FI114594B - Monen käyttäjän tietoliikennejärjestelmäarkkitehtuuri, johon kuuluu hajautettuja vastaanottimia - Google Patents

Description

114594

MONEN KÄYTTÄJÄN TIETOLIIKENNEJÄRJESTELMÄARKKITEHTUURI, JOHON KUULUU HAJAUTETTUJA VASTAANOTTIMIA

Esillä oleva liittyy monipääsyjärjestelmiin, kuten langattomiin data- tai puhelinjärjestelmiin ja 5 satelliittitoistintyyppisiin hajaspektritietoliikennejärjestelmiin. Erityisesti keksintö liittyy tietolii-kennejärjestelmäarkkitehtuuriin, jossa digitaalisig-naali demoduloidaan usealla digitaalivastaanotinmoduu-lilla, jotka on kytketty useaan analogiseen vastaanot-10 timeen datasiirtotarpeen pienentämiseksi. Edelleen keksintö liittyy menetelmään tiettyjen signaalin demo-dulointitoimenpiteiden yhdistämiseen koodijakomonipää-syisessä hajaspektritietoliikennejärjestelmässä yksittäisten käyttäjän datasignaalien muodostamiseen vaa-15 dittavan datasiirtonopeuden pienentämiseksi.

Entuudestaan tunnetaan useita tietoliikennejärjestelmiä tiedon siirtämiseksi järjestelmän käyttäjien välillä. Alalla tunnetaan yleisesti moniliityn-täisiä menetelmiä, kuten TDMA (time division multiple 20 access; moniliityntäinen alkajako), FDMA (frequency division multiple access; moniliityntäinen taajuusjako) sekä AM-modulointimenetelmä, kuten ACSSB-modulointia (amplitude companded single sideband; amp-. . litudikompandoitu yksittäinen sivukaista). Kuitenkin 25 hajaspektrimodulointitekniikalla, kuten koodijakomoni-

« * I

*> : pääsyisellä hajaspektritekniikalla on merkittäviä etu- ja verrattuna muihin menetelmiin moniliityntäisissä viestintäjärjestelmissä, erityisesti kun järjestelmäs-; sä on paljon käyttäjiä. CDMA-menetelmä esitetään pa- 30 tentti julkaisussa US-4.901.307 (13.2.90, "Hajaspektrin moniliityntäinen viestintäjärjestelmä, joka hyödyntää satelliitti- tai maassa sijaitsevia toistajia"), jossa hakijana on sama kuin tässä hakemuksessa ja joka lii-tetään tähän viittauksella.

35 Mainitussa patenttijulkaisussa esitetään mo- : niliityntäinen järjestelmä, jossa on suuri määrä mat- kaviestikäyttäj iä, jotka kukin käyttävät lähetin- 114594 2 vastaanotinta kommunikoidakseen järjestelmän muiden käyttäjien kanssa tai haluamiensa signaalin vastaanottajien kanssa, esimerkiksi yleisen kytkentäisen puhelinverkon kautta. Lähetin-vastaanottimet kommunikoivat 5 satelliittitoistajien ja yhdyskäytävien tai tukiasemien kautta (kutsutaan myös "soluasemiksi" tai "soluiksi") käyttäen koodijakomonipääsyisiä hajaspekt-rityyppisiä CDMA-signaaleja. Tällaiset järjestelmät mahdollistavat monentyyppisten data- ja äänisignaalien 10 siirtämisen järjestelmän käyttäjien ja muiden järjestelmään yhteydessä olevien välillä.

Hajaspektrityyppisiä signaaleja ja moduloin-titekniikoita, kuten patenttijulkaisussa US 4,901,307 esitettyä tekniikkaa, käyttävät tietoliikennejärjes-15 telmät tarjoavat parempaa käyttäjäkapasiteettia muihin tekniikoihin nähden johtuen tavasta, jolla taajuus-spektri "uudelleenkäytetään" moneen kertaan järjestelmän eri alueilla ja samanaikaisesti alueella olevien käyttäjien kesken. CDMA:n käyttö johtaa annetun taa-20 juusspektrin tehokkaampaan käyttöön kuin mitä saavutetaan muilla monipääsytekniikoilla. Lisäksi CDMA-tekniikan avulla voidaan helpommin ratkaista monireit-tisyyden aiheuttama häipyminen, erityisesti maalla toimivissa toistimissa. Näennäiskohina-modulointi (PN, 2 5 pseudonoise) käytettynä CDMA:n yhteydessä antaa suh- j, · teellisen suuren signaalivahvistuksen, minkä ansiosta : spektraalisesti samanlaiset tietoliikennekanavat tai |· signaalit voidaan nopeammin erottaa. Tämä antaa sig- f : i t , .·. naaleille mahdollisuuden erottaa signaalit, jotka kul- 3 0 kevät eri etenemisreittejä, edellyttäen ettei reittien pituuserot aiheuta kestoltaan suurempia kuin yhden PN-alibitin, joka on kaistanleveyden inverssi, mittaisia : ” viiveitä. Jos PN-alibitin nopeus on noin 1 MHz, niin V ’ voidaan käyttää täyden hajaspektrin käsittelyvahvis- 35 tusta, joka vastaa suuruudeltaan hajakaistanleveyden • · ,··*. suhdetta järjestelmän datanopeuteen, reittiviiveeltään 114594 3 tai saapumisajaltaan yli yhden mikrosekunnin eroavien signaalireittien diskriminoimiseksi.

Mahdollisuus diskriminoinnin suorittamiseen monireittisten signaalien välillä vähentää suuresti 5 monireittisyyden aiheuttamaa häipymistä, vaikka se ei tyypillisesti eliminoi sitä johtuen satunnaisista reittiviive-eroista, jotka ovat alle yhden PN-alibitin keston. Pieniviiveisten reittien olemassaolo on vielä todellisempaa satelliittitoistimilla tai suunnatuilla 10 tietoliikenneyhteyksillä, koska monireittiset heijastumat rakennuksista ja muista maalla olevista pinnoista pienenevät merkittävästi ja kokonaismatka on niin suuri. Siksi on toivottavaa tarjota jonkinasteista signaalin hajautusta yhtenä vaihtoehtona häipymisen 15 haitallisten vaikutusten ja suhteelliseen käyttäjän tai satelliittitoistimen liikkumiseen liittyvien lisä-ongelmien eliminoimiseksi.

Yleisesti hajautus muodostetaan kolmena erityyppisenä hajaspektritietoliikennejärjestelmissä, ja 20 ne ovat aika-, taajuus- ja tilahajautus. Aikahajautus saadaan käyttämällä signaalikomponenttien toistoa ja limitystä. Taajuushajautus aikaansaadaan hajauttamalla signaali koko laajalle kaistalle. Sen vuoksi taajuus-valikoiva häipyminen vaikuttaa ainoastaan pieneen ·. ,· 25 osaan CDMA-signaalien kaistalla. Tilahajautus aikaan- : h saadaan käyttämällä useita signaalireittejä, tyypilli- ; sesti useilla antenneilla tai keiloilla.

’;· Satelliittitoistintietoliikennejär jestelmissä , ,·. käytettävät keilat tyypillisesti konfiguroidaan peit- ;·, 30 tämään laaja maantieteellinen alue ja sen vuoksi ne osoittavat potentiaalisesti suurempaa määrää käyttäjiä kuin maatoistimiin perustuvat järjestelmät. Jokainen satelliitti yleisesti käyttää useaan sädettä, luokkaa * yhdestätoista kuuteentoista, saavuttaakseen useita 35 jatkuvia maantieteellisiä alueita kerrallaan, ja ai-kaansaadakseen hajautusta. Kohteena olevien tilaajien suhteellinen määrä kullekin keilalle on yleisesti suu- 114594 4 ri jopa siellä missä tilaajien alueellinen tiheys on suhteellisen pieni. Toisin sanoen, vaikkakin palvelualueet saattavat kattaa maaseutualueita, joilla on vähän asutusta, alueen kokonaiskoko tarkoittaa, että sa-5 telliittikeilan alueella on kuitenkin merkittävä määrä tilaajia. Lisäksi satelliitteja käytetään joillain maantieteellisillä alueilla maalla toimivan järjestelmän puuttuessa, ja sellaisilla alueilla voi olla suhteellisen suuri asukastiheys.

10 Palvelujen tarjoaminen suuremmalle tilaaja- joukolle käyttämällä satelliitteja edellyttää sekä tehokkaampia lähettimiä tai antenneja toistimeen, jopa 16 keilaa satelliittia kohden, ja useampia kanavia sa-telliittikeilaa kohden. Tyypillisesti kanavien tai 15 piirien määrä keilaa kohden satelliitissa on kasvatettu 128:aan 64:stä, joka on tyypillinen määrä maatois-timille. Nämä tekijät kasvattavat suuresti datan- ja signaalikäsittelyä, joka on sovitettava järjestelmän yhdyskäytävään tukiaseman vastakohtana.

