytetty kanava-koodaus, esimerkiksi lohkokoodaus ja konvoluutiokoodaus. Konvoluutiokoo-daus puretaan edullisesti Viterbi-dekooderilla. Kukin lähetetty kanava 236, 220, voidaan sitten viedä tarvittavaan jatkokäsittelyyn, esimerkiksi data 220 viedään tilaajapäätelaitteeseen UE kytkettyyn tietokoneeseen 122. Järjestel-25 män ohjauskanavat viedään radiovastaanottimen ohjausosaan 236.

Kuviossa 2B kuvataan tarkemmin kanavan levittämistä hajotuskoo-dilla ja sen modulointia siten, että kuviossa 2A esitettyjä levittämisen kannalta epäoleellisia toimenpiteitä on jätetty pois. Kuvassa vasemmalta tulee kanavan bittivirta 250A kertojaan 254A, jossa suoritetaan levitys kertomalla bittivirta 30 250A hajotuskoodilla 252A. Saatu levitetty kanava kerrotaan kertojassa 258A

kantoaallolla 256A lähetystä varten. Vastaavasti vastaanotossa vastaanotettu signaali kerrotaan kertojassa 256B kantoaallolla 256B. Levitys poistetaan kertomalla vastaanotettu demoduloitu signaali kertojassa 254B käytetyllä hajotus-koodilla 252B. Tuloksena saadaan vastaanotetut bitit 250B, joista sitten pois-35 tetaan kuviossa 2A kuvatulla tavalla lomitus ja koodaus.

• · 107094 11

Tunnetun tekniikan mukaisesti hajotuskoodigeneraattori 260A, 260B toteutetaan siten, että hajotuskoodit on talletettu muistiin, tai sitten niin, että kutakin hyppyä, tai ainakin kutakin kakkosen potenssia vastaavan hypyn muunnosmatriisi on talletettu muistiin, jossa muunnosmatriisissa kerrotaan, mi-5 ten alkutilan kutakin elementtiä on muunnettava, jotta saadaan uuden tilan elementit. Ohjaustiedon 262A, 262B perusteella, esimerkiksi hajotuskoodin järjestysnumeron ja hajotuskoodin koodiluokan perusteella haetaan muistista haluttu lyhyt hajotuskoodi 252A, 252B, tai sitten muodostetaan lineaarista palaute-siirtorekisteriä käyttäen haluttu pitkä hajotuskoodi tietystä vaiheesta alkaen.

10 Keksinnön mukaisesti tarvittava hajotuskoodi generoidaan ohjaus tietojen 254A, 254B perusteella. Ohjaustiedot 254A, 254B kertovat lineaarisen palautesiirtorekisterin alkutilan elementeissä olevat arvot, ja halutun kohdetilan etäisyyden alkutilasta.

Kuvio 2C havainnollistaa erästä yksinkertaista Galois-tyypin lineaa-15 rista palautesiirtorekisteriä, mutta on selvää, että periaatteet sopivat myös pidempiin, esimerkiksi 31 tai 41 elementtiä käsittäviin palautesiirtorekistereihin. Kuvion 2C palautesiirtorekisteri muodostuu viidestä elementistä 272, 274, 276, 278, 280. Elementit tunnetaan myös nimellä stage. Kukin elementti on kytketty toisiinsa siten, että ensimmäisen elementin 272 output on kytketty toisen ele-20 mentin 274 inputiin, toisen elementin 274 output on kytketty jäljempänä selostettavaan summaimeen 284, summaimen 284 output on kytketty kolmannen elementin 276 inputiin, kolmannen elementin 276 output neljännen elementin 278 inputiin, ja neljännen elementin 278 output viidennen elementin 280 inputiin. Kyseisen palautesiirtorekisterin output 290 on itseasiassa ensimmäisen 25 elementin 272 output 290. Viidennestä elementistä 280 on palautekytkentä 286 summaimeen 284, samoin viidennestä elementistä 280 on palautekytkentä 288 ensimmäiseen elementtiin 272. Summaimessa 284 toteutetaan XOR-operaatio, jolla tarkoitetaan ’’looginen eksklusiivinen tai” -operaatiota. XOR-operaation totuustaulu on seuraavanlainen: a b |axor¥ _0__0 0 _0__1 1 J__0 1 ~ 1 o ~ 107094 12

Summaimessa 284 XOR-operaatiolla takaisinkytkennästä 286 ja toisen elementin 274 outputista saatu tulos on siis kytketty kolmannen elementin 276 inputiksi.

Kuviossa 2C kuvattu palautesiirtorekisteri generoi m-sekvenssin, 5 jonka pituus on 25-1=31. Kyseisen palautesiirtorekisterin sisältö polynomimuo-dossa on α4χ4 + α3χ3 + a2x2 + α,χ + a0\, ja palautesiirtorekisterin generaattoripo- lynomi on x5 + x2 +1. Kuviossa 4A kuvataan kuvion 2C palautesiirtorekisterin sisältö kussakin eri 31 vaiheessa eli tilassa. Ajanhetkellä 0 palautesiirtorekiste-rissä on Galois-kunnan kertolaskun neutraaliako eli ykköstila, jonka arvo on 10 00001. Palautesiirtorekisterin elementit on kuviossa 4A numeroitu siten, että ensimmäisen elementin numero on 0, toisen elementin 1, kolmannen elementin 2, neljännen elementin 3 ja viidennen elementin 4.

