FI111300B - Menetelmä sijainninmääritysvastaanottimen toiminnan ohjaamiseksi ja elektroniikkalaite - Google Patents

Description

111300

Menetelmä sijainninmääritysvastaanottimen toiminnan ohjaamiseksi ja elektroniikkalaite

Nyt esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään vastaanottimen toi-5 minnan ohjaamiseksi, jossa ainakin kahdella vastaanottokanavalla vastaanotetaan ainakin yhtä hajaspektrimoduloitua signaalia, mainituilla ainakin kahdella vastaanottokanavalla muodostetaan vertailusig-naali käyttäen vastaanotettavan signaalin moduloinnissa käytettyä koodia vastaavaa vertailukoodia, suoritetaan vastaanotetun signaalin ja 10 vertailusignaalin korrelointi, ja vastaanottimessa käytetään joukkoa korrelaattoreita. Keksintö kohdistuu lisäksi elektroniikkalaitteeseen, joka käsittää vastaanottimen ainakin yhden hajaspektrimoduloidun signaalin vastaanottamiseksi ainakin kahdella vastaanottokanavalla, välineet vastaanotettavan signaalin moduloinnissa käytettyä koodia vas-15 taavan vertailukoodin muodostamiseksi, välineet vertailusignaalin muodostamiseksi mainittua vertailukoodia käyttäen, ja välineet korreloinnin suorittamiseksi vastaanotetulle signaalille ja vertailusignaalille, ja mainitut välineet korreloinnin suorittamiseksi käsittävät joukon korrelaattoreita.

20

Satelliittipaikannukseen perustuvissa sijainninmääritysjärjestelmissä sijainninmääritysvastaanotin pyrkii vastaanottamaan vähintään neljän satelliitin signaalia, jotta sijainninmääritysvastaanottimen sijainti sekä aikatieto voidaan selvittää. Eräs esimerkki tällaisesta satelliittipaikan-25 nusjärjestelmästä on GPS-järjestelmä (Global Positioning System), jossa on lukuisa määrä satelliitteja, jotka kiertävät maapalloa ennalta määrättyjen ratojen mukaan. Nämä satelliitit lähettävät ratatietoa, jonka perusteella satelliitin sijainti kullakin ajanhetkellä voidaan määrittää, mikäli satelliittipaikannusjärjestelmässä käytetty aikatieto on tarkasti 30 selvillä sijainninmääritysvastaanottimessa. GPS-järjestelmän satelliitit lähettävät hajaspektrimoduloitua signaalia, jota moduloidaan kullekin satelliitille yksilöllisellä koodilla. Tällöin sijainninmääritysvastaanotin pystyy erottamaan eri satelliittien lähettämät signaalit toisistaan käyttämällä sijainninmääritysvastaanottimessa paikallisesti generoitua sa-35 telliitin koodia vastaavaa vertailukoodia.

111300 2

Ongelmana tällaisissa satelliittipaikannukseen perustuvissa sijainnin-määritysjärjestelmissä on usein se, että satelliitin lähettämä signaali on voimakkaasti vaimentunut saapuessaan sijainninmääritysvastaanotti-meen, jolloin signaalin erottaminen taustakohinasta on erittäin vaikeaa.

5 Signaalin vaimenemiseen vaikuttavat mm. ilmasto-olosuhteet sekä esteet signaalin kulkureitillä, kuten rakennukset ja ympäröivä maasto. Lisäksi signaali voi kulkeutua sijainninmääritysvastaanottimeen useita eri reittejä, mikä aiheuttaa ns. monitie-etenemistä ja vaikeuttaa sijain-ninmääritysvastaanottimen tahdistumista haluttuun signaaliin, koska 10 lähetetty signaali saapuu vastaanottimeen eri kulkureittejä, esim. suoraan satelliitista (line-of-sight) ja lisäksi heijastuneena. Tämä monitie-eteneminen aiheuttaa sen, että sama signaali vastaanotetaan useina eri vaiheisina signaaleina. Erityisen vaikeaa sijainninmäärityksen suorittaminen on rakennuksen sisätiloissa, koska rakennus itsessään vai-15 mentaa voimakkaasti satelliittien lähettämää signaalia ja toisaalta mo-nitie-eteneminen voi olla vielä voimakkaampaa, koska esimerkiksi ikkunan kautta tulevat, mahdollisesti heijastuneet signaalit eivät välttämättä ole niin vaimentuneita kuin suoraan katon läpi tulevat signaalit. Tällöin vastaanotin voi tulkita signaalin kulkuajan ja satelliitin sijainnin 20 signaalin lähetyshetkellä virheellisesti johtuen mm. mainitusta monitie-etenemisen aiheuttamasta lisäyksestä signaalin kulkuaikaan.