20 Tyypillisesti maatukiasemat eivät käytä use ampaa kuin kuutta antennia, vaihdellen yhdestä antennista koko solua kohden kahteen antenniin kutakin kolmea sektoria kohden jaetussa solussa, jossa jokainen antenni vastaanottaa signaaleja yhdellä kantotaajuu-25 della. Satelliittiyhdyskäytävät, toisaalta, käsittele- '·,'·· vät signaaleja vastaanotinmatriiseilla, luokkaa 32 tai : enemmän, yhdellä tai mahdollisesti useammalla anten- ·· nilla sovitettuna 16: ta tai useammalle keilalle tai . säteelle eri kantotaajuuksilla. Lisäksi yhdyskäytävät , 30 tarjoavat palveluita useille satelliiteille, jotka ovat "näkyvissä", tyypillisesti neljälle kullakin ajanhetkellä. Eräässä esimerkkijärjestelmässä käytetään kuutta satelliittia kullakin kahdeksalla maata kiertävällä tasolla ja joissain järjestelmissä on käy-35 tössä jopa useampia satelliitteja.

» *

Mitä enemmän tietoliikennesignaaleja liittyy satelliittiperustaiseen toistinjärjestelmään sitä 114594 5 enemmän dataa on siirrettävä ja käsiteltävä kussakin yhdyskäytävässä. Kun kullakin antennilla vastaanotetut signaalit alasmuunnetaan sopivalle peruskaistalle ja kantoaalto poistetaan digitaalisten näytteiden saami-5 seksi, datanopeudet ovat luokkaa 80 megabittiä sekunnissa (Mbps) kantoaaltokeilaa kohden. Jokaiselta analogiselta vastaanottimelta tuleva signaali siirretään modeemimatriisiin yhdyskäytävässä, jossa modeemit on osoitettu tietyille tilaajille. Tämä tarkoittaa, että 10 kunkin vastaanottimen data on siirrettävä yhteisillä väylillä, jotka on kytketty kaikkiin modeemeihin, jotta ne jokainen voivat tunnistaa ja käsitellä monireit-tisiä signaaleita. Nykyisilla datanopeuksilla tietoliikennejärjestelmissä yhdyskäytäväväylien, jotka 15 siirtävät signaaleita analogisten vastaanottimien ja modeemimatriisien välillä, on kyettävä käsittelemään dataa nopeudella useita gigabittejä sekunnissa (Gbps) tai enemmän. Ohjaus, kytkentä, ajoitus ja niin edelleen tällaiselle määrälle dataa on mahdoton kustannus-20 tehokkaassa yhdyskäytäväjärjestelmässä. Tämä pakottaa väyläsiirtorakenteet nykyisen teknologian ulkopuolelle järkevään ja luotettavaan hintaan. Lisäksi kaapeloin-tivaatimukset tällaiselle datamäärälle käsittelylaitteiden välillä tulee melkoisen monimutkaiseksi.

25 Sen vuoksi on toivottavaa vähentää yhdestä : toiminnallisesta elementistä tai asteesta toiseen ;Y: siirrettävän datan määrää yhdyskäytävän rakenteessa.

Lisäksi on toivottavaa käyttää tehokkaammin halvempia modulaarisia komponentteja, joiden avulla helposti 3 0 laajennetaan järjestelmiä kapasiteetin kasvaessa tai tarvittaessa päivitystä.

Yllä mainittujen ja muiden tekniikassa esiintyvien ongelmien valossa liittyen signaalinkäsittelyyn ‘ yhdyskäytävissä ja tukiasemissa hajaspektritietolii- 35 kennejärjestelmissä, esillä olevan keksinnön tarkoi-···. tuksena on hajauttaa käsittelyvaatimuksia ortogonaa- 6 ius 94 listen kanavien demoduloimiseksi yhdyskäytävässä vastaanotetuissa signaaleissa.

Edelleen esillä olevan keksinnön tarkoituksena on vähentää datan kokonaismäärää, joka on siirrettävä 5 yhteisiä signaalijohtimia pitkin analogisten ja digi taalisten datasignaalinkäsittelyelementtien välillä hajaspektritietoliikennejärjestelmän yhdyskäytävässä.

Lisäksi esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin tekniikka, joka mahdollistaa kustannus-10 tehokkaamman prosessointiresurssien allokoinnin liit tyen jokaiseen analogiseen vastaanottimeen yhdyskäytävässä.

Esillä olevan keksinnön etuna tunnettuun tekniikkaan verrattuna on, että se käyttää hajaspektri-15 ja muita digitaalisten signaalien käsittelymoduuleita, jotka ovat erittäin luotettavia, helppoja valmistaa ja kustannustehokkaita hajauttaa rinnakkaisiksi matriiseiksi käytettäväksi yhdyskäytävän analogisten vastaanottimien yhteydessä.

20 Edelleen esillä olevan keksinnön etuna tun nettuun tekniikkaan verrattuna on, että datasiirtonopeudet piireissä alenee, vaadittavan kaapeloinnin ja johtimien määrä vähenee, samalla kuin niihin liittyvän prosessointikapasiteetin määrä pienenee.

,* 25 Nämä ja muut tarkoituksen ja edut tulevat : esille signaalinkäsittelyarkkitehtuurissa, jota käyte- i*: tään yhdyskäytävä tyyppisessä tukiasemassa hajaspektri- • |· monipääsytietoliikennejärjestelmässä, kuten koodija- koisessa monipääsytyyppisessä (CDMA) langattomassa pu-30 helin/datatietoliikennejärjestelmässä. Näissä järjestelmissä käyttäjät tai järjestelmän tilaajat kommunikoivat tukiasemien tai satelliittitoistimien kautta käyttäen eri koodattuja tietoliikennesignaalikanavia * tietyllä kantoaallolla. Joukko hajaspektrisignaaleja /·/; 35 vastaanotetaan yhdeltä tai usealta hajasiirtoreitiltä ,*·. useilta tilaajilta käyttäen analogisia vastaanottimia, • jotka jokainen on konfiguroitu vastaanottamaan ainakin 114594 7 yhdellä kantotaajuudella. Analogiset vastaanottimet muuntavat signaalit digitaalisiksi ennalta määrätyllä näytteistystaajuudella. Digitaaliset signaalit annetaan vastaavalle demodulaatiomoduulijoukolle, jotka on 5 kytketty kuhunkin analogiseen vastaanottimeen. Jokaiseen vastaanottimeen kytkettyjen moduulien määrä on sellainen, että ainakin yksi moduuli on aina valmiina kutakin hajareittiä varten, jolta sen odotetaan vastaanottavan informaatiota kultakin tilaajalta tätä 10 vastaavan analogisen vastaanottimen kautta.

Demodulaatiomoduulit kokoavat jokaisen digitaalisen signaalin käyttäen ennalta valittua tulovai-heen (I) ja neliövaiheen (Q) näennäissatunnaista kohi-natyyppistä (PN) koodisekvenssiä tietylle tietoliiken-15 nejärjestelmälle, sopivin offsetein tai aikasiirtyrnin, tuottaakseen koodatut datamerkit. Ennalta valitut nä-ennäiskohina(PN)sekvenssit ovat käytössä myös digitaalisten datasignaalien tulovaihe (I)- ja neliövaihe (Q)- komponenttien moduloinnissa ennen signaalien lä-20 hetystä aiotuille vastaanottajille.

Lisäksi moduulit yleensä keräävät koodatut datamerkit ennalta määrättyihin ryhmiin ja soveltavat ainakin ennalta määrätylle määrälle ortogonaalisen funktiomuunnoksen, jossa ne sovitetaan tai muunnetaan ·,,,1 25 merkkitehomitoiksi merkkidataa varten. Tehomitat '/·· osoittavat tehoarvoja, jotka liittyvät koodatun data hypoteesiin vastaavan analogisen vastaanottimen kautta ··· toimivalla kanavalla.

, Jokainen demodulaatiomoduuli käsittää hajau- ·♦, 3 0 tusasteen tai piirin moduulin yhdessä osassa koodattu jen datamerkkien generoimiseksi kullekin hajareitille kutakin tilaajaa kohden, ja ortogonaalisen koodimuun-timen tai koodimuunnospiirin toisessa osassa koodattu- ‘ ’ jen datamerkin vastaanottamiseksi ja ortogonaalimuun- 35 nosten tai sovitusten suorittamiseksi niille merkkite- , » j 1 1 ·. homittojen generoimiseksi.

· » 114594 8

Esimerkkejä muuntimista ovat nopeat Hadamard-muuntimet, joiden aste vastaa tulomerkkien ryhmäkokoa. Siksi jokaisen muuntimen lähtö edustaa mittaa yhdelle kanavalle, joka toimii vastaavan vastaanottimen kaut-5 ta.

Demodulaatiomoduulit voidaan valmistaa demo-dulaattorien etuosiksi (DFE) ja demodulaattorien takaosiksi (DBE), jotka on kytketty yhteen yhteisellä siirtoväylällä. Tämä mahdollistaa suuren modulaarisen 10 rakenteen ja piiri-integroinnin kustannusten pienentämiseksi ja luotettavuuden parantamiseksi. Tyypillisesti on yhtä monta muunninastetta, DBE:tä, kuin on koko-amisasteita, DFE:jä, vaikka jonkinasteinen alkajako tai signaalivalinta voisi haluttaessa sallia eri mää-15 rän asteita.

Kussakin demodulaatiomoduulissa, tai DBE:ssä, generoitu mittadata siirretään ainakin yhteen mittada-tavastaanotinsarjaan, joista jokainen on ennalta nimetty tilaajalle. Jokainen mittavastaanotin vastaa yk-20 sittäistä koodattua käsiteltävää signaalikanavaa ja jokaisen muunnospiirin lähtö vastaa yhtä kanavamitta-vastaanotinta.