Ajanhetkellä 1 tilaksi muodostuu 00010, kuvion 2C yhteydessä selostettujen kytkentäsääntöjen mukaisesti. Ajanhetkestä toiseen edeten palau-15 tesiirtorekisteri käy läpi kaikki 31 tilaansa. Ajanhetkellä 31 palautesiirtorekisteri saa jälleen saman tilan kuin ajanhetkellä 0, ja kierto alkaa uudestaan. Kuvatun tyyppistä palautesiirtorekisteriä voitaisiin käyttää esimerkiksi pitkän hajotus-koodin muodostamiseen. Esimerkiksi l-haaran 241-1 chipin pituinen Gold-koodi voidaan muodostaa kahdella 41 elementin pituisella palautesiirtorekisterillä, 20 joiden generaattoripolynomit ovat x41 + x3 + 1 ja x41 +x20 +1, ja joiden outputtien kesken suoritetaan vielä XOR-operaatio koodin chipin saamiseksi.

Kuviossa 3A kuvataan keksinnön mukainen menetelmä päivittää koodigeneraattorin lineaarinen palautesiirtorekisteri ykköstilasta tunnetun etäisyyden päässä olevaan kohdetilaan. Tarkastellaan samalla kuvioita 4A ja 4B, * 25 joissa havainnollistetaan menetelmän suorittamista.

Menetelmän suorittaminen aloitetaan alkulohkosta 300, jossa saadaan tunnettu etäisyys. Kuvion 4A toisessa sarakkeessa oikealta käsin laskettuna näytetään, että ykköstilasta UNIT STATE tunnetun etäisyyden OFFSET päässä on tuntematon kohdetila TARGET STATE. Tunnettu etäisyys OFFSET 30 on arvoltaan 21.

Lohkossa 302 muodostetaan etäisyyttä kuvaava etäisyysbinäärilu-ku, eli kuviossa 4B esitetty OFFSET, jonka arvo on 10101.

Lohkossa 304 muodostetaan etäisyysbinääriluvun bittien lukumäärää kuvaava laskuri, eli kuvion 4B esimerkissä laskuri saa arvon 5.

35 Lohkossa 306 alustetaan tilapäistila ykköstilalla, eli tilapäistilan ar voksi asetetaan 00001.

* 107094 13

Sitten lohkossa 308 toistetaan lohkojen 310, 312, 314 toimintaa niin kauan kun laskurin arvo on suurempi kuin nolla, eli lohkossa 308 testataan onko laskurin arvo suurempi kuin nolla. Kun laskurin arvo saavuttaa arvon nolla, niin mennään lohkoon 316, muutoin mennään lohkoon 310.

5 Lohkossa 308 suoritetaan Galois-kunnan kertolasku tilapäistilan it sensä kesken. Galois-kunnan kertolaskun suorittamista kuvataan jäljempänä tarkemmin. Koska tilapäistila on alustettu ykköstilalla, niin ensimmäisellä kierroksella ykköstila korotetaan toiseen potenssiin, ja koska kyseessä on Galois-kunnan kertolaskun neutraaliako ei sen arvo muutu, eli tuloksena on edel-10 leenkin ykköstila, jonka jäijestysnumero on nolla. Tätä kuvataan kuvion 4B taulukon toisella rivillä.

Lohkossa 310 jos laskurin osoittama etäisyysbinääriluvun bitti on arvoltaan yksi, niin siirretään tilapäistila nykyistä tilapäistilaa seuraavaan tilaan. Laskurin arvo on 5 eli se osoittaa etäisyysbinääriluvussa OFFSET viidettä bit-15 tiä oikealta päin laskettuna, eli luvun 10101 vasemmanpuoleisinta bittiä 1. Kuvion 4B taulukon kolmannen rivin mukaan tehdään siirto SHIFT, eli tilapäistila siirretään tilaan 00010.

Lohkossa 312 vähennetään laskurin arvoa yhdellä, eli laskurin arvoksi tulee 4.

20 Toiston toisella kierroksella lohkossa 310 kerrotaan tilapäistila sisäl löltään 00010 itsellään SQUARE, joka tuottaa tulokseksi neljännellä rivillä esitettävän tilan 00100. Laskurin arvo on 4, eli se osoittaa etäisyysbinääriluvussa OFFSET neljättä bittiä oikealta päin laskettuna, eli luvun 10101 bittiä 0. Kuvion 4B taulukon neljännen rivin mukaisesti siirtoa ei siis tehdä NO SHIFT lohkossa 25 312. Lohkossa 312 vähennetään laskurin arvoa yhdellä, eli laskurin arvoksi tu lee 3.

Toiston kolmannella kierroksella suoritetaan jälleen Galois-kunnan kertolasku tilapäistilan itsensä kesken. Neljännen rivin tilapäistilasta 00100 tulee siten Galois-kunnan kertolaskulla SQUARE uudeksi tilapäistilaksi kuuden-30 nen rivin 10000. Laskuri osoittaa etäisyysbinääriluvun 10101 kolmatta bittiä ar-voitaan 1, jolloin kuudennen rivin tilapäistilaa siirretään seuraavaan tilaan SHIFT, eli seitsemännellä rivillä esitettyyn tilaan 00101. Laskurin arvoksi tulee 2.

