FI112416B - Menetelmä ja laite informaation välittämiseksi radioteitse - Google Patents

Description

112416

MENETELMÄ JA LAITE INFORMAATION VÄLITTÄMISEKSI RADIOTEITSE

Esillä olevan keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määritelty menetelmä ja 5 patenttivaatimuksen 7 johdanto-osassa määritelty läh-tinyksikkö yhden keskikanavan, ensimmäisen sivukanavan ja toisen sivukanavan välittämiseksi radiojärjestelmässä .

Elektronisella paikannuksella ja seurannalla 10 tarkoitetaan järjestelmiä, joilla voidaan paikantaa ja tarvittaessa seurata haluttua kohdetta sen liikkuessa halutulla tarkkuudella ja maantieteellisellä laajuudella käyttämällä radioteknisiä menetelmiä. Eräs sovellus, jossa paikannuspalvelu on haluttu ominaisuus, 15 on valtakunnallinen turva-alan palveluverkko SafeNet.

SafeNetin päätehtäviä ovat valvontatietojen siirto ja reititys, eri turvajärjestelmien- ja verkkojen sovittaminen yhteiskäyttöiseksi sekä turvatoiminnassa tarvittavien tietoliikennepalvelujen kokoaminen yksinker-20 täisen käyttöliittymän taakse. SafeNet on suunniteltu tarjoamaan vakioraj apinto j a tavallisimmille valvotta-van kohteen järjestelmille sekä yhdistämään samaan ; . palveluverkkoon operatiivisten toimintayksiköiden tar- 1 · · ‘•‘I vitsemat televiestintäpalvelut. Radioliikenteen tulee ‘ ' 25 toimia salattuna ja kyetä tarjoamaan riittävä tiedon- • · ·.·.· siirtokapasiteetti SafeNetin ominaisuuksia varten.

• · · l Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on mah dollistaa edellä esitetyt ominaisuudet. Erityisesti .V. keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin uudenlainen me- * * · • » 30 netelmä radioteitse tapahtuvaan tiedonsiirtoon sekä uudenlainen laitteisto tiedonsiirron toteuttamiseen.

Esillä olevan keksinnön tunnusomaisten seik- • · · ·,,,· kojen osalta viitataan patenttivaatimuksiin.

: .·. Keksinnön mukainen menetelmä kohdistuu yhden » · · 35 keskikanavan, ensimmäisen sivukanavan ja toisen sivu- kanavan välittämiseksi radiojärjestelmässä. Radiojärjestelmään kuuluu kanavien lähetinyksikkö ja kanavien 112416 2 vastaanotinyksikkö, jotka on sovitettu toimimaan useilla radiotaajuuksilla. Keksinnön mukaisessa menetelmässä määritellään keskikanavan taajuuskaistan le-' veys ja määritellään sivukanavien taajuuskaistan leve- 5 ys yhtä suureksi tai pienemmäksi kuin keskikanavan taajuuskaistan leveys. Keskikanava välitetään sopivalla taajuudella taajuusmoduloituna (FM) radiosignaalina. Keskikanavan keskitaajuuden suhteen muodostetaan symmetrisesti amplitudimoduloitu (AM) signaali, toisin 10 sanoen amplitudimoduloidun signaalin kantoaalto on olennaisesti samalla taajuudella kuin keskikanavan keskitaajuus.

Amplitudimoduloidusta signaalista muodostetaan ensimmäinen amplitudimoduloitu yksisivunauha 15 vaimentamalla keskiaalto ja ylempi yksisivunauha siten, että otetaan keskiaallosta ja ylemmästä yksisivu-nauhasta näyte, käännetään näytteen vaihe vastakkaiseksi ja summataan alkuperäiseen amplitudimoduloituun signaaliin. Toinen amplitudimoduloitu yksisivunauha 20 muodostetaan amplitudimoduloidusta signaalista vastaa-. vasti, vaimentamalla keskiaalto ja alempi yksisivunau- ha siten, että otetaan keskiaallosta ja alemmasta yk-V * sisivunauhasta näyte, käännetään näytteen vaihe vas- takkaiseksi ja summataan alkuperäiseen amplitudimodu-25 loituun signaaliin.