Jokainen mittadatavastaanotin on kytketty vastaanottamaan tehomittasignaaleja yhdeltä tai useam-25 malta demodulaatiomoduulilta liittyen kuhunkin analo- giseen vastaanottimeen. Edelleen keksintö saattaa kä-:Y; sittää summauselementin jokaisen mittavastaanottimen ··· tulossa moduuleilta tai muuntimilta vastaanotettujen t » 1 ) , ,·. merkkitehomittojen summaamiseksi yksittäisen kanavan i i * ;·. 30 merkkitehomitan generoimiseksi kanavadatan saamiseksi.

Edelleen keksinnön eräässä sovellutuksessa seurataan suhteellista aikaeroa vastaanotettujen sig- *' naalien ja PN-sekvenssien vaiheen välillä, ja annetaan ‘ ajoituksen säätösignaali eron suuruuden ja merkin il- ’·/; 35 maisemiseksi. Lisäksi digitaalisignaalit desimoidaan kokoamisen jälkeen samalla kun säädetään desimointi- 114594 9 pistettä vasteena ajoituksen ohjaussignaalin muutoksille .

Esillä oleva keksintö on erittäin käyttökelpoinen vähennettäessä signaalin siirtorakenteiden mo-5 nimutkaisuutta yhdyskäytävätyyppisissä tukiasemissa, jotka ovat yhteydessä ainakin yhteen satelliittitois-timeen siirtääkseen tietoliikennekanavan signaaleita tilaajayksiköiltä tietoliikennejärjestelmässä analogisille vastaanottimille. Tämä on erityisen käyttökel-10 poista silloin, kun ainakin kaksi satelliittia on samanaikaisesti yhteydessä yhdyskäytävään.

Esillä olevan keksinnön muodot, tarkoitukset ja edut tulevat selvemmiksi seuraavasta yksityiskohtaisesta kuvauksesta viitaten oheisiin piirustuksiin, 15 joissa on samat viitenumerot kauttaaltaan ja joissa: kuvio 1 on kaaviokuva esimerkinomaisesta langattomasta tietoliikennejärjestelmästä; kuvio 2 on lohkokaavio, joka esittää esimerkinomaisesti yhdyskäytävädemodulaatio/modulaatio- 20 laitetta kuvion 1 langatonta tietoliikennejärjestelmää varten; kuvio 3 esittää analogipiiriä, josta voidaan muodostaa kuvion 2 analoginen vastaanotin; kuvio 4 esittää lohkokaaviota monipiikkisestä f ’ .1 25 demodulaatioarkkitehtuurista kuvion 2 yhdyskäytävän -j modeemia varten käyttäen suurta määrää vastaanottimia; : kuvio 5 esittää mahdollista demodulaatiopii- ·· riä, joka on käyttökelpoinen kuviossa 2 esitettyjen digitaalisten datavastaanottimien toteuttamiseen; 30 kuvio 6 esittää toista mahdollista demodulaa- t · tiopiiriä, joka on käyttökelpoinen kuviossa 2 esitettyjen digitaalisten datavastaanottimien toteuttamiseen; ·’’ kuvio 7 esittää uutta yhdyskäytäväarkkiteh- '·,· 35 tuuria, joka käyttää hajautettuja datavastaanottimia; » 114594 10 kuvio 8 esittää esimerkinomaisen FHT-moduulin tulo-osaa käytettäväksi kuvion 7 yhdyskäytäväarkkiteh-tuurissa; ja kuvio 9 esittää kuvion 8 esimerkinomaisen 5 FHT-moduulin lähtöosaa.

Esillä oleva keksintö tuo esiin uuden signaa-linkäsittelyarkkitehtuurin tukiasemille ja yhdyskäytäville, joita käytetään hajaspektritietoliikennejärjestelmissä. Tässä käytetään uutta digitaalista vastaan-10 otto- ja demodulaatiokaaviota, mikä käyttää saatavilla olevaa signaaliväyläkapasiteettia tehokkaammin. Kek sinnön mukainen menetelmä ja laite muuntaa vastaanot-timilta saadun signaalin digitaaliseksi ja demoduloi kunkin signaalin poistaakseen ulomman PN-koodin ja 15 laskee signaalin datatehomitat kaikelle järjestelmän käyttäjille usealla taajuudella siirrettävälle datalle. Datamitat kullekin aiotulle käyttäjälle kussakin vastaanotetussa signaalissa siirretään signaalidekoo-dereihin ja hajautuksen yhdistäjiin, jotka on nimetty 20 tietyille tietoliikennepiireille tai vastaanottajille.

Järj estelmäarkkitehtuurin alustuskerroksiin kuuluu analoginen signaalinkäsittely ja digitaalisig-naalien kokoaminen, ja tämä voidaan toteuttaa kustannustehokkaasta käyttäen piirimoduulisarjaa, jota kut-25 sutaan FHT-moduuleiksi. Data lähtee FHT-moduuleilta > i '· '·· alennetulla bittinopeudella, joka voidaan helpommin ; : hallita tai manipuloida nykyistä teknologiaa käyttäen.

·· Tehomittadata, joka annetaan tällä tasolla, on helpom- min siirrettävissä käyttäjän dekooderisarjalle alem- ;·, 30 millä datanopeuksilla kuin perinteiset A/D-näytteet « » suurelle määrälle vastaanotettuja signaaleita. Tämä on erittäin käyttökelpoista satelliittiperustaisille toistinjärjestelmille.

' ’ Nykyisen CDMA-järjestelmän toteutuksessa, ku- V* 35 ten langattomassa data/puhelinjärjestelmässä, jokainen ’*s käyttää useaa modulaattori-demodulaattoriyksikköä tai hajaspektrimodeemia käyttäjien signaalien prosessoin- ) * 114594 11 tiin. Jokainen hajaspektrimodeemi yleensä käyttää digitaalista hajaspektrisiirtomodulaattoria, ainakin yhtä digitaalista hajaspektridemodulaattoria ja ainakin yhtä etsinvastaanotinta. Tyypillisten operaatioiden 5 aikana modeemi tukiasemassa nimetään jokaiselle matkaviestimelle kuten tarvitaan signaalien siirron sovittamiseksi nimettyyn matkaviestimeen. Satelliittitois-tajia käyttävissä tietoliikennejärjestelmissä modeemit sijoitetaan yleensä tukiasemiin, joita pidetään yhdys-10 käytävinä tai keskittiminä, jotka kommunikoivat käyttäjien kanssa siirtämällä signaaleja satelliittien kautta erityisiä antenneja tai ohjausjärjestelmiä käyttäen. Lisäksi voi olla muita tähän liittyviä ohjauskeskuksia, jotka kommunikoivat satelliittien tai yh-15 dyskäytävien kanssa ylläpitääkseen järjestelmänlaajui-sen liikenteenohjauksen ja synkronoinnin.

Esimerkinomainen langaton tietoliikennejärjestelmä, joka on toteutettu esillä olevan keksinnön periaatteiden mukaan, esitetään kokonaiskuvan kuviossa 20 1. Kuviossa 1 esitetty tietoliikennejärjestelmä 10 käyttää hajaspektrimodulaatiotekniikkaa matkaviestimien ja tukiasemien välisessä kommunikoinnissa. Matka-viestintyyppiset järjestelmät suurilla kaupunkialueilla voivat sisältää satoja tukiasemia, jotka palvelevat 25 satoja matkaviestinkäyttäjiä. Tietoliikennejärjestelmät, jotka käyttävät satelliittitoistimia, käyttävät . J tyypillisesti vähemmän toistimia palvellakseen useam- ;,· paa käyttäjää toistinta kohden mutta hajautetummin : : · laajemmille maantieteellisille alueille.

30 Kuten nähdään kuviossa 1 tietoliikennejärjes- telmä 10 käyttää järjestelmäohjainta 12, jota kutsu-taan myös matkaviestinkeskukseksi (MTSO) , joka tyypil-• i lisesti käsittää liityntä- ja käsittelypiirit järjes- ‘telmälaajuisen ohjauksen antamiseksi tukiasemille tai 35 yhdyskäytäville. Lisäksi ohjain 12 ohjaa puheluiden reitittämistä yleisestä kytkentäisestä puhelinverkosta .·>·, (PSTN) sopivaan tukiasemaan tai yhdyskäytävään siir- 114594 12 rettäväksi haluttuun tai nimettyyn tilaajayksikköön, samoin kuin tilaajayksiköiltä vastaanotettujen puhelujen reitittämistä yhden tai useamman tukiaseman kautta PSTN:ään. Ohjain 12 yleensä asettaa tilaajayksiköt yh-5 teyteen keskenään yhdistämällä tilaajien väliset puhelut sopivien tukiasemien ja PSTN:n kautta, koska päätelaitteita ei yleensä ole konfiguroitu muodostamaan suoria yhteyksiä laitteiden välille. Tietoliikenne-linkki, joka kytkee ohjaimen 12 järjestelmän eri tuki-10 asemiin, voidaan muodostaa käyttäen tunnettuja laitteita, kuten kiinteitä puhelinlinjoja, optisia kuitu-kaapeleita tai mikroaalto- tai kiinteitä satelliittiyhteyksiä käyttäen.