Toiston neljännellä kierroksella suoritetaan jälleen Galois-kunnan 35 kertolasku tilapäistilan itsensä kesken. Seitsemännen rivin tilapäistilasta 00101 tulee siten Galois-kunnan kertolaskulla SQUARE uudeksi tilapäistilaksi kah- 107094 14 deksannen rivin 10001. Laskuri osoittaa etäisyysbinääriluvun 10101 toista bittiä arvoltaan 0, jolloin tilapäistilalle ei taulukon yhdeksännen rivin mukaan tehdä siirtoa NO SHIFT. Laskurin arvoksi tulee 1.

Toiston viidennellä kierroksella suoritetaan jälleen Galois-kunnan 5 kertolasku tilapäistilan itsensä kesken. Kahdeksannen rivin tilapäistilasta 10001 tulee siten Galois-kunnan kertolaskulla SQUARE uudeksi tilapäistilaksi Kymmenennen rivin 01100. Laskuri osoittaa etäisyysbinääriluvun 10101 ensimmäistä bittiä arvoltaan 1, jolloin kymmenennen rivin tilapäistilaa siirretään seuraavaan tilaan SHIFT, eli yhdennentoista rivillä esitettyyn tilaan 11000.

10 Laskurin arvoksi tulee 0.

Toistoa ei sitten enää jatketa, koska laskurin arvo on nyt nolla. Lohkossa 316 lopuksi laskurin saatua arvon nolla asetetaan kohdealaksi tilapäisti-la. Eli kohdetila on kuvion 4B taulukon yhdennentoista rivillä esitetty tilapäisti-la 11000.

15 Kuviossa 3A kuvattiin menetelmä, jossa voitiin muodostaa ykkösti- lasta tunnetun etäisyyden päässä olevan kohdetilan palautesiirtorekisterin tila. Kuvion 3B menetelmä käyttää tätä kuviossa 3A esitettyä menetelmää hyödyksi päivitettäessä koodigeneraattorin lineaarinen palautesiirtorekisteri tunnetusta nykytilasta tunnetun etäisyyden päässä olevaan uuteen tilaan. Kuvion 4A 20 taulukon oikeanpuoleisin sarake havainnollistaa käsitteiden ’’ykköstila”, ’’nykytila”, ja ’’uusi tila” välisiä suhteita. Ykköstilan UNIT STATE merkitys on sama kuin kuvion 3A menetelmässä. Nykytilalla CURRENT STATE, tarkoitetaan sitä tunnettua tilaa, jossa palautesiirtorekisteri on. Uudella tilalla NEW STATE tarkoitetaan nykytilasta tietyn tunnetun etäisyyden OFFSET päässä olevaa tunte- , 25 matonta tilaa.

On tunnettua, että Galois-kunnassa tiedettäessä kaksi tilaa järjes-tysnumeroineen saadaan järjestysnumeroiden summan mukainen tila suorittamalla Galois-kunnan kertolasku kyseisten tilojen kesken. Keksinnön mukaisesti on oleellista tarkastella tiloja ykköstilan suhteen, seuraavaksi esitettävällä ta-30 valla.

Kuvion 4A oikeanpuoleisimman sarakkeen esimerkin mukaisesti tunnetun nykytilan CURRENT STATE järjestysnumero on 9. Tunnetun etäisyyden OFFSET pituus on 18. Kuviossa 4A katkoviivalla esitetyn nuolen tavoin voidaan tunnettu etäisyys OFFSET siirtää nykytilan ja uuden tilan väliltä.ykkös-35 tilan ja tuntemattoman tilan TEMP STATE välille. Tuntematon tila TEMP STATE on ykköstilasta nyt tunnetun etäisyyden OFFSET etäisyydellä, eli esimer- * 107094 15 kissä tuntematon tila TEMP STATE on jäijestysnumeroltaan 18. Laskettaessa nykytilan CURRENT STATE ja tuntemattoman tilan TEMP STATE jäijestysnu-merot yhteen saadaan 9+18=27. Eli haluttaessa tietää tilan 27 palautesiirtore-kisterin elementtien arvot on suoritettava Galois-kunnan kertolasku tilojen 9 ja 5 18 kesken.

Kuvion 3B mukaisesti menetelmässä siis ensin saadaan lohkossa 350 nykytila CURRENT STATE, ja tunnettu etäisyys OFFSET nykytilasta CURRENT STATE vielä toistaiseksi tuntemattomaan uuteen tilaan NEW STATE.

10 Lohkojen 352, 354, 356, 358, 360, 362, 364 merkitys on kuviossa 3B sama kuin kuviossa 3A lohkojen 302, 304, 306, 308, 310, 312, 314, jonka vuoksi niitä ei tässä enää selitetä uudelleen. Kyseisillä lohkoilla muodostetaan edellä kuvattu ykköstilasta UNIT STATE tunnetun etäisyyden OFFSET päässä oleva tuntematon tila TEMP STATE. Kun lohkosta 364 siirrytään lohkoon 366, 15 niin tilapäistilan arvona on kuviossa 4A kuvattu TEMP STATE.

Lohkossa 366 laskurin saatua arvon nolla suoritetaan Galois-kunnan kertolasku tilapäistilan TEMP STATE ja nykytilan CURRENT STATE kesken, eli tilapäisillä TEMP STATE on esimerkissämme tila 18 ja nykytila CURRENT STATE tila 9. Lohkossa 368 asetetaan uudeksi tilaksi NEW STATE 20 mainitun kertolaskun tuloksena saatu tila, eli esimerkissämme tila 27.