Jokainen GPS-järjestelmän toimiva satelliitti lähettää ns. L1-signaalia 1575,42 MHz:n kantoaaltotaajuudella. Tätä taajuutta merkitään myös 25 154f0, missä f0=10,23 MHz. Lisäksi satelliitit lähettävät L2-signaalia 1227,6 MHz:n kantoaaltotaajuudella, eli 120f0. Satelliitissa suoritetaan näiden signaalien modulointi ainakin yhdellä valesatunnaissekvenssillä. Kullakin satelliitilla tämä valesatunnaissekvenssi on erilainen. Moduloinnin tuloksena muodostuu koodimoduloitu laajakaistasignaali. Käy-30 tetty modulointitekniikka mahdollistaa sen, että vastaanottimessa pystytään erottamaan eri satelliittien lähettämät signaalit, vaikka lähetyksessä käytettävät kantoaaltotaajuudet ovat olennaisesti samat. Tästä modulointitekniikasta käytetään nimitystä koodijako-monikäyttö-tekniikka (CDMA, Code Division Multiple Access). Kussakin satelliitissa 35 L1-signaalin moduloinnissa käytetään valesatunnaissekvenssinä mm. ns. C/A-koodia (Coarse/Acquisition code), jona käytetään Gold-koodia. Jokainen GPS-satelIiitti lähettää signaalia käyttämällä yksilöllistä C/A- 111300 3 koodia. Koodit muodostetaan kahden 1023-bittisen binäärisekvenssin modulo-2 summana. Ensimmäinen binäärisekvenssi G1 on muodostettu polynomilla X10+X3+1 ja toinen binäärisekvenssi G2 on muodostettu viivästämällä polynomia X10+X9+X8+X6+X3+X2+1 siten, että kulla-5 kin satelliitilla viive on erilainen. Tämä järjestely mahdollistaa sen, että eri C/A-koodit voidaan muodostaa samanlaisella koodigeneraattorilla. C/A-koodit ovat siis binäärikoodeja, joiden kellotusnopeus (Chipping rate) GPS-järjestelmässä on 1,023 MHz. C/A-koodi käsittää 1023 alibit-tiä (Chip), jolloin koodin loistoaika (koodijakso, epoch) on 1 ms. L1 -sig-10 naalin kantoaaltoa moduloidaan vielä navigointi-informaatiolla 50 bit/s bittinopeudella. Navigointi-informaatio käsittää tietoa satelliitin ’’terveydentilasta” (health), radasta, aikatietoa jne.

Satelliittien signaalien havaitsemiseksi ja satelliittien tunnistamiseksi on 15 vastaanottimen suoritettava tahdistus, jossa vastaanotin etsii kulloinkin kunkin satelliitin signaalin ja pyrkii tahdistumaan tähän signaaliin, jotta signaalin mukana lähetettävä data voidaan vastaanottaa ja demoduloida.

20 Sijainninmääritysvastaanottimen on suoritettava tahdistus mm. silloin, kun vastaanotin kytketään päälle ja myös tilanteessa, jossa vastaanotin ei ole pitkään aikaan pystynyt vastaanottamaan minkään satelliitin signaalia. Mm. kannettavissa laitteissa tällainen tilanne voi syntyä helposti, koska laite liikkuu ja laitteen antenni ei aina ole optimaalisessa 25 asennossa satelliitteihin nähden, mikä heikentää vastaanottimeen tulevan signaalin voimakkuutta.

Lähes kaikki tunnetut GPS-vastaanottimet käyttävät korrelaatiomene-telmiä koodiin tahdistumiseen (acquisition) ja seurantaan (tracking). Si-30 jainninmääritysvastaanottimessa on tallennettu tai generoidaan paikallisesti vertailukoodit ref(k), eli eri satelliittien valesatunnaissekvenssit. Vastaanotetulle signaalille suoritetaan muunto välitaajuudelle (Down Conversion), minkä jälkeen vastaanotin suorittaa vastaanotetun signaalin kertomisen tallennetulla valesatunnaissekvenssillä. Kertolaskun 35 tuloksena muodostunut signaali integroidaan tai alipäästösuodatetaan, jolloin tuloksena saadaan tieto siitä, onko vastaanotetussa signaalissa ollut jonkin satelliitin lähettämä signaali. Vastaanottimessa suoritettava 111300 4 kertolasku toistetaan siten, että kullakin kerralla siirretään vastaanottimeen tallennetun valesatunnaissekvenssin vaihetta. Oikea vaihe päätellään korrelaatiotuloksesta edullisesti siten, että korrelaatiotuloksen ollessa suurin, on oikea vaihe löytynyt. Tällöin vastaanotin on oikein 5 tahdistunut vastaanotettuun signaaliin. Sen jälkeen, kun koodiin tah-distuminen on suoritettu, suoritetaan vielä taajuuden hienosäätö ja vai-helukitus.

Edellä mainittu tahdistus ja taajuudensäätöprosessi on suoritettava kul-10 lekin sellaisen satelliitin signaalille, jota vastaan otti m essa vastaanotetaan. Joissakin vastaanottimissa voi olla useampia vastaanottokanavia, jolloin kullakin vastaanottokanavalla pyritään tahdistumaan kulloinkin yhden satelliitin signaaliin ja suorittamaan tämän satelliitin lähettämän informaation selvitys.

15

Tyypillisessä GPS-vastaanottimessa on kolme korrelaattoria kutakin vastaanottokanavaa kohden. Kolmella korrelaattorilla voidaan kattaa vain yhden alibitin (1 ms) mittainen aika. Tällaisessa vastaanottimessa korrelaattorit ovat tyypillisesti Early (E), eli korrelaatiohuippua (piikkiä) 20 edellä; Prompt (P), eli korrelaatiohuipussa; ja Late (L), eli korrelaatio-huippua jäljessä. Kuitenkin, jos esimerkiksi jollakin kanavalla vastaanotettavassa satelliittisignaalissa on huomattavasti monitie-häiriöitä, ei mainitut kolme korrelaattoria riitä. Tämä ongelma voitaisiin ratkaista siten, että muodostetaan suurempi määrä korrelaattoreita kullekin ka-25 navalle. Tämä kuitenkin aiheuttaa sen, että vastaanottimen rakenteesta tulee monimutkaisempi ja kookkaampi. Lisäksi vastaanottimen tehonkulutus voi kasvaa merkittävästi. Esimerkiksi jos kanavia on 12 ja kullekin kanavalle muodostetaan 10 korrelaattoria, on korrelaattoreiden kokonaismäärä jo 120. Kuitenkin suuri osa näistä korrelaattoreista voi 30 olla suuren osan vastaanottimen toiminta-ajasta tarpeettomia.