Osana kuviossa 1 esitettyä tietoliikennejär-15 jestelmää esitetään esimerkinomaisesti kaksi tukiasemaa 14 ja 16 maatoistinyhteyksiin, yhdessä satelliit-titoistimien 18 ja 20 kanssa ja kaksi niihin liittyvää yhdyskäytävää 22 ja 24. Näitä elementtejä käytetään tehollisiin yhteyksiin kahden tai useamman etäyksikön 20 26 ja 28 kanssa, joilla kullakin on langaton tietolii kennelaite, kuten matkaviestin. Vaikka näistä laitteista puhuttaessa puhutaan matkaviestimistä, on ym-• märrettävä, että keksintö soveltuu myös kiinteisiin laitteisiin, joissa käytetään radiolinkkiä. Jälkimmäi-25 nen palvelutyyppi on erityisen relevantti muodostetta- ’· ; essa satelliittiyhteyksiä maailman eri kolkissa syr- jäisillä alueilla.

Tilaajapäätelaitteita kutsutaan myös käyttä- — : jäpäätelaitteiksi tai yksinkertaisesti "käyttäjiksi" 30 joissain tietoliikennejärjestelmissä, riippuen mielty- myksestä. Lisäksi tyypillinen tietoliikennejärjestelmä käyttäisi suurempaa määrää satelliitteja kuin kuviossa • 1 esitetään, luokkaa 48 tai enemmän, liikkuen useilla » · ' · eri maatakiertävillä radoilla Low Earth Orbitilla 35 (LEO) ja suurempaa määrää tilaajayksiköltä. Kuitenkin ammattimiehelle on selvää, että keksintöä voidaan so-,···, veltaa moneen eri konfiguraatioon.

114594 13

Termejä keilat (säteet) ja solut tai sektorit käytetään vaihtelevasti, koska niihin voidaan viitata näillä tavoin yleisissä teksteissä ja kuvauksissa ja palveltavat alueet ovat luonteeltaan samanlaisia ero-5 ten ainoastaan käytettävän toistintyypin fyysisillä ominaisuuksilla. Vaikka tietyt lähetysreittien ominaisuudet ja taajuusrajoitukset ja kanavan uudelleenkäyttö eroaa näissä laiteympäristöissä. Solu määritetään tukiasemasignaalien tehollisella "saatavuudella", kun 10 taas keila on "säde", joka peittyy suuntaamalla satel-liittisignaalit maanpinnalle. Lisäksi sektorit yleensä kattavat maantieteellisesti eri alueen solussa, kun taas satelliittikeilat eri taajuuksilla, joskus kutsutaan myös FDMA-signaaleiksi, voivat kattaa saman maan-15 tieteellisen alueen.

Termejä tukiasema ja yhdyskäytävä joskus myös käytetään vaihtelevasti , jolloin yhdyskäytävällä tarkoitetaan tietyntyyppistä tukiasemaa, joka suuntaa yhteydet satelliittitoistimien kautta ja jolla on enem-20 män "järjestelmän ylläpidollisia" tehtäviä siihen liittyvine laitteistoineen, suorittaakseen yhteyksien ylläpitoa liikkuvien toistinten kautta, kun taas tukiasemat käyttävät maalla olevia antenneja suunnatakseen \ yhteydet ympäröivälle maantieteelliselle alueelle.

25 Keskitetyillä ohjauskeskuksilla on tyypillisesti enem- män suoritettavia tehtäviä toimiessaan yhteistyössä yhdyskäytävien ja liikkuvien satelliittien kanssa.

:.· Tässä esimerkissä jokaisen tukiaseman 14 ja : 16 ajatellaan tarjoavan palvelua yksilöllisillä maan- 30 tieteellisillä alueilla tai "soluilla", joita palvel-laan niitä vastaavien antennien kuvioilla, kun taas ;·. satelliittien 18 ja 20 keilat on suunnattu kattamaan * _ muita vastaavia maantieteellisiä alueita. Kuitenkin on • ”* helposti ymmärrettävissä, että keilan peitto tai sa- 35 telliittien palvelualueet ja maatoistimien antenniku- tv. viot voivat olla kokonaan tai osittain päällekkäin tietyllä alueella riippuen tietoliikennejärjestelmän 114594 14 suunnittelusta ja tarjotun palvelun tyypistä. Näin ollen eri pisteissä voidaan suorittaa kanavanvaihtoja tukiasemien tai yhdyskäytävien välillä eri alueilla tai soluissa, ja lisäksi voidaan saavuttaa hajautusta 5 minkä tahansa alueen tai laitteen välillä.

CDMA-modulaatiotekniikan mahdollistama vahvistus sallii "pehmeän kanavanvaihdon", kun päätelaite vaihtaa sijaintiaan riittävästi siirtyäkseen uuden tukiaseman, yhdyskäytävän tai satelliitin keilakuvion 10 palvelualueelle. Tietoliikenneyhteys voidaan ylläpitää kahdella modeemilla kerrallaan, yksi kutakin yhdyskäytävää kohden, tai sitä voidaan siirtää modeemien välillä vastaanotetun signaalivoimakkuuden ja taajuuden saatavuuden mukaan. Tällä tavalla päätelaite käyttää 15 useaa yhdyskäytävämodeemia kanavanvaihtoprosessissa, mikä osaltaan lisää käsiteltäväksi siirrettävän datan määrää yhdyskäytävässä.

Kuviossa 1 jotkin mahdollisista signaalirei-teistä yhteyksiä tai "piirejä" varten tukiaseman 14 ja 20 päätelaitteiden 26 ja 28 välillä esitetään viivasarjana 30 ja 32, vastaavasti. Nuolet osoittavat esimerkinomaisesti signaalien suuntaa kanavilla, joko lähtöka-·. navana tai paluukanavana, mutta vain selvyyden vuoksi, eikä mitenkään rajoittavana tekijänä signaalireiteil-25 le. Vastaavalla tavalla esitetään mahdolliset yhteydet tukiasema 16 ja päätelaitteiden 26 ja 28 välillä vii-.1 voilla 34 ja 26, vastaavasti.

1 Lisää mahdollisia signaalireittejä on esitet- ; I » ' · ty satelliittien 18 ja 20 kautta yhden tai useamman 30 yhdyskäytävän tai keskitetyn keskittimen 22 ja 24 ja päätelaitteiden 26 ja 28 välille muodostettaviin yhte-·;·. yksiin. Näiden yhteyksien satelliittikäyttäjien osuus • _ esitetään viivasarjalla 40, 42 ja 44 ja yhdyskäytävän . *’· osuus viivoilla 46, 48, 50 ja 52. Joissain kokoonpa- 3 5 noissa voi olla mahdollista muodostaa suora satelliit- tiyhteys, kuten viivalla 54 esitetään. Selvyyden vuok-’··, si satelliitin 20 ei esitetä kommunikoivan päätelait- 114594 15 teen 26 kanssa, vaikka se varmasti olisi mahdollista riippuen tietystä järjestelmäkokoonpanosta ja satel-liittikeilan jakautumisesta.

Nykyisissä langattomissa tai matkaviestin-5 CDMA- järjestelmissä jokainen tukiasema tai yhdyskäytävä myös lähettää "alustuskantoaalto"-signaalin, joka ei sisällä datamodulaatiota, koko peittoalueelleen. Yleensä sektoreilla on omat erilliset alustussignaa-linsa. Tätä alustussignaalia käytetään tilaajayksi-10 köissä järjestelmän alkusynkronoinnin, ja lähetettyjen signaalien aika-, taajuus ja vaiheseurannan saamiseksi. Satelliittijärjestelmille tämä signaali siirretään kussakin satelliittikeilassa ja se saa alkunsa tietyiltä satelliittia käyttäviltä yhdyskäytäviltä/ Yk-15 sittäinen alustus lähetetään tyypillisesti kullakin yhdyskäytävällä tai tukiasemalla jokaiselle taajuudelle ja se jaetaan kaikkien tästä lähteestä vastaanottavien käyttäjien kesken. Muita signaaleita käytetään hajaspektrimoduloidun informaation lähettämiseen, ku-20 ten yhdyskäytävätiedon, järjestelmän ajoitustiedon, hakutiedon ja useiden muiden ohjaussignaalien lähettämiseen .

Jokainen yhdyskäytävä tyypillisesti käyttää , ; uniikkia alustussignaalia (voidaan käyttää järjestel- s · 25 mätasolla uudelleen), joka on generoitu käyttäen samaa 1 PN-koodia eri koodivaiheen offsetilla. Tämä mahdollis- ; taa PN-koodit, jotka voidaan helposti erottaa toisis- i * * , ' ’> taan, erottaen samalla alkuperäiset tukiasemat ja yh- / : dyskäytävät, tarjoten samalla yksinkertaistetun kerä- 30 yksen ja seurannan. Kun käytetään yhtä alustussignaa-

Iin koodisekvenssiä koko tietoliikennejärjestelmässä, Ί': niin päätelaitteet löytävät järjestelmän ajoitussynk- . ronoinnin yhdellä haulla kaikkien alustussignaalikoo- dien vaiheilla käyttämällä korrelointiprosessia kulle- t » ’>·“ 35 kin koodivaiheelle.

i

Vaihtoehtoisesti PN-koodien sarjaa käytetään tietoliikennejärjestelmässä siten, että jokaiselle yh- 114594 16 dyskäytävälle ja mahdollisesti jokaiselle satelliitti-tasolle käytetään eri PN-koodia. Ammattimiehelle on selvää, että niin monta PN-koodia kuin halutaan voidaan nimetä identifioimaan tietty signaalilähde tai -5 toistin tietoliikennejärjestelmässä. Nimittäin koodeja voidaan käyttää erottamaan jokainen toistin tai signaalilähde järjestelmässä aivan kuten halutaan, rajana kuitenkin mahdollisten kanavien kokonaismäärä ja halu maksimoida osoitettavien käyttäjien määrä järjes-10 telmässä.