Ensimmäisen sivukanavan informaatio moduloi-daan ensimmäiseen yksisivunauhaan, jolloin ensimmäiselle yksisivunauhalle muodostuu kaksi sivunauhaa. Toisen sivukanavan informaatio moduloidaan toiseen yk-!.! 30 sisivunauhaan, jolloin toiselle yksisivunauhalle muo- ·’ dostuu kaksi sivunauhaa. Taajuusmoduloitu signaali, ' \ ensimmäinen yksisivunauha ja toinen yksisivunauha yh- distetään yhdistäjässä siten, että kaikki kolme kana- • · t . \ vaa lähetetään samanaikaisesti.

35 Eräässä keksinnön edullisessa sovelluksessa ’···' ensimmäinen ja toinen yksisivunauha lähetetään olennai sesti samassa vaiheessa. Edullisesti keskikanava lähe- 112416- 3 tetaän olennaisesti yksisivunauhojen suhteen vastakkaisessa vaiheessa.

Eräässä keksinnön edullisessa sovelluksessa ' keskikanavalla lähetetään analoginen signaali ja sivu- 5 kanavalla digitaalinen signaali.

Eräässä keksinnön edullisessa sovelluksessa vastaanotettaessa käytetään kantoaaltotaajuutena joko taajuusmoduloitua signaalia, ensimmäistä yksisivunau-haa, tai toista yksisivunauhaa.

10 Eräässä keksinnön edullisessa sovelluksessa lähetetään yksisivunauhalla keskikanavan avainkoodi, jonka avulla salattu viesti on purettavissa.

Lisäksi keksintö kohdistuu lähetinyksikköön yhden keskikanavan, ensimmäisen sivukanavan ja toisen 15 sivukanavan lähettämiseksi radiojärjestelmässä. Radio järjestelmään kuuluu kanavien lähetinyksikkö ja kanavien vastaanotinyksikkö, jotka on sovitettu toimimaan useilla sopivilla radiotaajuuksilla. Lähetinyksikköön kuuluu välineet sopivan lähetystaajuuden ir.uodostamisek-20 si sekä välineet keskikanavan moduloimiseksi taajuusmo- dulaation muotoon. Lähetinyksikköön kuuluu myös väli-neet amplitudimoduloidun signaalin muodostamiseksi si- « · * ' · ·* ten, että kantoaalto on keskikanavan keskitaajuudella.

Tällöin amplitudimoduloidun ja taajuusmoduloidun sig- • · 25 naalin kantoaallot ovat olennaisesti samalla taajuudel- la. Lähetinyksikköön kuuluu välineet ensimmäisen ja toisen yksisivunauhan muodostamiseksi amplitudimodu- I · * loidusta signaalista, välineet ensimmäisen sivukanavan moduloimiseksi ensimmäiseen yksisivunauhaan, välineet * * t '·*·’ 30 toisen sivukanavan moduloimiseksi toiseen yksisivunau- • · · V * haan, sekä välineet ensimmäisen yksisivunauhan, toisen . yksisivunauhan ja keskikanavan yhdistämiseksi ja lähet- • · · ,*··. tämiseksi samanaikaisesti.

’·’ Eräässä keksinnön edullisessa sovelluksessa I · : 35 välineisiin yksisivunauhan muodostamiseksi kuuluu väli- • * · neet, joilla vaimennettava kantoaalto ja yksisivunauha muunnetaan olennaisesti vastakkaisvaiheiseksi ja summa- 112416- 4 taan amplitudimoduloituun signaaliin. Edullisesti lähe-tinyksikköön kuuluu välineet ensimmäisen ja toisen yk-sisivunauhan vaiheistamiseksi olennaisesti samanvai-heiseksi. Edullisesti lähetinyksikköön kuuluu välineet 5 keskikanavan vaiheistamiseksi yksisivunauhojen suhteen olennaisesti vastakkaisvaiheiseksi.