Kuviossa 3C esitetään eräs tapa toteuttaa Galois-kunnan kertolasku. Kuviossa 4C esitetään kuvion 3B menetelmän lohkossa 366 suoritetun toimenpiteen suoritus, eli Galois-kunnan kertolasku kahden tunnetun tilan kesken. Ensimmäinen tila on tila 18 ja toinen tila on tila 9.

25 Galois-kunnan kertolasku ensimmäisen tilan ja toisen tilan kesken suoritetaan seuraavalla tavalla. Lohkossa 380 saadaan ensimmäinen tila ja toinen tila. Lohkossa 382 jos ensimmäisen tilan vähiten merkitsevää bittiä vastaava elementti on arvoltaan yksi, niin mennään lohkoon 384, jossa toinen tila sijoitetaan tulostilaan, muutoin mennään lohkoon 386, jossa tulostilaan sijoite-30 taan nolla. Kuviossa 4C ensimmäinen tila on kahdeksastoista tila THE 18TH STATE, jonka palautesiirtorekisterin elementtien arvot ovat 00011. Vähiten merkitsevä bitti on oikeanpuoleisin, eli kahdeksannentoista tilan THE 18TH STATE vähiten merkitsevää bittiä vastaava elementti on arvoltaan yksi, jolloin . mennään lohkoon 384, jossa tulostilaan sijoitetaan yhdeksäs tila, eli taulukon 35 ensimmäisellä rivin tila arvoltaan 11010.

107094 16

Lohkon 392 avulla toistetaan lohkojen 388 ja 390 toimenpiteitä vuorollaan kullekin ensimmäisen tilan elementille, alkaen vähiten merkitsevää bittiä vastaavaa elementtiä seuraavasta elementistä. Eli kuvion 4C esimerkissä lohkojen 388, 390 toimenpiteet suoritetaan neljä kertaa.

5 Lohkossa 388 siirretään toisen tilan palautesiirtorekisteri seuraa- vaan tilaan, eli kuvion 4C esimerkissä taulukon toisen rivin tilaan 10 arvoltaan 10001.

Lohkossa 390 jos käsiteltävä ensimmäisen tilan elementti on arvoltaan yksi, niin suoritetaan Galois-kunnan yhteenlasku tulostilan ja toisen tilan 10 kesken, ja yhteenlaskun tuloksena saatu tila sijoitetaan tulostilaan. Kuvion 4C esimerkissä ensimmäisen tilan oikealta laskettuna toisen elementin arvo on yksi. Tällöin siis suoritetaan Galois-kunnan yhteenlasku tulostilan ja toisen tilan kesken. Galois-kunnan yhteenlasku toteutetaan XOR-operaatiolla. Tulostilan arvo on 11010 ja toisen tilan arvo on 10001, joiden kesken suoritettavalla 15 XOR-operaatiolla saadaan tulokseksi tila 01011, joka sijoitetaan tulostilaksi.

Kuviossa 4C esitettävällä tavalla askeleita 390 ja 392 toistetaan vielä kolmesti, mutta ne eivät enää vaikuta tulostilan arvoon, koska oikealta laskettuina kolmas, neljäs, ja viides elementti ovat kaikki arvoltaan nollia. Tulostilan lopullinen arvo on siten 01011. Tämä voidaan vielä tarkistaa kuviosta 4A, 20 josta nähdään, että 27. tilan palautesiirtorekisteri on todellakin arvoltaan 01011.

Kuviossa 2C kuvatulla Galois-tyypin lineaarisella palautesiirtorekis-teriilä generoitu m-sekvenssi voidaan myös generoida kuviossa 2D kuvatulla Fibonacci-tyypin lineaarisella palautesiirtorekisterillä. Kuviossa 2D viitenume-... 25 roiden merkitykset ovat samat kuin kuviossa 2C, siksi niitä ei enää tässä tois teta. On kuitenkin huomattava, että elementtien väliset kytkennät ovat erilaiset, eli viidennen elementin 280 output on kytketty neljännen elementin 278 inputiin, neljännen elementin 278 output kolmannen elementin 276 inputiin, kolmannen elementin 276 output toisen elementin 274 inputiin, ja toisen elemen-30 tin 274 output ensimmäisen elementin 272 inputiin. Myös palautekytkentä on erilainen: ensimmäisestä elementistä 272 on palautekytkentä 292 summai-meen 284, samoin kolmannesta elementistä 276 on palautekytkentä 294 sum-maimeen 284, ja summaimen 284 ulostulosta on palautekytkentä 296 viidenteen elementtiin 280.

35 Generaattoripolynomille jc5 + x2 + 1 esitetyt Galois-tyypin ja Fibonac ci-tyypin lineaariset palautesiirtorekisterit ovat yhtäpitävät keskenään. Yhtäpi- 107094 17 tävyys tarkoittaa sitä, että palautesiirtorekisterien outputit 290 antavat tulokseksi saman m-sekvenssin, jos alkutilojen järjestysluvut ovat samat. Tilan järjestysluku kertoo monestiko palautesiirtorekisteriä pitää pyörittää, jotta palau-tesiirtorekisterin sisältö on sama kuin kyseessä oleva tila, kun alkutilana on yk-5 köstila, eli esimerkeissä tila 00001.