Toista signaalia, jota kutsutaan hakusignaaliksi tai -kanavaksi, voidaan käyttää tietoliikennejärjestelmässä viestien lähettämiseen tilaajalle osoittaen, että puhelu tai jokin muu yhteys on 15 "saapunut" tai on yhdyskäytävässä ja on "säilytettynä" tilaajalle. Hakusignaali tyypillisesti aikaansaa sopivan kanavavarauksen käytettäväksi kun tilaaja alustaa tietoliikenneyhteyden ja pyytää vastausta tietyltä ti-laajapäätelaitteelta.

20 Tukiasemien palvelemat maantieteelliset alu eet suunnitellaan olennaisesti siten, että ne eivät ole päällekkäin tai leikkaa toisiaan ja muotoillaan • ·. siten, että tilaaja tai päätelaite on normaalisti lä- hempänä tiettyä tukiasemaa kuin jotain toista tai yh- i > * ,* 25 dessä solun sektorissa, johon solu on edelleen jaettu.

’* ; Tämä on myös olennaisesti sama satelliittiyhteyksissä, ·· vaikka määrittävä kerroin tässä on tietty keilakuvio * satelliitilta tilaajayksikön kannalta ja sen signaali- v · voimakkuus, mutta ei suhteellinen etäisyys satelliit- 30 tiin. Lisäksi keilat voivat olla limittäin tietyllä alueella, mutta ne on erotettu tietyillä lähetysomi-naisuuksilla, kuten taajuudella. Kuviossa 1 päätelaite • t 28 voidaan ajatella olevan lähimpänä tukiasemaa 16 maajärjestelmän kannalta, mutta satelliittien 18 ja 20 35 peittoalueella yhdyskäytävän kannalta.

Kun puhelua alustetaan, päätelaite 28 lähet-,···. tää ohjausviestin lähimpään tukiasemaan tai sopivaan 114594 17 satelliittiyhdyskäytävään, tässä 16 tai 22. Puhelu-pyyntöviestin vastaanotettuaan tukiasema 16 siirtää soitetun numeron järjestelmäohjaimeen 12, joka yhdistää puhelun PSTNm läpi aiotulle vastaanottajalle.

5 Vaihtoehtoisesti tietoliikenneyhteys muodostetaan yhdyskäytävän 22 kanssa satelliitin 18 kautta, joka vastaanottaa ja siirtää puhelupyyntöviestin järjestelmä-ohjaimeen 12 käsiteltäväksi, kuten edellä.

Kun puhelu- tai viestiyhteyspyyntö tilaajalo päätelaitteelle annetaan PSTN:ssä tai toisessa tilaa-japäätelaitteessa, ohjain 12 yleensä lähettää puhe-luinformaation kaikille tukiasemille tai yhdyskäytäville ennalta määrätyllä alueella, jossa kohdelaite on tai tiedetään olevan, kuten "kotialueelle". Yhdyskäy-15 tävät ja tukiasemat vuorostaan lähettävät hakuviestit vastaaville peittoalueilleen aiottua vastaanottajaa varten. Hakuviestin tunnistettuaan tilaajapäätelaite vastaa ohjausviestiliä lähimpään tukiasemaan tai sopivan satelliitin kautta yhdyskäytävään. Tämä ohjaus-20 viesti informoi järjestelmäohjainta 12, mikä tietty yhdyskäytävä, satelliitti tai tukiasema on yhteydessä tilaajapäätelaitteeseen. Ohjain 12 reitittää tulevan * ·, viestin tai puhelun tuon yhdyskäytäväinkin kautta ti- laajapäätelaitteeseen. Mikäli tilaajapäätelaite, tässä » » / 25 28, siirtyy alunperin valitun satelliitin 18 tai yh- ' dyskäytävän 22, 24 peittoalueelta pois, yritetään yl- . läpitää yhteyttä reitittämällä signaalit toisen satel- s '*/ liitin kautta kunnes joko eri yhdyskäytävää tai tuki- •: asemaa on käytettävä. Jälleen ylimääräisten yhteyksien 30 ja hakukanavien ylläpitäminen tämäntyyppiseen tieto- .(i liikenteeseen tuo lisää signaalinkäsittelyä yhdyskäy tävälle.

Tila- tai reittihajautus aikaansaadaan anta-. "> maila useita signaalireittejä samanaikaisten linkkien (i.: 35 kautta matkaviestimelle kahden tai useamman tukiaseman kautta, maalla toimivissa toistimissa, tai kahden tai ·>, useamman satelliittikeilan kautta, ympäröivässä tilas- 114594 18 sa toimivassa järjestelmässä. Nimittäin satelliittiym-päristössä tai sisällä langattomassa tietoliikennejärjestelmässä reittihajautus voidaan aikaansaada harkitusti lähettämällä tai vastaanottamalla tietyn käyttä-5 jän kanssa käyttäen useita tietoliikennereittejä tai antenneja. Edelleen reittihajautus voidaan aikaansaada hajoittamalla monireittinen ympäristö sallimalla eri reittejä saapuneiden signaalien, joilla on eri etene-misviive, vastaanottamisen ja käsittelemisen erikseen 10 kullakin reitillä. Jos kaksi tai useampi reittejä on saatavilla riittävällä viive-erolla, sanotaan suuremmalla kuin yksi mikrosekunti, niin voidaan käyttää kahta tai useampaa vastaanotinta signaalin vastaanottamiseksi erikseen. Koska signaalit tyypillisesti ko-15 kevät riippumatonta häipymistä ja muita etenemiseen vaikuttavia asioita, niin ne voidaan erikseen käsitellä vastaanottimilla ja yhdistää hajautuksen yhdistäjällä lopullisen lähtöinformaation aikaansaamiseksi ja yhden reitin aiheuttamien ongelmien poistamiseksi.

20 Esimerkkejä reittihajautuksen käytöstä moni- pääsyjärjestelmässä esitetään patenttijulkaisuissa US 5,101,501 ja US 5,109,390, jotka liitetään tähän viittauksella.

, ·

Vaikka etupäässä käytetään maalla toimivia : 25 toistimia ja tukiasemia, niin tulevaisuuden järjestel- mät tulevat painottamaan enemmän satelliittiperustais- ten toistimien käyttöä laajemmilla maantieteellisillä • alueilla, jolloin saavutetaan suurempi määrä etäkäyt- : : täjiä ja todellinen maailmanlaajuinen tietoliikenne- 30 palvelu. Valitettavasti tietoliikennejärjestelmien laajeneminen rakenteeltaan maailmanlaajuiseksi verkok- ·;*, si ja satelliittitoistimien käyttö luo uusia ongelmia » « keskusasemiin ja yhdyskäytäviin, jotka käsittelevät t t ,'*! paljon tietoliikenneyhteyksiä.

35 Ha jaspektri tyyppinen tietoliikennejärjestel- : ,·, mä, kuten kuviossa 1, käyttää aaltomuotoperus teista suorasekvenssistä näennäiskohinahajaspektrikantoaal-

I I I

114594 19 toa. Nimittäin peruskaistan signaali moduloidaan käyttäen näennäiskohinasekvenssiä halutun hajautusefektin saamiseksi. PN-sekvenssi käsittää joukon alibittejä, joiden taajuus on paljon suurempi kuin hajautettavan 5 peruskaistasignaalin. Tyypillinen alibitin nopeus on luokkaa 1.2288 MHz ja se valitaan kokonaiskaistalle halutun tai sallitun signaalihäiriön mukaisesti muiden kriteerien liittyessä signaalivoimakkuuteen ja laatuun, jotka ovat ammattimiehelle selviä. Ammatti-10 miehet ymmärtävät miten alibitin nopeutta modifioidaan allokoidun spektrin mukaisesti rajoitusten ja yhteyden laatuvaatimusten suhteen.

Tukiasemalta tai yhdyskäytävältä tilaajalle -yhteydessä spektrin hajautukseen käytetyt binäärisek-15 venssit muodostetaan kahdentyyppisistä sekvensseistä, joilla kummallakin on eri ominaisuudet ja jotka palvelevat eri ominaisuutta. "Ulompaa" koodia käytetään eri tukiasemilta lähetettyjen ja eri monireittisten signaalien erottamiseen. Ulompaa koodia käyttävät kaikki 20 signaalit solussa tai keilassa, ja se on suhteellisen PN-koodisekvenssi. "Sisempää" koodia käytetään alueen eri käyttäjien tai yhden tukiaseman yhdyskäytävän tai . satelliittikeilan lähtökanavalla lähetettyjen signaa- lien erottamiseen. Näin jokaisella tilaajapäätelait- > * • 25 teella on oma ortogonaalinen kanava annettuna lähtöka navalla käyttäen uniikkia peittävää PN-koodi sekvenssiä. Paluukanavalla käyttäjän signaalit eivät ole täysin ortogonaalisia, mutta ne erotellaan T: tavalla, jolla ne koodimerkkimoduloidaan.