Keksinnön etuna on, että näin saadaan aikaan kolme informaatiokanavaa yhdistettunä yhteen signaaliin, jolloin signaalit eivät häiritse toisiaan. Kek-10 sinnön avulla voidaan toteuttaa erityisesti SafeNet- sovelluksissa tarvittava salaustoiminto salausavainten ollessa moduloituna sivukanaviin. Keksintö on helppo toteuttaa käyttäen olemassa olevia komponentteja, menetelmään tarvittavat toimenpiteet ovat suhteellisen 15 yksinkertaisia.

Seuraavassa keksintöä selostetaan oheisten suoritusesimerkkien avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa on kaaviomaisesti kuvattu eräs keksinnön mukainen sovellus.

20 Kuviossa 1 on esitetty kaaviomaisesti keksin nön mukaisen lähetysyksikön toimintaa. Lähetysyksik- • · · köön kuuluu oskillaattori 1, joka muodostaa sopivan : kantoaaltotaajuuden taajuusmodulaattorille 2 ja yksi- • · :/.j sivunauhanmuodostajalle 3. Keskikanavan informaatio 7 *:**: 25 moduloidaan taajuusmodulaattorissa 2 taajuusmoduloi- jV. duksi signaaliksi (FM, Frequency Modulation).

Yksisivunauhanmuodostaj aan 3 kuuluu amplitu- 4 · * dimodulaattori, joka muodostaa amplitudimoduloidun . . signaalin kantoaaltotaajuuden ja sopivan kellotaajuu- 30 den 8 avulla. Näin muodostettu amplitudimoduloitu sig- • · · '·’ * naali on taajuustasossa olennaisesti symmetrinen kan- : toaaltotaajuuteen nähden. Amplitudimoduloidusta sig- • · · naalista muodostetaan kaksi erillistä yksisivunauhaa. Yksisivunauha (SSB, Single Side Band) muodostetaan ‘•;j · 35 vaimentamalla keskimmäinen kantoaalto ja toinen sivu- :...· nauha. Vaimennus toteutetaan kääntämällä signaalista otettu näyte vastakkaisvaiheiseksi ja summaamalla se 112416' 5 alkuperäiseen signaaliin, jolloin ne kumoavat toisensa. Amplitudimoduloidusta signaalista erotettu ensimmäinen yksisivunauha LSB (Lower Side Band) viedään mo-' dulaattorille 4 ja toinen yksisivunauha USB (Upper Si- 5 de Band) modulaattorille 5.

Ensimmäisen sivukanavan informaatio 10 moduloidaan ensimmäiseen yksisivunauhaan LSB modulaattorissa 4 ja toisen sivukanavan informaatio 9 moduloidaan toiseen yksisivunauhaan USB modulaattorissa 5. 10 Moduloitaessa sivukanavan informaatiota yksisivunau haan muodostuu yksisivunauhalle kaksi sivunauhaa.

Keskikanava FM, ensimmäinen yksisivunauha LSB ja toinen yksisivunauha USB viedään yhdistäjälle 6. Yhdistäjä 6 vaiheistaa kolme signaalia sopivasti ja 15 poistaa ylimääräiset modulaatiotulokset siten, että kolme signaalia voidaan lähettää samanaikaisesti. Yhdistäjälle 6 on ominaista suuri vaimennus kaikkien kolmen sisäänmenoportin välillä, pieni vaimennus si-säänmencporteiita ulos sekä suuri cakaisinheijastus-20 vaimennus kaikille sisääntuloporteille.

Yhdistäjä 6 vaiheistaa molemmat yksisivunau- « « · · hat USB, LSB olennaisesti keskenään samanvaiheisiksi « I · : ja taajuusmoduloidun signaalin FM yksisivunauhoihin » · USB, LSB nähden vastakkaisvaiheiseksi. Esivahvistimel-·;·*: 25 le ja antennille lähetettävä signaali 11 muodostuu tä- ten keskellä lähetettävästä taajuusmoduloidusta sig-naalista FM ja siihen nähden taajuustasossa vastaavil- > · · la etäisyyksillä lähetettävistä ensimmäisestä yksisi- . . vunauhasta LSB ja toisesta yksisivunauhasta USB.