Galois-kunnan kertolasku voidaan toteuttaa myös siten, että toinen kerrottavista tiloista on Fibonacci-tyypin tila ja toinen Galois-tyypin tila, jolloin tulokseksi saadaan Fibonacci-tyypin tila. Erityisesti tilojen järjestysluvut summautuvat, eli tulotilan järjestysluku on kerrottavien tilojen järjestyslukujen sum-10 ma. Kuviossa 3B kuvattu menetelmä, jossa päivitetään koodigeneraattorin Galois-tyypin lineaarinen palautesiirtorekisteri tunnetusta nykytilasta tunnetun etäisyyden päässä olevaan uuteen tilaan voidaan siten muuntaa menetelmäksi päivittää koodigeneraattorin Fibonacci-tyypin lineaarinen palautesiirtorekisteri tunnetusta nykytilasta tunnetun etäisyyden päässä olevaan uuteen tilaan. 15 Tällä keksinnöllä saavutetaan se etu, että Galois-tyypin palautesiirtorekisteriä käsittelemällä voidaan suorittaa myös Fibonacci-tyypin palautesiirtorekisterin päivitys.

Kuviossa 4D kuvataan sekä kuvion 2C Galois-tyypin lineaarisen palautesiirtorekisterin tilat että kuvion 2D Fibonacci-tyypin lineaarisen palautesiir-20 torekisterin tilat. Tälle toteutusmuodolle on olennaista, että molemmissa palau-tesiirtorekistereissä on järjestysnumeroltaan ensimmäisenä tilana oltava Galois-kunnan kertolaskun neutraaliako eli ykköstila.

Vaikkakin Galois- ja Fibonacci-tyypin palautesiirtorekisterit käyvät Galois-kunnan alkiot eri järjestyksessä läpi, eli esimerkiksi järjestyslukua 10 25 vastaa Fibonacci-tyypissä tila 10011 ja Galois-tyypissä tila 10001, niin menettely on kuitenkin mielekäs, koska tilojen oikeanpuoleisimmat alkiot, eli palautesiirtorekisterin output on kummassakin tyypissä sama, eli 1.

Kuviossa 3B kuvattua menetelmää käytetään Fibonacci-tyypin palautesiirtorekisterin käsittelyyn siten, että saadaan Fibonacci-tyypin tunnettu 30 nykytila, ja nykytilasta tunnetun etäisyyden päässä oleva Fibonacci-tyypin uusi * ; tila. Tällöin menetelmä suoritetaan aivan kuten kuviossa 3B, eli lohkot 352, 354, 356, 358, 360, 362 ja 364 suoritetaan. On huomattava, että käytettävä ti-lapäistila on Galois-tyyppinen. Lopuksi lohkossa 366 laskurin saatua arvon nolla suoritetaan Galois-kunnan kertolasku Galois-tyypin tilapäistilan ja Fibo-35 nacci-tyypin nykytilan kesken, ja lohkossa 368 asetetaan Fibonacci-tyypin uudeksi tilaksi mainitun kertolaskun tuloksena saatu tila.

. · 107094 18

Galois-kunnan kertolasku Galois-tyypin tilan ja Fibonacci-tyypin tilan kesken suoritetaan kuviossa 3D esitettävällä tavalla, jota havainnollistetaan kuvion 4E esimerkillä. Kuvion 4E esimerkissä Galois-tyypin tila on kuvion 4E taulukon järjestysnumeroltaan kahdeksastoista Galois-tyypin tila arvoltaan 5 00011, ja Fibonacci-tyypin tila on taulukon järjestysnumeroltaan yhdeksäs Fi bonacci-tyypin tila arvoltaan 00110.

Lohkossa 332 alustetaan väliaikaistila Galois-tyypin tilalla, eli esimerkissämme väliaikaistilaan asetetaan arvo 00011.

Lohkossa 334 suoritetaan AND-operaatio väliaikaistilan ja Fibonac-10 ci-tyypin tilan kesken, ja suoritetaan XOR-operaatio AND-operaation tuloksena saatujen kaikkien bittien kesken, ja asetetaan XOR-operaation tuloksena saatu bitti tulostilan oikeanpuoleisimmaksi vielä laskemattomaksi elementiksi. AND-operaatiolla tarkoitetaan "looginen ja” -operaatiota, jonka totuustaulu on seuraavanlainen: _

A B A AND B

0 0 0 _0__1 0 J__0 0 1 1 1 15 Esimerkissämme suoritetaan siis AND-operaatio kuvion 4E taulu kossa ensimmäisellä rivillä olevan Fibonacci-tyypin tilan ja toisella rivillä olevan väliaikaistilan kesken, jonka operaation tuloksena saadaan taulukossa kolmannella rivillä oleva tila 00010. AND-operaation tuloksena saadun tilan kaikkien bittien kesken suoritetaan aiemmin selitetty XOR-operaatio, jonka tulokse-20 na saadaan yksi bitti arvoltaan 1, joka asetetaan tulostilan oikeanpuoleisimmaksi vielä laskemattomaksi elementiksi. Koska tulostilaan ei ole vielä laskettu yhtään bittiä, niin XOR-operaatiolla saatu bitti sijoitetaan tulostilan ensimmäiseksi bitiksi oikealta laskettuna.

Lohkossa 336 suoritetaan testi: jos kaikki tulostilan elementit on las-25 kettu, niin mennään lohkoon 340, jossa lopetetaan kertolaskun suorittaminen, * muutoin mennään lohkoon 338, jossa siirretään väliaikaistila seuraavaan tilaan ja jatketaan kertolaskun suorittamista toisesta toimenpiteestä, eli lohkosta 334.