30 On tunnettua tekniikkaa, että voidaan muodos- ·, taa n kappaleen joukko ortogonaalisia binäärisekvens- • · ..._ sejä pituudeltaan n kaikille kahden potensseille, kat- \ so Digital Communications with Space Applications.

S.W. Golomb et ai., Prentice-Hall, Inc., 1964, pp. 45-: 35 64. Itse asiassa ortogonaaliset binäärisekvenssijoukot tunnetaan myös useimmille sekvensseille, jotka ovat 4:n moni-*..! kertoja ja alle 200. Eräs sekvenssi luokka, joka on helppo 114594 20 generoida, on Walshin funktio, joka tunnetaan myös Ha-damardin matriisina.

Astetta n oleva Walshin funktio voidaan määrittää rekursiivisesti seuraavasti: 5 „„ λ W(nl2),W{nl2) W(n) = W(n/2),W'(n/2) missä W' vastaa W:n loogista komplementtia ja W (1) = | 0 | .

Walshin sekvenssi tai koodi on yksi Walsh-funktion 10 matriisin riveistä. Walsh-funktion mitta tai aste n sisältää n sekvenssiä, jokainen n bittiä pituudeltaan.

Walsh-funktion mitalla astetta n (samoin kuin muilla ortogonaalisilla funktioilla) on ominaisuus, että n koodimerkin jaksolla ristikorrelaatio kaikkien 15 eri sekvenssien välillä joukossa on nolla edellyttäen, että sekvenssit ovat aikakohdistettuja toistensa suhteen. Tämä voidaan nähdä huomaamalla, että jokainen sekvenssi eroaa kaikista muista sekvensseistä tarkalleen puolissa biteissä. Toinen käyttökelpoinen ominai-2 0 suus on, että aina on olemassa yksi sekvenssi, joka käsittää pelkästään nollia ja että muissa sekvensseis-'sä on puolet nollia ja puolet ykkösiä. Sen vuoksi ,·, : Walsh-funktiot soveltuvat hyvin käytettäväksi ortogo- naalisina koodeina tai koodisekvensseinä tietoliiken-’ ; 25 nejärjestelmissä.

· Lisäksi entuudestaan on tunnettua, että ‘h* Walsh-funktiot voidaan kirjoittaa arvoilla 1 ja -1, ’ reaalilukuina, jossa digitaaliarvot muunnetaan käyttö kelpoisiksi jännitesiirtymiksi signaalinkäsittelyä 30 varten. Tässä sovellutuksessa kaikki nollana funktioista tulee kaikki ykkösiä -funktioita tai nega-/ . tiivisia ykkösiä, ja kaikki muut sekvenssit käsittävät ;puolet ykkösiä ja puolet miinus ykkösiä.

Tietoliikennejärjestelmässä 10 voidaan käyt-·*': 35 tää useita kantoaaltomuotoja, tyypillisen sovellutuk- sen ollessa sinimuotoinen kantoaalto, joka on neliöl- • I * 114594 21 lisesti (neljä vaihetta) moduloitu binääri-PN-sekvenssiparilla. Tässä sovelluksessa sekvenssit generoidaan kahdella eri PN-generaattorilla, joiden sekvenssin pituus on sama. Toinen sekvenssi kaksoisvaihe-5 moduloi kantoaallon tulovaihekanavan (I Channel) ja toinen sekvenssi kaksoisvaihemoduloi kantoaallon ne-liövaihekanavan tai neliökanavan(Q Channel). Saadut signaalit summataan yhdistetyn neliövaihekantoaallon muodostamiseksi.

10 Tyypillisessä konfiguraatiossa kaikki yhdys käytävän tai tukiaseman lähettämät signaalit jakavat saman ulomman PN-koodin sekä I- ja Q-kanavalla, koodien ollessa 90 asteen vaihesiirrossa toistensa suhteen. Lisäksi signaalit hajautetaan sisemmällä koodilla, jo-15 ka on generoitu Walsh-funktioilla, kuten yllä esitet tiin. Walsh-funktion koko n on tyypillisesti luokkaa 64 tai 128 yhdyskäytävältä tilaajalle yhteydellä luoden 128 erilaista ortogonaalista signaalia tai lähtö-kanavaa kullakin kantotaajuudella. Kolme näistä sek-20 vensseistä voidaan nimetä alustus-, synkronointi ja hakukanavan toimintoihin yhdellä taajuudella keilassa. Tietylle käyttäjälle osoitettu signaali kerrotaan ·. ulommalla PN-sekvenssillä ja tietyllä Walsh- sekvenssillä tai Walsh-alibittien sekvenssillä, jotka 25 on nimetty yhdyskäytävällä tai tietoliikennejärjestel- män ohjaimella käyttäjän lähtölinkin tai informaation "·· siirron ajaksi.

; Viereiset solut, sektorit tai muut ennalta / : määrätyt maantieteelliset alueet voivat uudelleenkäyt- 30 tää Walsh-funktiot, koska sellaisilla alueilla käyte-tyt ulommat PN-koodit eroavat toisistaan. Erilaiset etenemisajat tietylle tilaajapaikalle saapuvilla sig-_· ( naaleilla yhdeltä tai useammalta satelliittikeilalta ’* (yhdyskäytävältä) tarkoittaa, ettei ole mahdollista 35 säilyttää absoluuttista aikalimitystä signaaleille niin kuin vaaditaan Walsh-funktion ortogonaalisuuden säilyttämiseksi useille soluille kerrallaan. Ulommille 114594 22 PN-koodeille asetetaan vaatimus eri yhdyskäytäviltä vastaanotettujen signaalien erottamiseksi. Kuitenkin kaikki yhdyskäytävän lähettämät signaalit yhdellä sa-telliittikeilalla ovat ortogonaalisia toistensa suh-5 teen eivätkä olennaisesti aiheuta häiriötä toisilleen.

Synkronointi-, haku- ja ääni- tai liikenneka-navasignaaleilla tulodata, kuten digitoitu puhe, tyypillisesti koodataan, edellyttäen toistoa, ja limitetään virheentunnistus- ja korjausfunktioiden toteutta-10 miseksi. Tämä antaa tietoliikennejärjestelmälle mahdollisuuden toimia pienemmällä signaalikohinasuhteella ja vähemmin häiriöin. Toistoprosessi varmistaa, että data siirretään ennalta määrätyllä nopeudella. Esimerkiksi 4800 bps:n data voidaan toistaa kerran ja 2400 15 bps-.n data neljä kertaa datakehyksen sisällä halutun 9600 bps:n datanopeuden saavuttamiseksi. Koodaus-, toisto- ja limitystekniikat ovat entuudestaan tunnettuja. Merkit virheenkorjauskoodatussa merkkivirrassa kullakin kanavalla kerrotaan nimetyllä Walsh-20 koodisekvenssillä, kuten yllä esitetään, ja sen jäl keen kerrotaan ulommilla PN-koodeilla. Saatu hajautettu merkkivirta kullekin signaalille lisätään yhteen • ·. kokonaisen aaltomuodon muodostamiseksi.

Saatu kokonaisaaltomuoto moduloidaan sinimuo-; / 25 toiseen kantoaaltoon, kaistanpäästösuodatetaan, kään- netään halutulle toimintataajuudelle, vahvistetaan ja lähetetään antennijärjestelmällä. Vaihtoehtoisissa so-vellutuksissa saatetaan vaihtaa joiden operaatioiden : paikkaa yhdyskäytävän lähettämän signaalin muodostami- 30 seksi. Esimerkiksi voi olla edullisempaa kertoa jokai nen äänikanavan signaali ulommalla PN-koodatulla aal- * · · , tomuodolla ja suodattaa ennen kaikkien kanavien lähe tettävien signaalien summausta. Summaus voidaan tehdä ·: useissa eri pisteissä käsittelyn aikana, kuten IF- 35 taajuudella tai peruskaistan taajuudella joko ennen tai jälkeen PN-sekvenssillä kertomisen. On tunnettua, 114594 23 että lineaaristen operaatioiden järjestystä voi muuttaa eri toteutusetujen saavuttamiseksi.

Esimerkinomainen malli tukiasemasta tai yhdyskäytävästä käytettäväksi CDMA-järjestelmässä esite-5 tään yksityiskohtaisemmin kuviossa 2. Tyypillisessä tukiasemassa käytetään ainakin kahta vastaanotinosaa tai järjestelmää, jolla kummallakin on oma erillinen analoginen vastaanotin ja tyypillisesti erillinen antenni tilahajautusvastaanoton toteuttamiseksi. Yhdys-10 käytävässä käytetään useita analogisia vastaanottimia taajuushajautuksen aikaansaamiseksi, kuten esitettiin aiemmin. Nimittäin yhdyskäytävässä jokainen analoginen vastaanotin vastaanottaa eritaajuisia signaaleja eri satelliittikeiloilta tai alikeiloilta. Haluttaessa ja 15 kustannusten salliessa myös käytetään erillisiä antenneja signaalin vastaanoton tehostamiseksi osaltaan. Joka tapauksessa tietoliikennesignaalit käsitellään olennaisesti samalla tavalla kussakin vastaanotinosas-sa, jonka jälkeen ne menevät hajautuksen yhdistyskä-20 sittelyyn. Pisteviivojen sisällä olevia elementtejä käytetään yhteyksien hoitamiseen yhden tukiaseman tai yhdyskäytävän ja yhden tilaajapäätelaitteen välillä.