Eräässä tunnetun tekniikan mukaisessa vastaanottimessa voidaan tällainen kiinteillä korrelaattoreilla varustetun vastaanottimen kaikki kanavat asettaa etsimään samaa satelliittia. Tällöin kuitenkin kanavat täytyy 35 alustaa uudelleen, mikä tarkoittaa sitä, että vertailukoodit on ajastettava, jotta eri kanavat etsivät eri alibittejä eri kohdista satelliittisignaalia.

111300 5 Tämä vie aikaa ja lisäksi kanavat eivät voi vastaanottaa muiden satelliittien signaaleja sinä aikana kun yhtä satelliittia etsitään.

Julkaisussa EP 0 924 532 on esitetty menetelmä ja laitteisto hajaspekt-5 risignaalien, erityisesti GPS/GLONASS-satelliittisignaalien vastaanottamiseksi. Julkaisun mukainen laitteisto käsittää joukon kanava-moduuleita, joita voidaan hierarkkisesti ketjuttamalla kytkeä sarjaan, ja kytkimen avulla valitaan ainakin kahdesta kanavamoduulista yksi ka-navamoduuli ketjuun lisättäväksi uudeksi kanavamoduuliksi. Tämän 10 jälkeen valitaan lähetyskoodi ja/tai kontrolli- ja/tai kantoaaltosignaalit tälle valitulle uudelle kanavamoduulille. Kussakin kanavamoduulissa on yksi korrelaation. Tällöin julkaisun mukaan voidaan kahden kanava-moduulin sarjaankytkennällä saavuttaa kahdennettu korrelaattori. Tämä tapahtuu kuitenkin sillä seurauksella, että käytettävissä olevien 15 vastaanottokanavien määrä puolittuu vastaavasti. Tämä rajoittaa käytettävissä olevien vastaanottokanavien lukumäärää. Tällaisessa ratkaisussa ei ole myöskään mahdollista muuttaa yksittäisen kanavan korre-laattorimäärää kesken tahdistus- tai seurantaoperaatiota, koska tällöin tietty määrä kanavia lakkaa toimimasta. Lisäksi tämän julkaisun mukai-20 sessa laitteistossa on korrelaattori itse kanavamoduulissa, jolloin sa-i maa korrelaationa ei voi vaihtaa käytettäväksi jossakin toisessa kanavamoduulissa. Tästä johtuen vielä eräänä merkittävänä epäkohtana tämän julkaisun mukaisessa ratkaisussa on se, että korrelaatto-reiden ja vastaanottokanavamoduulin muiden toiminnallisten lohkojen 25 lukumäärä on sama, jolloin korrelaattoreiden lukumäärää ei voi lisätä lisäämättä vastaanottokanavien lukumäärää.

Nyt esillä olevan keksinnön eräänä tarkoituksena on saada aikaan parannettu menetelmä vastaanottimen toiminnan ohjaamiseksi siten, että 30 vastaanottimen toimintaa voidaan säätää kulloistenkin vastaanotto-olosuhteiden kannalta mahdollisimman edulliseksi tarvitsematta kuitenkaan monimutkaistaa vastaanottimen rakennetta merkittävästi. Lisäksi keksinnön tarkoituksena on aikaansaada suhteellisen yksinkertainen vastaanotin, jonka toimintaa voidaan säätää vastaanotto-olosuhteiden 35 mukaan. Täsmällisemmin ilmaistuna nyt esillä olevan keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, että mainituille ainakin kahdelle vastaanottokanavalle on kytkettävissä yksi tai useam- 111300 6 pi korrelaation mainitusta joukosta korrelaattoreita, jolloin ainakin yhdelle korrelaattorille mainitusta joukosta korrelaattoreita valitaan vastaanottokanava mainituista ainakin kahdesta vastaanottokanavasta, jossa mainittua ainakin yhtä korrelaattoria käytetään vastaanotto-5 kanavalla vastaanotetun signaalin ja vastaavan vertailusignaalin korreloinnissa. Nyt esillä olevan keksinnön mukaiselle elektroniikkalaitteelle on pääasiassa tunnusomaista se, että mainituille ainakin kahdelle vas-taanottokanavalle on järjestetty kytkettäväksi yksi tai useampi korrelaation mainitusta joukosta korrelaattoreita, jolloin elektroniikkalaite kä-10 sittää välineet ainakin yhden korrelaattorin mainitusta joukosta korrelaattoreita valitsemiseksi käytettäväksi jollakin mainituista ainakin kahdesta vastaanottokanavasta vastaanottokanavalla vastaanotetun signaalin ja vastaavan vertailusignaalin korreloinnissa.

15 Nyt esillä olevalla keksinnöllä saavutetaan merkittäviä etuja tunnetun tekniikan mukaisiin menetelmiin ja sijainninmääritysvastaanottimiin verrattuna. Koska keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan sijain-ninmääritysvastaanottimen toimintaa ohjata siten, että kullakin vastaanottokanavalla voidaan korrelaattoreiden määrää säätää kanavan 20 vastaanotto-olosuhteiden perusteella, voidaan signaalin voimakkuuden vaihtelut ja mahdollisten monitie-edenneiden signaalien vaikutus vastaanottoon paremmin eliminoida, kuin tunnetun tekniikan mukaisissa vastaanottimissa. Tällöin voidaan tahdistuminen suorittaa myös tilanteessa, jossa joillakin kanavilla signaalinvoimakkuus on suhteellisen 25 heikko ja signaali on kohinaista. Keksinnön mukaista menetelmää sovellettaessa voidaan sijainninmääritysvastaanottimen rakennetta yksinkertaistaa verrattuna tunnetun tekniikan mukaisiin ratkaisuihin, joissa kullakin kanavalla käytetään kiinteää määrää korrelaattoreita. Lisäksi keksinnön mukaista menetelmää sovellettaessa on mahdollista suorit-30 taa signaaliin uudelleen tahdistuminen nopeammin, koska voidaan kanavalla käytettävien korrelaattoreiden määrää nostaa sellaisella kanavalla, jossa uudelleen tahdistuminen on tarpeen.