* · » 30 Vastaanotettaessa voidaan käyttää kantoaalto- » « · *·[ ' na mitä tahansa kolmesta signaalista. Signaalien taa- : juuksien välinen ero tunnetaan, joten yhden signaalin • « · .***; perusteella voidaan määrittää myös kahden muun signaa- • · · (\ Iin taajuudet. Keksintö soveltuu käytettäväksi useilla '·**. *. 35 taajuusalueilla.

* # · • » ·...· Edullisesti signaalit lähetetään 25 Hz:n taa juuskaistalla, joka on jaettu viiteen viiden hertsin 112416' 6 kaistaan. Tällöin taajuuskaistojen järjestys on pienemmästä taajuudesta suurempaan lukien seuraava: 5 Hz puskurikaista naapurikaistan häiriöitä varten, ensimmäinen yksisivunauha LSB, taajuusmoduloitu keskikana-5 va, toinen yksisivunauha USB ja toinen 5 Hz puskuri-kaista naapurikaistan häiriöitä varten.

Keksinnön mukainen laitteisto voidaan toteuttaa muun muassa käyttäen Gilbert Cell-standardisoluja. Gilbert Cellit voidaan kytkeä oskillaattoriksi, se-10 koittajaksi, summaimeksi, erottajaksi tai vahvistimeksi. Käytettävä piiri sisältää edullisesti integroituja komponentteja vaiheistuksen suorittamiseksi, esimerkiksi kapasitiivisia tai induktiivisia komponentteja. Keksinnön toteutuksessa on huomioitava komponenttien 15 toleransseista aiheutuva lievä epätarkkuus, joka on kuitenkin kalibroinnin avulla eliminoitavissa.

Keksintöä ei rajata pelkästään edellä esitettyjä sovellutusesimerkkejä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia pysyttäessä patenttivaati-20 musten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puit- , teissä.

« · 1 « I < · I I · • « Ί 1 · t I I · I « t · • IMU I ·

• I

I · > I · I 1 · t I » « < · > > I · « • ·

* · I

* · 1 t I I

• I · » II» II· M» • · • » « • · t 9 · I · · » I · · · · • · * · • f ·

Claims (10)

112416' 7

1. Menetelmä yhden keskikanavan, ensimmäisen sivukanavan ja toisen sivukanavan välittämiseksi radiojärjestelmässä, johon radiojärjestelmään kuuluu ka-5 navien lähetinyksikkö ja kanavien vastaanotinyksikkö, jotka on sovitettu toimimaan useilla radiotaajuuksilla, tunnettu siitä, että - määritellään keskikanavan taajuuskaistan leveys, - määritellään sivukanavien taajuuskaistan leveys 10 yhtä suureksi tai pienemmäksi kuin keskikanavan taajuuskaistan leveys, - välitetään keskikanava sopivalla taajuudella taajuusmoduloituna (FM) radiosignaalina, - muodostetaan keskikanavan keskitaajuuden suh- 15 teen symmetrisesti amplitudimoduloitu (AM) signaali, - muodostetaan amplitudimoduloidusta signaalista ensimmäinen amplitudimoduloitu yksisivunauha (LSB) vaimentamalla keskiaalto ja ylempi yksisivunauha siten, että otetaan keskiaallosta ja ylemmästä yksisivu- 20 nauhasta näyte, käännetään näytteen vaihe vastakkaiseksi ja summataan alkuperäiseen amplitudimoduloituun * ·;· signaaliin, - muodostetaan amplitudimoduloidusta signaalista : toinen amplitudimoduloitu yksisivunauha (USB) vaimen- 25 tamalla keskiaalto ja alempi yksisivunauha siten, että • · . otetaan keskiaallosta ja alemmasta yksisivunauhasta I.* näyte, käännetään näytteen vaihe vastakkaiseksi ja « I · *·* * summataan alkuperäiseen amplitudimoduloituun signaa liin, 30. moduloidaan ensimmäisen sivukanavan informaatio • · · V · ensimmäiseen yksisivunauhaan (LSB) , jolloin ensimmäi- , selle yksisivunauhalle muodostuu kaksi sivunauhaa, t i I - moduloidaan toisen sivukanavan informaatio toi- • · • · **.* seen yksisivunauhaan (USB) , jolloin toiselle yksisivu- ·,· · 35 nauhalle muodostuu kaksi sivunauhaa, : - yhdistetään taajuusmoduloitu (FM) signaali, en simmäinen yksisivunauha (SSB) ja toinen yksisivunauha 112416' 8 (SSB) yhdistäjässä siten, että kaikki kolme kanavaa lähetetään samanaikaisesti.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lähetetään ensimmäinen (LSB) 5 ja toinen yksisivunauha (USB) olennaisesti samassa vaiheessa.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lähetetään keskikanava (FM) olennaisesti yksisivunauhojen (LSB, USB) suhteen vas- 10 takkaisessa vaiheessa.