·. Analogisten vastaanottimien tai vastaanotinosien lähtö annetaan myös muille elementeille käytettäväksi yhte-25 yksien tehostamiseksi muihin tilaajapäätelaitteisiin.

' Kuviossa 2 esitetyn yhdyskäytävän lähetinvas- taanotin- tai demodulaattori/modulaattori -osaan kuu-luu ensimmäinen vastaanotinosa, joka käyttää antennia ‘ : 60 signaalien vastaanottoon ja joka on kytketty analo- 30 giseen vastaanottimeen 62, jossa signaalit alasmuunne- taan, vahvistetaan ja digitoidaan. Digitoidut signaa-lit ovat lähtönä analogiselta vastaanottimelta 62 ainakin yhteen etsinvastaanottimeen 64 ja ainakin yhteen .·: digitaalidatan demodulaattoriin 66Ä. Jokainen demodu- 35 laattori muodostaa yhden "piikin" haravatyyppisessä signaalivastaanottimessa. Muita digitaalisia datademo-dulaattoreita 66B-66N käytetään signaalin hajautuksen 114594 24 saamiseksi kullekin tilaajayksikölle tai tietoliiken-nepiirille, jota ylläpidetään, mikä voi olla valinnaisena joissain tietoliikennejärjestelmissä. Jokainen piikki tai demodulaattori on nimetty seuraamaan ja de-5 moduloimaan tilaajan signaaleja, jotka kulkevat kaikkia mahdollisia reittejä. Nämä demodu1aattorit käyttävät hieman eri ajoitusta demodulointiprosessissa vaihe-eron ollessa ainakin yksi PN-alibitti. Tämä mahdollistaa hajautusmoodeja, jotka ovat äärimmäisen käyttö-10 kelpoisia tilanteissa, joissa monireittisille signaaleille on useita mahdollisuuksia. Lisäksi tämä mahdollistaa monireittisten signaalien harkitun muodostamisen tietoliikennejärjestelmässä haluttaessa parantaa yhteyttä.

15 Yleensä yhdyskäytävään kuuluu enemmän vas- taanotinosia useammilla kantotaajuuksilla olevia signaaleita varten, tai eri parametrien käyttämiseksi. Tämä esitetään kuviossa 2 käyttäen toista osaa, johon kuuluu toinen antenni 70, toinen analoginen vastaan-20 otin 72, toinen etsinvastaanotin 74 ja toinen digitaalinen datademodulaattorijoukko 76A-76N. Kuitenkin yleensä käytetään useita tällaisia osia yhdyskäytävis-. sä kaikkien satelliittikeilojen tai alikeilojen käsit telemiseksi jatkuvasti. Ainakin yksi yhdyskäytäväpro-' ’· 25 sessori 78 on kytketty demodulaattoreihin 66A-66N ja 76a-76n yhdessä etsinvastaanottimien 64 ja 74 kanssa.

4

Ohjausprosessori 78 antaa komennot ja ohjaussignaalit, f ·t· samoin kuin jotkin datan etenemisväylät tiettyjen esi- merkinomaisten funktioiden, kuten signaalinkäsittelyn, 30 ajoitussignaalin generoinnin, tehon- ja kanavanvaihdon _ ohjauksen, hajautuksen, hajautuksen yhdistämisen ja ;·, järjestelmän liittämisen MTSO:oon, suorittamiseksi.

Toinen ohjausprosessorin 78 suorittama päätehtävä on ,’·* Walsh-sekvenssin, lähettimen ja demodulaattorin nimeä- >ti: 3 5 minen tilaajan yhteyksiä varten.

··,. Signaalien lähdöt demodulaattoreilta 66A-66N

ja 76ä-76n kytketään yhteen tai useampaan hajautuksen 114594 25 yhdistäjään ja dekooderiin 80, jotka yhdistävät yhteistä päätelaitetta palvelevien vastaanottimien läh-tösignaalit loogisesti ja antavat yhdistetyn signaali-lähdön digitaaliselle kanavalle 82. Digitaalinen kana-5 va 82 on myös kytketty ohjausprosessoriin 78, lähetys-modulaattoriin ja tyypillisesti MTSO:n digitaaliseen kytkimeen tai verkkoon. Digitaalinen kanava 82 ohjaa tai suuntaa dekoodattujen, koodaamattomien ja koodattujen datasignaalien siirtoa hajautuksen yhdistäjissä 10 ja dekoodereissa 80, MTSO-verkossa ja yhdessä tai useammassa yhdyskäytävän lähetysmodulaattorissa 84 halutulla tavalla ohjausprosessorin ohjauksessa 78.

Analoginen vastaanotin 62 esitetään yksityiskohtaisemmin kuviossa 3. Kuten kuviosta 3 nähdään, an-15 tennilla 60 vastaanotetut signaalit kytketään alas-muuntimeen 100, jossa signaalit vahvistetaan tulon RF-taajuudella, tarpeen mukaan, RF-vahvistimessa 102, ja sekoitetaan referenssisignaalilähteen 104 lähdön kanssa sekoittimessa 106 RF-signaalien siirtämiseksi halu-20 tulle IF-taajuudelle. Saadut IF-signaalit siirretään alipäästösuodattimen (LPF) 108 läpi IF-vahvistimelle 112 lisävahvistusta varten toisessa alasmuuntimessa 110. Alasmuunnin 110 siirtää vahvistetut IF-signaalit halutulle perustaajuudelle ennen kuin ne siirretään 25 analogi-digitaalimuuntimeen (A/D) 122, jossa ne digi toidaan sopivalla kellotaajuudella. Tässä esimerkissä kellotaajuus on yleensä luokkaa 9.8304 MHz, joka on :.· kahdeksan kertaa PN-alibitin nopeus. Alasmuunnin 110 : ' käyttää referenssitaajuussignaalilähdettä 114 ja se- 30 koitinta 116 ja sitä seuraa kaistanpäästösuodatin (BPF) 118 ja kaistanpäästövahvistin 120. Vaikka A/D-muunnin 122 esitetään osana vastaanotinta, se voi helposti sijaita muualla demodulaatiopiirissä, esimerkik-. si muodostaen tiivisti kytketyn osan joko digitaalisia 3 5 datademodulaattoreita 66, 76 tai etsinvastaanottimia 64, 74.

114594 26

Digitoidut signaalilähdöt A/D-muuntimelta 122 demodulaattoreille ja etsinvastaanottimille 66 ja 74 sisältävät yhdistetyn I- ja Q-kanavasignaalin tässä esimerkissä. Kuitenkin ammattimiehille on selvää, että 5 A/D-muunnin voidaan toteuttaa kanavan jaon ehdoin kahdella erillisellä A/D-muunninreitiliä ennen I-ja Q-kanavien digitointia sen sijaan, että jaettaisiin digitoidut I- ja Q-kanavasignaalit muunnoksen jälkeen.

Tämä jakaminen yksinkertaisesti muuttaa luonnetta da-10 taväylissä, joita käytetään datan siirtämiseen muille vastaanotinelementeille ja usealle vastaanottimiin liittyvistä tuloista. Entuudestaan tunnetaan useita erilaisia kaavioita RF-IF-peruskaista-taajuusmuunno-kselle ja analogi-digitaalimuunnokselle I- ja Q-kana-15 vasignaaleilla. Toinen vastaanotinosa käsittelee vas taanotettuja signaaleita samalla tavalla kuin on esitetty viitaten kuvion 2 ensimmäiseen vastaanotinosaan.

Painotetut merkit ovat lähtönä demodulaattoreilta 66a,n ja 76A_N ja ne annetaan tulona hajautuksen 20 yhdistäjään ja dekooderipiirin 80. Yhdistäjään ja de- kooderiin 80 kuuluu lisääjä, joka lisää kaksi painokerroin joukkoa demodulaattoreilta 66A_N ja 76A,N saatui-* ·, hin merkkeihin. Vastaavuus määritetään sen perusteel- la, mille käyttäjälle signaalit on suunnattu tai lin-25 kiliä tai piirillä, jolla ne edustavat ainakin yhtä '·' reittiä. Saadut yhdistetyt kertoimet tutkitaan tai >: niitä verrataan keskenään suurimman kertoimen määrit- 1.:.· tämiseksi, jota käytetään dekooderin painojen ja merk- : : kien määrittämiseksi käytettäväksi piirillä 80 toteu- 30 tetulla piirillä 80. Esimerkiksi tätä tietoa voidaan ‘.(i käyttää Viterbin algoritmin dekooderissa todennäköi- ,·;·. simmän informaatiobittisekvenssin määrittämiseen.

• MTSOrlta tai muilta yhdistäjiltä tulleet sig- '1 naalit tietoliikennejärjestelmässä kytketään sopivaan 3 5 lähetysmodulaattoriin lähetettäväksi vastaanottavalle tilaajalle käyttäen digitaalista yhteyttä 82. Digitaa-,*>·. lisen yhteyden muodostamiseen käytetty piiri on entuu- 114594 27 destaan tunnettu ja tyypillisesti siihen kuuluu useita tunnettuja digitaalisia datan kytkentä- ja tallennus-komponentteja. Lähetysmodulaattori 84 hajaspektrimodu-loi datan lähetettäväksi aiotulle vastaanottajalle ja 5 antaa saadun signaalin lähetystehon ohjaimeen 86, joka antaa lähtevässä signaalissa käytetyn lähetystehon ohjauksen. Tarkempia yksityiskohtia suhteessa esimerkinomaisen lähetysmodulaattorin 84 rakenteeseen ja toimintaan esitetään patenttijulkaisussa US 5,103,459, 10 joka liitetään tähän viittauksella.