Nyt esillä olevaa keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten 35 samalla oheisiin piirustuksiin, joissa 111300 7 kuva 1 esittää pelkistettynä lohkokaaviona keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista elektroniikkalaitetta, kuva 2 esittää pelkistettynä lohkokaaviona keksinnön erään edulli-5 sen suoritusmuodon mukaista seurantaiohkoa, ja kuva 3 esittää pelkistettynä lohkokaaviona keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaista seurantaiohkoa.

10 Seuraavassa selostetaan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisen vastaanottimen PR toimintaa viitaten samalla kuvien 1 ja 2 pelkistettyihin lohkokaavioihin. Antennin 1 kautta vastaanotettava haja-spektrimoduloitu signaali vahvistetaan suurtaajuusvahvistimessa 2 ja muunnetaan kellogeneraattorin 3 ja taajuussyntetisaattorin 4 muodos-15 tämän kellosignaalin avulla sopivimmin välitaajuudelle tai suoraan kantataajuudelle muunninlohkossa 5. Tässä vaiheessa signaali on edullisesti vielä analogisessa muodossa, joten se muunnetaan digitaaliseksi signaaliksi AD-muuntimessa 6. AD-muuntimelta 6 saadaan digitaalisen vastaanottosignaalin lisäksi ohjaus automaattiselle vahvis-20 tuksensäätölohkolle 7 (AGC, Automatic Gain Control), joka pyrkii tasaamaan vastaanotetussa signaalissa olevia voimakkuusvaihteluita sinänsä tunnetusti. Välitaajuudelle tai kantataajuudelle muunnettu digitaalinen signaali johdetaan yhteen tai useampaan digitaaliseen seurantalohkoon 8, joissa suoritetaan mm. digitaalisen signaalin 25 muuntaminen kahdeksi eri vaiheiseksi signaaliksi (l/Q), vertailukoodilla kertominen, ja korrelointi. Seurantalohkossa 8 muodostetut signaalit johdetaan edelleen ohjauslohkoon 9, jossa korreloinnin perusteella pyritään selvittämään vastaanotetun signaalin koodivaihe ja taajuus-siirtymä. Ohjauslohko 9 muodostaa takaisinkytkennän seurantalohkolle 30 8 vertailu koodi n koodivaiheen ja kantoaaltogeneraattorin 23 säätä miseksi tarvittaessa. Sen jälkeen kun koodivaihe ja taajuussiirtymä on selvitetty, eli vastaanotin on lukittunut vastaanotettavaan signaaliin, voidaan tarvittaessa aloittaa signaalissa lähetetyn navigointi-informaation ilmaisu ja tallennus, mikäli mahdollista. Ohjauslohko 9 35 tallentaa navigointi-informaatiota edullisesti muistiin 29.

111300 8

Digitaalisen seurantalohkon 8 eräs edullinen rakenne on esitetty kuvan 2 lohkokaaviossa. Seurantalohko 8 käsittää joukon korrelaattorilohkoja 10a—10n sekä joukon koodi- ja kantoaaltolohkoja 11a—11 m. Kukin koodi- ja kantoaaltolohko 11a—11m muodostaa tällöin yhden vastaan-5 ottokanavan. Tällöin koodi- ja kantoaaltolohkojen 11a—11m lukumäärään vaikuttaa mm. se, kuinka monen satelliitin signaalia halutaan samanaikaisesti vastaanottaa sijainninmääritysvastaanottimella. Korre-laattorilohkojen 10a—10n lukumäärään vaikuttaa puolestaan mm. se, mikä on kullakin vastaanottokanavalla käytettävien korrelaattorien mi-10 nimimäärä ja haluttu korrelaattoreiden kokonaismäärä. Esimerkiksi, jos kullakin kanavalla halutaan käyttää vähintään kolmea korrelaattoria, tarvitaan korrelaattoreita kolminkertainen määrä kanavien lukumäärään nähden. On kuitenkin selvää, että keksintöä ei ole rajoitettu ainoastaan tällaisiin sovelluksiin, vaan korrelaattorilohkojen lukumäärä voi mää-15 räytyä myös jollakin muulla perusteella. Kuvassa on esitetty vain yhden korrelaattorilohkon 10a ja yhden koodi- ja kantoaaltolohkon 11a rakenne, mutta muiden korrelaattorilohkojen 10b—10n sekä koodi- ja kantoaaltolohkojen 11 b—11 m rakenteet ovat olennaisilta osiltaan toiminnallisesti samanlaiset. Lisäksi seurantalohkossa on olennaisesti samanlai-20 set toiminnalliset osat kaksikomponenttisen signaalin (I, Q) käsittelyä varten, mutta kuvassa 2 on selvyyden vuoksi esitetty keksinnön selostamisen kannalta olennaiset toiminnalliset osat vain yhden signaali-komponentin osalta.