Esimerkissämme tulostilasta on laskettu vasta ensimmäinen elementti, eli mennään lohkoon 338, jossa siirretään väliaikaistila seuraavaan ti-30 laan, eli Galois-tyypin tila järjestysnumeroltaan kahdeksantoista siirretään Galois-tyypin tilaan järjestysnumeroltaan 19. Sitten suoritetaan lohkon 334 toimin- « 107094 19 ta, jonka tuloksena saadaan tulostilan toinen bitti oikealta laskettuna. Lohkojen 336, 338 ja 334 toimintaa toistetaan sitten niin kauan kunnes kaikki tulostilan bitit on laskettu, eli esimerkissämme kunnes tulostilaan on laskettu viisi bittiä. Tämän jälkeen mennään lohkoon 340, jossa lopetetaan kertolaskun suoritus.

5 Tulokseksi saatiin siis Fibonacci-tyypin tila järjestysnumeroltaan 27 arvoltaan 10101. Tämä voidaan vielä tarkistaa kuvion 4D taulukosta, ja havaita oikeaksi.

Esimerkeissä kuvataan keksinnön ohjelmistototeutus. Hajotuskoo-din generaattori voidaan toteuttaa myös ASIC:ina (Application Specific Integrated Circuit). Alan ammattilaiselle on selvää, että ASIC-toteutuksessa voidaan 10 käyttää kuvattua iteratiivista ratkaisua tai sitten aukipurettua (unrolled) ratkaisua. Toteutus voidaan myös tehdä perinteisenä HW-toteutuksena erillisistä komponenteista. Myös puhtaasti ohjelmallinen toteutus on mahdollinen, tällöin käytetyn prosessorin täytyy olla tarpeeksi tehokas, jotta tarvittaessa yhden chi-pin aikana ehditään laskea kyseisen hajotuskoodin kyseisen chipin arvo. Kuvi-15 ossa 2B on kuvattu ohjelmistototeutuksessa käytettävät osat. Periaatteessa koodigeneraattorissa 260A on tällöin ohjelmisto 264, prosessori 266 ohjelmiston suorittamiseksi, ja muisti 268 tallentaa tarvittavia tietoja. Näillä osilla 264, 266, 268 toteutetaan esimerkin 3A mukaisen menetelmän tarvitsemat välineet muodostaa Galois-tyypin lineaarisen palautesiirtorekisterin ykköstilasta tunne-20 tun etäisyyden päässä olevaan kohdetilaan määrättyä etäisyyttä kuvaava etäi-syysbinääriluku; välineet muodostaa etäisyysbinääriluvun bittien lukumäärää kuvaava laskuri; välineet alustaa tilapäistila ykköstilalla; välineet toistaa seu-raavien välineiden toimintaa niin kauan kun laskurin arvo on suurempi kuin nolla: välineet suorittaa Galois-kunnan kertolasku tilapäistilan itsensä kesken; , 25 välineet siirtää tilapäistila nykyistä tilapäistilaa seuraavaan tilaan, jos laskurin osoittama etäisyysbinääriluvun bitti on arvoltaan yksi; ja välineet vähentää laskurin arvoa yhdellä; välineet asettaa lopuksi kohdealaksi tilapäistila laskurin saatua arvon nolla. Vastaavasti toteutetaan esimerkin 3B mukaiset välineet, esimerkin 3C välineet suorittaa Galois-kunnan kertolasku, ja lisäksi välineet 30 käsitellä Fibonacci-tyyppisiä lineaarisia palautesiirtorekistereitä.

: Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaiseen esimerkkiin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

» 20 107094

Patenttivaatimukset 1. Menetelmä päivittää koodigeneraattorin Galois-tyypin lineaarinen palautesiirtorekisteri ykköstilasta tunnetun etäisyyden päässä olevaan kohdealaan, 5 tunnettu siitä, että: (302) muodostetaan etäisyyttä kuvaava etäisyysbinääriluku; (304) muodostetaan etäisyysbinääriluvun bittien lukumäärää kuvaava laskuri; (306) alustetaan tilapäistila ykköstilalla; 10 (308) toistetaan niin kauan kun laskurin arvo on suurempi kuin nol la: (310) suoritetaan Galois-kunnan kertolasku tilapäisti- lan itsensä kesken; (312) jos laskurin osoittama etäisyysbinääriluvun bitti 15 on arvoltaan yksi, niin siirretään tilapäistila nykyistä tilapäistilaa seuraavaan tilaan; ja (314) vähennetään laskurin arvoa yhdellä; (316) lopuksi laskurin saatua arvon nolla asetetaan kohdetilaksi tilapäistila.

20 2. Menetelmä päivittää koodigeneraattorin Galois-tyypin lineaarinen palautesiirtorekisteri tunnetusta nykytilasta tunnetun etäisyyden päässä olevaan uuteen tilaan, tunnettu siitä, että: (352) muodostetaan etäisyyttä kuvaava etäisyysbinääriluku; 25 (354) muodostetaan etäisyysbinääriluvun bittien lukumäärää kuvaa va laskuri; (356) alustetaan tilapäistila ykköstilalla; (358) toistetaan niin kauan kun laskurin arvo on suurempi kuin nolla: *: 30 (360) suoritetaan Galois-kunnan kertolasku tilapäisti- lan itsensä kesken; (362) jos laskurin osoittama etäisyysbinääriluvun bitti on arvoltaan yksi, niin siirretään tilapäistila nykyistä tilapäistilaa seuraavaan tilaan; ja 35 (364) vähennetään laskurin arvoa yhdellä; • ^ 107094 21 (366) lopuksi laskurin saatua arvon nolla suoritetaan Galois-kunnan kertolasku tilapäistilan ja nykytilan kesken, ja (368) asetetaan uudeksi tilaksi mainitun kertolaskun tuloksena saatu tila.