4. Jonkin edeltävistä patenttivaatimuksista 1 - 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lähetetään keskikanavalla (FM) analoginen signaali ja si-vukanavalla digitaalinen signaali.

5. Jonkin edeltävistä patenttivaatimuksista 1 - 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään vastaanotettaessa kantoaaltotaajuutena joko taa-juusmoduloitua signaalia (FM), ensimmäistä yksisivunau-haa (LSB) tai toista yksisivunauhaa (USB).

6. Jonkin edeltävistä patenttivaatimuksista 1 - 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lä- . hetetään yksisivunauhalla keskikanavan (FM) avainkoodi, t * * * jonka avulla salattu viesti on purettavissa.

7. Lähetinyksikkö yhden keskikanavan, ensim- 1 ! 25 mäisen sivukanavan ja toisen sivukanavan lähettämisek si radiojärjestelmässä, johon radiojärjestelmään kuu- • · · **·’ luu kanavien lähetinyksikkö ja kanavien vastaanotinyk- ’ sikkö, jotka on sovitettu toimimaan useilla radiotaa juuksilla, tunnettu siitä, että lähetinyksikköön :Y: 30 kuuluu välineet (1) sopivan taajuuden muodostamiseksi, välineet (2) keskikanavan moduloimiseksi taajuusmodu-laation (FM) muotoon, välineet (3) amplitudimoduloidun (AM) signaalin muodostamiseksi siten, että kantoaalto • · ’···’ on keskikanavan keskitaajuudella, välineet (3) ensim- • 35 mäisen ja toisen yksisivunauhan muodostamiseksi ampli- • · · · tudimoduloidusta signaalista, välineet (4) ensimmäisen sivukanavan (10) moduloimiseksi ensimmäiseen yksisivu- 112416. 9 nauhaan, välineet (5) toisen sivukanavan (9) modulointi -seksi toiseen yksisivunauhaan, välineet ensimmäisen yk-sisivunauhan (LSB) , toisen yksisivunauhan (USB) ja kes-kikanavan (FM) yhdistämiseksi ja lähettämiseksi saman-5 aikaisesti.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen lähetinyk-sikkö, tunnettu siitä, että välineisiin (3) yksisivunauhan muodostamiseksi kuuluu välineet vaimennettavan kantoaallon ja yksisivunauhan muuntamiseksi olen- 10 naisesti vastakkaisvaiheiseksi ja summaamiseksi ampli-tudimoduloituun signaaliin.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen lähetinyk-sikkö, tunnettu siitä, että lähetinyksikköön kuuluu välineet (6) ensimmäisen ja toisen yksisivunauhan 15 vaiheistamiseksi olennaisesti samanvaiheiseksi.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen lähetinyk-sikkö, tunnettu siitä, että lähetinyksikköön kuuluu välineet (6) keskikanavan vaiheistamiseksi yksisi-vunauhojen suhteen olennaisesti vastakkaisvaiheiseksi. 20 * • 1 « · * 1 1 1 • 1 « s · t I · • t · t · • * » 1 · · • 1 * · t » · · • « « • · · i i 1 • I « * « · · 112416 10