25 Vastaanotetun signaalin käsittely suoritetaan seuraavasti keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisessa seurantalohkossa 8. Välitaajuu-delle tai kantataajuudelle muunnettu digitaalinen signaali johdetaan viivelinjaan 12. Viivelinjan 12 viivelohkojen 12a—12o lähtölinjat on yhdistetty ensimmäiseen signaaliväylään 13. Tämän ensimmäisen sig-30 naaliväylän kukin signaalilinja on lisäksi kytketty kussakin seurantalohkon 8 korrelaattorilohkossa 10a—10n ensimmäisen valintalohkon 15 yhteen tulolinjaan. Tällöin ensimmäisellä valintalohkolla 15 voidaan valintalohkon lähtösignaaliksi valita jokin ensimmäisen valintalohkon 15 tulolinja.

35

Koodi- ja kantoaaltolohko 11a—11m käsittää vertailukoodigeneraatto-rin 18, jolla muodostetaan sen satelliitin käyttämää koodia vastaava 111300 9 vertailu koodi, jonka lähettämää signaalia kyseisellä koodi- ja kanto-aaltolohkolla 11a—11m vastaanotetaan. Koodi- ja kantoaaltolohko 11a—11m käsittää vielä kantoaaltogeneraattorin 19, jolla vastaanotettavan signaalin taajuussiirtymä voidaan selvittää. Kantoaaltogene-5 raattorin 19 muodostama signaali ja vertailukoodigeneraattorin muodostama vertailukoodi kerrotaan kertojalohkossa 20, minkä jälkeen kertomisen tuloksena muodostettu signaali johdetaan toiseen signaali-väylään 14. Toisen signaaliväylän 14 kautta kertojalohkon 20 muodostama signaali on johdettavissa kunkin korrelaattorilohkon 10a—10n 10 toiseen valintalohkoon 16, jolloin kunkin korrelaattorilohkon toinen va-lintalohko voi valita eri koodi- ja kantoaaltolohkojen 11a—11m kertoja-lohkojen 20 signaaleista kulloinkin tarvittavan signaalin kytkettäväksi toisen 16 valintalohkon ulostuloon. Toisen valintalohkon ulostulo on yhdistetty koodikertojan 17 ensimmäiseen tuloon, ja ensimmäisen va-15 lintalohkon 15 lähtölinja on yhdistetty koodikertojan 17 toiseen tuloon.

Koodikertojassa 17 suoritetaan ensimmäisen valintalohkon 15 lähtö-linjaan valitun signaalin ja toisen valintalohkon 16 lähtölinjaan valitun signaalin kertominen keskenään. Koodikertojassa muodostettu signaali 20 edullisesti integroidaan integraattorissa 21 sopivimmin määrätyn ajan, minkä jälkeen integraattorin 21 muodostama signaali johdetaan oh-jauslohkoon 9 analysoitavaksi.

Ensimmäisen 15 ja toisen valintalohkon 16 avulla voidaan kullekin ka-25 navalle asettaa haluttu määrä korrelaattoreita sen mukaan, minkälaiset vastaanotto-olosuhteet eri kanavilla on. Esimerkiksi aloitettaessa si-jainninmääritys, voidaan kaikkien kanavien vastaanotto-olosuhteet olettaa olennaisesti samanlaisiksi, ellei sijainninmääritysvastaanotti-mella ole aikaisemmin selvitettyä ja ajantasalla olevaa tietoa vastaan-30 otto-olosuhteista. Tällöin ohjausyksikkö 9 asettaa kullekin kanavalle edullisesti saman määrän korrelaattorilohkoja 10a—10n, esimerkiksi kolme kullekin kanavalle. Tämä voidaan tehdä esimerkiksi siten, että ohjauslohko 9 valitsee kolme ensimmäistä korrelaattorilohkoa 10a, 10b, 10c ensimmäisen kanavan käyttöön, eli ensimmäisen koodi- ja 35 kantoaaltolohkon 11a käyttöön. Vastaavasti kolme seuraavaa korrelaattorilohkoa asetetaan toisen koodi- ja kantoaaltolohkon 11b käyttöön, jne. Lisäksi on kussakin korrelaattorilohkossa valittava vielä se, 111300 10 mistä kohdasta viivelinjaa 12 otetaan signaali ao. korrelaattorilohkoon. Tässä käynnistysvaiheessa voidaan esimerkiksi ensimmäiseen korrelaattorilohkoon johtaa signaali viivelinjan ensimmäisestä viive-elementistä 12a, toiseen korrelaattorilohkoon viivelinjan toisesta viive-elemen-5 tistä 12b ja kolmanteen korrelaattorilohkoon viivelinjan kolmannesta viive-elementistä. Vastaavasti viivelinjan ensimmäisestä viive-elementistä 12a voidaan johtaa signaali toisen kanavan yhteen korrelaattorilohkoon, toisesta viive-elementistä 12b voidaan johtaa signaali toisen kanavan seuraavaan korrelaattorilohkoon, ja kolmannesta viive-ele-10 mentistä 12c voidaan johtaa signaali toisen kanavan vielä seuraavaan korrelaattorilohkoon. Myös muilla kanavilla voidaan toimia vastaavasti.

Viivelinjan kunkin viivelohkon 12a—12o viive voidaan valita edullisesti siten, että saavutetaan riittävä erottelukyky korrelointivaiheessa. Esi-15 merkiksi kukin viivelohko aikaansaa yhden näytteen viipeen, joka esim. 2 MHz:n näytetaajuudelia vastaa 0,5 //s viivettä. On selvää, että myös muita viivearvoja ja näytetaajuuksia voidaan nyt esillä olevan keksinnön yhteydessä soveltaa.