3. Menetelmä päivittää koodigeneraattorin Fibonacci-tyypin lineaari-5 nen palautesiirtorekisteri tunnetusta nykytilasta tunnetun etäisyyden päässä olevaan uuteen tilaan, tunnettu siitä, että: (352) muodostetaan etäisyyttä kuvaava etäisyysbinääriluku; (354) muodostetaan etäisyysbinääriluvun bittien lukumäärää kuvaa- 10 va laskuri; (356) alustetaan Galois-tyypin tilapäisillä ykköstilalla; (358) toistetaan niin kauan kun laskurin arvo on suurempi kuin nolla: (360) suoritetaan Galois-kunnan kertolasku tiiapäisti- 15 lan itsensä kesken; (362) jos laskurin osoittama etäisyysbinääriluvun bitti on arvoltaan yksi, niin siirretään tilapäistila nykyistä tilapäistilaa seuraavaan tilaan; ja (364) vähennetään laskurin arvoa yhdellä; 20 (366) lopuksi laskurin saatua arvon nolla suoritetaan Galois-kunnan kertolasku Galois-tyypin tilapäistilan ja Fibonacci-tyypin nykytilan kesken, ja (368) asetetaan Fibonacci-tyypin uudeksi tilaksi mainitun kertolaskun tuloksena saatu tila.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu 25 siitä, että Galois-kunnan kertolasku ensimmäisen tilan ja toisen tilan kesken suoritetaan seuraavasti: (382) jos ensimmäisen tilan vähiten merkitsevää bittiä vastaava elementti on arvoltaan yksi, (384) niin toinen tila sijoitetaan tulostilaan, (386) muutoin tulostilaan sijoitetaan nolla; 30 (392) toistetaan vuorollaan kullekin ensimmäisen tilan elementille, alkaen vähiten merkitsevää bittiä vastaavaa elementtiä seuraavasta elementistä: (388) siirretään toisen tilan palautesiirtorekisteri seuraavaan tilaan; ja « 22 107094 (390) jos käsiteltävä ensimmäisen tilan elementti on arvoltaan yksi, niin suoritetaan Galois-kunnan yhteenlasku tulostilan ja toisen tilan kesken, ja yhteenlaskun tuloksena saatu tila sijoitetaan tulostilaan.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 5 että Galois-kunnan yhteenlasku suoritetaan XOR-operaatiolla.

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että Galois-kunnan kertolasku Galois-tyypin tilan ja Fibonacci-tyypin tilan kesken suoritetaan seuraavasti: (332) alustetaan väliaikaistila Galois-tyypin tilalla; 10 (334) suoritetaan AND-operaatio väliaikaistilan ja Fibonacci-tyypin tilan kesken, ja suoritetaan XOR-operaatio AND-operaation tuloksena saatujen kaikkien bittien kesken, ja asetetaan XOR-operaation tuloksena saatu bitti tulostilan oikeanpuoleisimmaksi vielä laskemattomaksi elementiksi; (336) jos kaikki tulostilan elementit on laskettu, niin (340) lopetetaan 15 kertolaskun suorittaminen, muutoin (338) siirretään väliaikaistila seuraavaan Galois-tyypin tilaan ja jatketaan kertolaskun suorittamista toisesta toimenpiteestä (334).

7. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että lineaarisella palautesiirtorekisterillä muodostettava koodi on koo- 20 dijakoista monikäyttömenetelmää käyttävän radiojärjestelmän koodi.

8. Radiojärjestelmän koodigeneraattori, tunnettu siitä, että käsittää: välineet (264, 266, 268) muodostaa Galois-tyypin lineaarisen palau-tesiirtorekisterin ykköstilasta tunnetun etäisyyden päässä olevaan kohdetilaan 25 määrättyä etäisyyttä kuvaava etäisyysbinääriluku; välineet (264, 266, 268) muodostaa etäisyysbinääriluvun bittien lukumäärää kuvaava laskuri; välineet (264, 266, 268) alustaa tilapäistila ykköstilalla; välineet (264, 266, 268) toistaa seuraavien välineiden toimintaa niin 30 kauan kun laskurin arvo on suurempi kuin nolla: » · · välineet (264, 266, 268) suorittaa Galois-kunnan kertolasku tilapäistilan itsensä kesken; välineet (264, 266, 268) siirtää tilapäistila nykyistä tila-päistilaa seuraavaan tilaan, jos laskurin osoittama etäisyysbinääriluvun bitti on 35 arvoltaan yksi; ja « 23 107094 välineet (264, 266, 268) vähentää laskurin arvoa yhdellä; välineet (264, 266, 268) asettaa lopuksi kohdetilaksi tilapäisillä laskurin saatua arvon nolla.