20 Viivelinjasta 12 otettavien signaalien valinnan lisäksi on korrelaattori-lohkossa 10a—10n suoritettava jonkin koodi- ja kantoaaltolohkon 11a—11 m muodostaman signaalin valinta vastaanotetun signaalin ja koodi- ja kantoaaltolohkon 11a—11m muodostaman signaalin välistä korrelaatiota varten. Tämä tehdään siten, että tietylle kanavalle valittu-25 jen korrelaattorilohkojen toisessa valintalohkossa 16 valitaan lähtösig-naaliksi kyseistä kanavaa vastaavan koodi- ja kantoaaltolohkon 11 a— 11m signaali. Tässä esimerkissä tämä merkitsee sitä, että ensimmäiselle kanavalle valittujen korrelaattorilohkojen 10a, 10b, 10c toisessa valintalohkossa 16 valitaan lähtösignaaliksi ensimmäisen koodi- ja 30 kantoaaltolohkon 11 a signaali. Vastaavasti toiselle kanavalle valittujen korrelaattorilohkojen toisessa valintalohkossa 16 valitaan lähtösignaaliksi toisen koodi- ja kantoaaltolohkon 11 b signaali, jne.

Valintalohkoina 15, 16 voidaan käyttää esimerkiksi binäärisiä valinta-35 lohkoja (multipleksereitä), joissa kulloinkin yksi tulolinja voidaan kytkeä lähtölinjaan. Valintalohkojen 15, 16 välintatoimintoja voidaan ohjata sinänsä tunnetusti esimerkiksi siten, että ohjauslohko 9 asettaa valinta- 111300 11 lohkon ohjaustuloon tietyn binääriluvun, jolloin asetettua binäärilukua vastaavassa tulolinjassa oleva signaali kytketään lähtölinjaan. Tämän binääriluvun bittien määrä riippuu mm. valittavissa olevien tulolinjojen määrästä, mikä on sinänsä tunnettua.

5

Ohjauslohkossa 9 eri integrointilohkojen lähtösignaalien perusteella tehdään mm. päätelmä siitä, onko vertailukoodin koodivaihe edellä (E, Early), jäljessä (L, Late) tai samassa vaiheessa (P, Prompt) kuin vastaanotetun signaalin koodivaihe. Tämän päätelmän perusteella oh-10 jauslohko 9 säätää vertailukoodigeneraattoria 18 ohjaavan numeerisesti ohjatun oskillaattorin 22 taajuutta ja/tai valitsee viivelinjasta 12 eri viivelohkot, joista signaali otetaan kyseisen vastaanottokanavan korre-laattorilohkoihin. Lisäksi ohjauslohko 9 päättelee mahdollisen taajuus-siirtymän ja säätää numeerisesti ohjatun oskillaattorin 23 taajuutta. 15 Seurantalohkon 8 yhdellä kanavalla voidaan suorittaa signaalin käsittelyä yhdelle signaalille kerrallaan, jolloin haluttaessa vastaanottaa samanaikaisesti esim. neljää signaalia, tulee seurantalohkojen kanavia olla vähintään 4. On selvää, että kuvissa 1 ja 2 esitetty vastaanotin on vain eräs esimerkkitoteutus, mutta nyt esillä olevaa keksintöä ei ole 20 rajoitettu ainoastaan tässä vastaanottimessa käytettäväksi.

Mikäli vastaanotin ei jollakin kanavalla pysty suorittamaan signaaliin tahdistumista, tai vastaanotin kadottaa tahdistumisen esimerkiksi signaalin merkittävästi vaimennuttua signaalitiellä olevan esteen vuoksi, 25 voidaan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä toimia seuraavasti. Ohjauslohko 9 selvittää, onko korre-laattorilohkoja vapaana, jolloin tällaisia vapaana olevia korrelaattoriloh-koja voidaan ohjata käytettäväksi sellaisessa kanavassa, missä tah-distuminen ei onnistu, tai tahdistus on kadotettu. Toisaalta sellaisista 30 kanavista, joissa signaalin laatu on suhteellisen hyvä, voidaan osa tällaiselle kanavalle valituista korrelaattorilohkoista siirtää käytettäväksi toisen kanavan tahdistumisessa. Tällöin tällä kanavalla on käytettävissä enemmän korrelaattorilohkoja, jolloin viivelinjasta voidaan valita pidempi aika korrelointitoimenpiteiden suorittamiseen. Ohjauslohko 9 35 voi useamman korrelaattorilohkon muodostamien signaaleiden perusteella yrittää selvittää sen, johtuuko tahdistumishäiriö esim. monitie-etenemisestä. Tällöin useita korrelaattorilohkoja käytettäessä voidaan 111300 12 paremmin erottaa monitie-edenneet signaalit toisistaan ja löytää oikea koodivaihe ja taajuussiirtymä. Monitie-edenneiden signaalien vuoksi voi joissakin tapauksissa olla tarve suorittaa korrelointia yhdellä kanavalla n. 0,1—0,2 με välein, jolloin yhden alibitin (1/1023 ms a 0,9775 //s) aika 5 voidaan kattaa 5—10 korrelaattorilla. Mikäli korrelaattorilohkoja on riittävästi käytettävissä, voidaan esimerkiksi n. 50 korrelaattorilohkolla saavuttaa jo useisiin tilanteisiin riittävän tiheä ja ajallisesti tarpeeksi pitkä korrelointiaikaväli. Nyt esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan siis korrelaattorilohkoja asettaa joustavasti eri kana-10 vien käyttöön kulloisenkin tarpeen mukaan ja näin voidaan korrelaat-torilohkojen kokonaismäärä pitää kohtuullisena.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa myös tilanteessa, jossa kaikki vastaanottokanavat asetetaan etsimään jotakin tiettyä sa-15 telliittia. Tällöin, koska kaikki korrelaattorilohkot voidaan asettaa vastaanottamaan tämän etsittävän satelliitin signaalia, voidaan etsintäai-kaa pidentää. Sen sijaan tunnetun tekniikan mukaisissa ratkaisuissa, joissa kullekin kanavalle on muodostettu kiinteä määrä korrelaattoreita, voidaan etsintää suorittaa vain rajoitettu aika.

20

Ohjauslohko 9 voi lisäksi seurata eri vastaanottokanavien perusteella suoritettavassa sijainninmäärityksessä esiintyviä vaihteluita. Jos jollakin kanavalla havaitaan merkittäviä poikkeamia, voi ohjauslohko 9 yrittää korjata tilannetta asettamalla tällaisen kanavan käyttöön useampia 25 korrelaattorilohkoja. Tämä voi joissakin tilanteissa parantaa kyseisen vastaanottokanavan toimintaa ja tällöin vähentää sijainninmäärityksessä esiintyvää epätarkkuutta.

Kuvassa 3 on esitetty keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuo-30 don mukaisen seurantalohkon 8 rakennetta pelkistettynä lohkokaaviona. Erona tässä suoritusmuodossa kuvan 2 mukaiseen seurantaloh-koon 8 on lähinnä se, että viivelinja 12 on jaettu ainakin ensimmäiseen 30 ja toiseen viivelinjaan 31. Tällöin ensimmäisestä viivelinjasta signaaleja voidaan kolmannella valintalohkolla 32 valita siirrettäväksi toi-35 seen viivelinjaan. Kahden viivelinjan 30, 31 ja kolmannen valintalohkon avulla voidaan viivelinjaa 12 pidentää ja silti pitää korrelaattorilohkojen 10 ensimmäisten valintaiohkojen 15 koko kohtuullisena.

13

Ensimmäisen viivelinjan 30 kunkin viivelohkon 30a—30p lähtölinja on yhdistetty kolmannen valintalohkon 32 yhteen tulolinjaan. Ensimmäisessä viivelinjassa 30 viivelohkojen 30a—30p määrä asetetaan suu-5 remmaksi kuin toisen viivelinjan viivelohkojen 31a—31 o lukumäärä. Vastaavasti toisessa viivelinjassa 31 viivelohkojen 31a—31 o lukumäärä voidaan asettaa esimerkiksi samaksi kuin keksinnön ensimmäisen edullisen suoritusmuodon mukaisessa seurantalohkossa käytetyn viivelinjan 12 viivelohkojen 12a—12o lukumäärä. Kolmannen valinta-10 lohkon 32 kukin lähtölinja on yhdistetty toisen viivelinjan 31 yhteen vii-velohkoon 31a—31 o. Tällöin toiseen viivelinjaan 31 informaatiota siirretään rinnakkaismuotoisesti kolmannen valintalohkon 32 välityksellä ensimmäisestä viivelinjasta 30.

15 Vastaanotetun signaalin käsittely suoritetaan keksinnön tämän toisen edullisen suoritusmuodon mukaisessa seurantalohkossa 8 seuraavasti. Välitaajuudelle tai kantataajuudelle muunnettu digitaalinen signaali johdetaan ensimmäiseen viivelinjaan 30. Tämän jälkeen suoritetaan informaation siirto siten, että asetetaan kolmannen valintalohkon 32 20 valintalinjoihin 33 lukuarvo, jolla osoitetaan haluttuun kohtaan ensimmäistä viivelinjaa 30. Tämän seurauksena kolmannen valintalohkon 32 lähtölinjoihin kytketään ensimmäisen viivelinjan 30 viivelohkojen signaalit tästä valintalinjoilla 33 valitusta kohdasta (esim. viivelohkot 30a—30o) ja signaalit tallennetaan toisen viivelinjan 31 viivelohkoihin 25 31a—31 o. Kolmannella valintalohkolla 32 voidaan siis valita toisen viivelinjan pituutta vastaava määrä vapaasti valittavissa olevia ensimmäisen viivelinjan 30 viivelohkoja. Sen jälkeen kun toiseen viivelinjaan 31 on siirretty tarvittava informaatio, voidaan suorittaa informaation siirto edelleen oikeaan korrelaattorilohkoon 10a—10n, kuten keksinnön 30 ensimmäisen edullisen suoritusmuodon mukaisen seurantalohkon 8 toimintakuvauksen yhteydessä on esitetty. Tämän jälkeen voidaan toistaa edellä esitettyjä toimenpiteitä, joilla ensimmäisestä viivelinjasta 30 siirretään informaatiota toiseen viivelinjaan 31 ja edelleen tiettyyn korrelaattorilohkoon 10a—10n.

35

Muilta osin tämän keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaisen seurantalohkon toiminta vastaa aikaisemmin tässä selityk 111300 14 sessä esitettyä toimintakuvausta, joten sen tarkempi käsittely tässä yhteydessä ei enää ole tarpeen.

Vastaanotin PR käsittää edullisesti myös välineet langattoman viesti-5 men toimintojen suorittamiseksi, kuten toisen antennin 24, radio-osan 25, audiovälineet, kuten koodekin 26a, kaiuttimen 26b ja mikrofonin 26c, näytön 27 ja näppäimistön 28 ja muistia 29. Ohjauslohko 9 voi olla ainakin osittain yhteinen vastaanottimen PR toimintojen suorittamiseksi sekä langattoman viestimen toimintojen suorittamiseksi, tai näille toi-10 minnoille voidaan käyttää erillisiä suorittimia tai vastaavia.

Vaikka edellä keksintöä on selostettu käyttämällä esimerkkinä haja-spektrimoduloidusta signaalista satelliittijärjestelmässä käytettävää hajaspektrimoduloitua signaalia, jota moduloidaan yksilöllisellä koodilla, 15 voidaan keksintöä soveltaa myös muissa hajaspektrimodulointia käyttävissä järjestelmissä, joissa binääri- tai muun informaation eri tilojen modulointi suoritetaan symbolien avulla.