5 9. Radiojärjestelmän koodigeneraattori, tunnettu siitä, että kä sittää: välineet (264, 266, 268) muodostaa Galois-tyypin lineaarisen palau-tesiirtorekisterin tunnetusta nykytilasta tunnetun etäisyyden päässä olevaan uuteen tilaan määrättyä etäisyyttä kuvaava etäisyysbinääriluku; 10 välineet (264, 266, 268) muodostaa etäisyysbinääriluvun bittien lu kumäärää kuvaava laskuri; välineet (264, 266, 268) alustaa tilapäistila ykköstilalla; välineet (264, 266, 268) toistaa seuraavien välineiden toimintaa niin kauan kun laskurin arvo on suurempi kuin nolla: 15 välineet (264, 266, 268) suorittaa Galois-kunnan ker tolasku tilapäistilan itsensä kesken; välineet (264, 266, 268) siirtää tilapäistila nykyistä tila-päistilaa seuraavaan tilaan, jos laskurin osoittama etäisyysbinääriluvun bitti on arvoltaan yksi; ja 20 välineet (264, 266, 268) vähentää laskurin arvoa yh dellä; välineet (264, 266, 268) suorittaa Galois-kunnan kertolasku tilapäistilan ja nykytilan kesken ja asettaa uudeksi tilaksi mainitun kertolaskun tuloksena saatu tila, laskurin saatua arvon nolla.

:* 25 10. Radiojärjestelmän koodigeneraattori, tunnettu siitä, että kä sittää: välineet (264,266, 268) muodostaa Fibonacci-tyypin lineaarisen pa-lautesiirtorekisterin tunnetusta nykytilasta tunnetun etäisyyden päässä olevaan uuteen tilaan määrättyä etäisyyttä kuvaava etäisyysbinääriluku; 30 välineet (264, 266, 268) muodostaa etäisyysbinääriluvun bittien lu- •« kumäärää kuvaava laskuri; välineet (264, 266, 268) alustaa Galois-tyypin tilapäistila ykköstilalla; välineet (264, 266, 268) toistaa seuraavien välineiden toimintaa niin kauan kun laskurin arvo on suurempi kuin nolla: 35 välineet (264, 266, 268) suorittaa Galois-kunnan ker tolasku tilapäistilan itsensä kesken; 24 107094 välineet (264, 266, 268) siirtää tilapäistila nykyistä tila-päistilaa seuraavaan tilaan, jos laskurin osoittama etäisyysbinääriluvun bitti on arvoltaan yksi; ja välineet (264, 266, 268) vähentää laskurin arvoa yh- 5 dellä; välineet (264, 266, 268) suorittaa Galois-kunnan kertolasku Galois-tyypin tilapäistilan ja Fibonacci-tyypin nykytilan kesken ja asettaa Fibonacci-tyypin uudeksi tilaksi mainitun kertolaskun tuloksena saatu tila, laskurin saatua arvon nolla.

10 11. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen koodigeneraattori, tun nettu siitä, että välineet (264, 266, 268) suorittaa Galois-kunnan kertolasku ensimmäisen tilan ja toisen tilan kesken käsittävät; välineet (264, 266, 268) sijoittaa toinen tila tulostilaan, jos ensimmäisen tilan vähiten merkitsevää bittiä vastaava elementti on arvoltaan yksi, 15 muutoin sijoittaa tulostilaan nolla; välineet (264, 266, 268) toistaa seuraavien välineiden toimintaa kullekin ensimmäisen tilan elementille, alkaen vähiten merkitsevää bittiä vastaavaa elementtiä seuraavasta elementistä: välineet (264, 266, 268) siirtää toisen tilan palautesiir-20 torekisteri seuraavaan tilaan; ja välineet (264, 266, 268) suorittaa Galois-kunnan yhteenlasku tulostilan ja toisen tilan kesken, jos käsiteltävä ensimmäisen tilan elementti on arvoltaan yksi, ja sijoittaa yhteenlaskun tuloksena saatu tila tulos-tilaan.

w I

25 12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen koodigeneraattori, tun nettu siitä, että välineet (264, 266, 268) suorittaa Galois-kunnan yhteenlasku käyttävät XOR-operaatiota.

13. Patenttivaatimuksen 10 mukainen koodigeneraattori, tunnettu siitä, että välineet (264, 266, 268) suorittaa Galois-kunnan kertolasku 30 Galois-tyypin tilan ja Fibonacci-tyypin tilan kesken käsittävät: välineet (264, 266, 268) alustaa väliaikaistila Galois-tyypin tilalla; laskuvälineet (264, 266, 268) suorittaa AND-operaatio väliaikaistilan ja Fibonacci-tyypin tilan kesken, ja suorittaa XOR-operaatio AND-operaation tuloksena saatujen kaikkien bittien kesken, ja asettaa XOR-operaation tulokse-35 na saatu bitti tulostilan oikeanpuoleisimmaksi vielä laskemattomaksi elementiksi; 25 107094 välineet (264, 266, 268) lopettaa kertolaskun suorittaminen (336) jos kaikki tulostilan elementit on laskettu; välineet (264, 266, 268) siirtää väliaikaistila seuraavaan Galois-tyy-pin tilaan ja jatkaa kertolaskun suorittamista laskuväiineillä (264, 266, 268), jos 5 kaikkia tulostilan elementtejä ei ole laskettu.

14. Patenttivaatimuksen 8, 9 tai 10 mukainen koodigeneraattori, tunnettu siitä, että radiojäijestelmä on koodijakoista monikäyttömenetelmää käyttävä radiojärjestelmä.

• · · -• · <