On selvää, että nyt esillä olevaa keksintöä ei ole rajoitettu ainoastaan 20 edellä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (11)

111300

1. Menetelmä vastaanottimen (PR) toiminnan ohjaamiseksi, jossa ainakin kahdella vastaanottokanavalla vastaanotetaan ainakin yhtä haja- 5 spektrimoduloitua signaalia, mainituilla ainakin kahdella vastaanotto-kanavalla (11a—11 m) muodostetaan vertailusignaali käyttäen vastaanotettavan signaalin moduloinnissa käytettyä koodia vastaavaa vertailukoodia, suoritetaan vastaanotetun signaalin ja vertailusignaalin korrelointi, ja vastaanottimessa käytetään joukkoa korrelaattoreita, 10 tunnettu siitä, että mainituille ainakin kahdelle vastaanotto-kanavalle (11a—11 m) on kytkettävissä yksi tai useampi korrelaation mainitusta joukosta korrelaattoreita, jolloin ainakin yhdelle korrelaationne mainitusta joukosta korrelaattoreita (17, 21) valitaan vastaan-ottokanava mainituista ainakin kahdesta vastaanottokanavasta (11a— 15 11 m), jossa mainittua ainakin yhtä korrelaattoria käytetään vastaan ottokanavalla (11a—11 m) vastaanotetun signaalin ja vastaavan vertailusignaalin korreloinnissa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 20 selvitetään kullakin vastaanottokanavalla korreloinnissa tarvittavien korrelaattoreiden lukumäärä, ja valitaan mainitusta joukosta korrelaattoreita (17, 21) kullekin kanavalle selvitettyä tarvetta vastaava määrä korrelaattoreita.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun vertailusignaalin aikaansaamiseksi muodostetaan kanto-aaltosignaali, joka kerrotaan mainitulla vertailukoodilla.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 30 että viivästetään vastaanotettua signaalia, ja valitaan viivästetystä signaalista osa johdettavaksi kullekin kanavalle valittuun ainakin yhteen korrelaattoriin.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 35 korrelaatiohuipun etsimiseksi tutkitaan kanavalle valittujen korrelaattoreiden muodostamia signaaleita, ja mikäli korrelaatiohuippua ei ole löytynyt, valitaan viivästetystä signaalista jokin toinen osa korrelointia 111300 varten, jolloin tutkimis- ja valintavaiheita toistetaan, kunnes korrelaa-tiohuippu löydetään.

6. Elektroniikkalaite (MS), joka käsittää vastaanottimen (PR) ainakin 5 yhden hajaspektrimoduloidun signaalin vastaanottamiseksi ainakin kahdella vastaanottokanavalla (11a—11 m), välineet (18) vastaanotettavan signaalin moduloinnissa käytettyä koodia vastaavan vertailu-koodin muodostamiseksi, välineet (19, 20) vertailusignaalin muodostamiseksi mainittua vertailukoodia käyttäen, ja välineet (8) korreloinnin 10 suorittamiseksi vastaanotetulle signaalille ja vertailusignaalille, ja mainitut välineet (8) korreloinnin suorittamiseksi käsittävät joukon korrelaattoreita (17, 21), tunnettu siitä, että mainituille ainakin kahdelle vastaanottokanavalle (11a—11 m) on järjestetty kytkettäväksi yksi tai useampi korrelaattori mainitusta joukosta korrelaattoreita, jolloin 15 elektroniikkalaite käsittää välineet (15,16) ainakin yhden korrelaattorin mainitusta joukosta korrelaattoreita (17, 21) valitsemiseksi käytettäväksi jollakin mainituista ainakin kahdesta vastaanottokanavasta (11a— 11 m) vastaanottokanavalla vastaanotetun signaalin ja vastaavan vertailusignaalin korreloinnissa. 20

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen elektroniikkalaite, tunnettu siitä, että se käsittää välineet (9) kullakin vastaanottokanavalla korreloinnissa tarvittavien korrelaattoreiden lukumäärän selvittämiseksi, ja välineet (9, 10a—10n) kullekin kanavalle selvitettyä tarvetta vastaavan 25 määrän korrelaattoreita valitsemiseksi mainitusta joukosta korrelaattoreita (17, 21).

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen elektroniikkalaite, tunnettu siitä, että välineet (19, 20) vertailusignaalin muodostamiseksi käsittävät 30 välineet (19) kantoaaltosignaalin muodostamiseksi, ja välineet (20) kantoaaltosignaalin kertomiseksi mainitulla vertailukoodilla.

9. Patenttivaatimuksen 6, 7 tai 8 mukainen elektroniikkalaite, tunnettu siitä, että se käsittää ainakin yhden viivelinjan (12) vastaan- 35 otetun signaalin viivästämiseksi, ja välineet (15) osan viivästetystä signaalista valitsemiseksi johdettavaksi kullekin kanavalle valittuun ainakin yhteen korrelaattoriin. 111300

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen elektroniikkalaite, tunnettu siitä, että se käsittää välineet (9) korrelaatiohuipun etsimiseksi tutkimalla kanavalle valittujen korrelaattoreiden muodostamia signaaleita, ja väli- 5 neet (9) tutkimis- ja valintavaiheiden toistamiseksi, mikäli korrelaa-tiohuippua ei ole löytynyt, jolloin viivästetystä signaalista on järjestetty valittavaksi jokin toinen osa korrelointia varten.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 6—10 mukainen elektroniikkalaite, 10 tunnettu siitä, että se on langaton viestin. 111300