Teho-ohjaimen 86 lähtö summataan muiden lähe-tysmodulaattorien/tehonohjauspiirien lähdön, jotka ohjataan muille päätelaitteille samalla lähetystaajuudella, kanssa summauselementissä tai -laitteessa 88.

15 Summaimen 88 lähtö annetaan analogiseen lähettimeen 90 edelleen vahvistettavaksi halutulla taajuudella ja lähtö annetaan antenniin 92 lähetettäväksi tilaaja-laitteille satelliittitoistimien kautta. Lisäksi ohja-usprosessori 78 ohjaa alustus-, synkronointikanava- ja 20 hakukanavasignaalien generointia ja tehoa ja niiden kytkentää teho-ohjaimelle 86 ennen summaamista muiden signaalien kanssa ja kytkentää antenniin 92.

• . Etsinvastaanotinta 74 käytetään yhdyskäytä- ". vissä aika-alueen skannaukseen tilaajalta lähteneessä 25 vastaanotetussa signaalissa sen varmistamiseksi, että ·’·’ siihen liittyvät digitaaliset datavastaanottimet 66 ja ·'· 76, jos ovat käytössä, seuraavat ja käsittelevät vah- vinta aika-alueen signaalia. Tyypillisesti etsinvas- «· I · J · taanottimia käytetään ohjausprosessorilla sen määrit- 30 tämiseksi, mitkä demodulaattorit nimetään analogisille '.<t lähdöille. Etsinvastaanotin 74 antaa signaalin yhdys- käytävän ohjausprosessorille 78, joka vuorostaan antaa ohjaussignaalit digitaalisille datademodulaattoreille ·. 66 ja 76 sopivien vastaanotettujen signaalitulojen 35 (ajoitus) valitsemiseksi jatkokäsittelyä varten. Jo-·.·. kainen demodulaattori on vastuussa vastaanottamansa 114594 28 signaalien aikaseurannasta käyttäen jotain tunnettua tekniikkaa.

Eräs tunnettu seuraustekniikka on "aikainen/myöhäinen" -tekniikka, jossa vastaanotettu 5 signaali korreloidaan aikaisen ja myöhäisen paikallisen PN-referenssisekvenssin kanssa. Ero näiden korrelaation kesken on keskimäärin nolla, kun ajoitusvir-hettä ei ole. Sitä vastoin, kun ajoitusvirheitä esiintyy, ero osoittaa sellaisten virheiden suuruuden ja 10 merkin, ja demodulaattorin ajoitus säädetään sen mukaan. Aikainen/myöhäinen ajoitussilmukka auttaa kanto-signaalin taajuuteen ja vaiheeseen lukkiutumisessa tai niiden seurannassa lukitustunnistimen avulla.

Signaalinkäsittely yhdyskäytävän vastaanotti-15 missä eroaa useassa kohdassa signaalinkäsittelystä, joka suoritetaan vastaavissa elementeissä tilaajalaitteissa. Kuten aiemmin esitettiin, yhdyskäytävä yleensä lähettää alustussignaalin ja käyttää ainutkertaista ortogonaalista koodisekvenssiä kuhunkin tilaajalait-20 teeseen siirrettävien datamerkkien peittoon. Tilaaja- laite, toisaalta, ei tyypillisesti lähetä erillistä alustussignaalia, jota voidaan käyttää koherenttina referenssinä signaalinkäsittelyssä yhdyskäytävässä, *. vaikka kustannukset ja tekniikka sen mahdollistaisi- 25 vatkin. Siksi tilaajaita-yhdyskäytävään tai -soluun -yhteys yleensä kuvataan ei-koherentilla modulaatio- ja » i · - demodulaatiokaaviolla. Tässä kaaviossa tilaajalaite :,· koodaa lähetettävät datamerkit käyttäen useita ortogo- : naalisia funktioita koodimerkkiryhmille, tässä 64 30 Walsh-koodisekvenssiä kullekin 6 koodimerkille. Näin jokaisen 6 datamerkin ryhmän binääriarvoja käytetään yhden funktion valitsemiseen 64 Walsh-funktiosta tai -‘ f koodista, jotka ovat esinimettyjä indeksiarvoiltaan * ': tähän tarkoitukseen. Vastaanottopuolella jokainen 35 Walsh-koodi tunnistetaan ja sovitetaan sitä vastaavaan ·.; koodi sekvenssi in ennalta valitun indeksikuvion mukaan 29 alkuperäisten kuuden merkin saamiseksi, joita edelleen käsitellään datan aikaansaamiseksi.

Yhdyskäytävien 22 ja 24 signaalin vastaanotto-osat, kuten esitetään osittain kuviossa 2, esite-5 tään kuviossa 4. Kuten nähdään kuviosta 4, M:n analogisen vastaanottimen 62 matriisi on kytketty ainakin yhteen vastaavaan antenniin 60, joka käyttää vastaavaa A/D-muunninta 122M, ei esitetty. Useaa antennia voidaan haluttaessa käyttää, erityisesti useata satelliittia 10 tai satelliittikuviota varten. Jokainen A/D-muunnin antaa digitaalimuotoista dataa tai datamerkkivirtaa dataväylällä 160 demodulaatioyksikkösarjalle 66„. Numeron 76 käyttö toisen demodulaattoriryhmän nimeämiseen on eliminoitu M-alaindeksin myötä sen osoittamiseksi, 15 että on olemassa M analogista tuloreittiä tai analogista signaalia, jotka vastaanotetaan yhdyskäytävällä millä tahansa ajanhetkellä, käyttäen antennimatriisia niihin liittyvien signaalinkäsittelyelementtien kanssa. M:n arvo riippuu tietoliikennejärjestelmän suun-20 nitteluparametreista, esimerkkiarvon ollessa 32, mutta korkeintaan 64 taajuuskanavaa kohden, vastaanottimien määrän mukaisesti, kuten edellä esitettiin. Jälleen käytettävien analogisten vastaanottimien määrä riippuu ; enimmäkseen satelliittien määrästä ja keilan tietolii- 25 kennesignaaleista (taajuuksista ja reiteistä), joita käsitellään yhdyskäytävässä.

j N:n arvo riippuu tietoliikennekanavien tai tilaajalaitteiden signaalien määrästä, joita käsitel-; * lään kullakin kantosignaalilla, jota käsitellään ana- 30 logisella vastaanottimella. Tämä luku tyypillisesti saavuttaa nykyisen rajan luokkaa 128 (Walsh-koodin mitta n), koska voi olla ainakin 128 informaatiokanavaa seurattavana käsittäen 125 tilaaja-, alustus-, ; synkronointi- ja hakukanavaa kullakin analogisen sig- 35 naalin reitillä tai tulossa. Jos N on pienempi kuin 128, jolloin N on pienempi kuin n, niin järkevä hajau-,tusprosessin taso on mahdollisesti vain keskimääräisen 114594 30 tai alhaisen käytön aikana, mutta hajautusta ei ole saatavilla, kun järjestelmä saavuttaa täyden kapasiteetin, koska kaikki N:t jokaiselle M:lie on käytössä eri käyttäjälle. Näin hajautus on mahdollinen tietylle 5 käyttäjämäärälle kullakin Minnellä analogisella reitillä niin pitkään kuin käyttäjiä on olennaisesti vähemmän kuin n kappaletta. Kun aktiivisten käyttäjien määrä M:nnellä analogisella vastaanottoreitillä saavuttaa tai ylittää N:n, niin hajautus ei ole mahdolli-10 nen.

Siksi järjestelmille, jossa odotetaan korkeampaa keskimääräistä liikennettä, N saattaisi saada arvoja luokkaa 128 sen varmistamiseksi, että kaikilla Millä tulokanavalla tilaajasignaalit vastaanotetaan 15 hajautettuna. Samanaikaisesti arvo tai tulo NM, kana- va-aikojen kokonaismäärä suhteessa analogisten vastaanottimien kokonaismäärään, saavuttaa arvon 4096 tai enemmän demodulaattoria tässä ylemmässä rajakohdassa. Sellainen kohtuuttoman suuri määrä demodulaattoreita 20 yleensä tuhlaa resursseja ja aikaansaa erittäin monimutkaisen järjestelmän rakennettavaksi ja hallittavaksi. On keksitty, että yleensä järjestämällä vain noin ·, 4-6 demodulaattoria kullekin keskimääräiselle käyt- ; täjämäärälle kullakin Millä vastaanottimellä aikaansaa 25 enemmän kuin riittävän kapasiteetin järjestelmään.

► » ; Siksi NM voitaisiin yleisesti rajoittaa noin 256-384 ·· demodulaatioelementtiin useimmissa järjestelmissä.

» »

On helposti havaittavissa analogisten vas-,'· : taanottimien ja demodulaattorien määrästä, että ele- 30 menttien välillä dataväylillä 160 siirrettävän datan määrä on suuri ja sellaisten väylien ohjausfunktiot ovat erittäin monimutkaisia. Esimerkiksi tyypilliset , datanopeudet tällaisessa tietoliikennejärjestelmässä • 10 ovat noin 9600 bps. Jopa kun data, kuten pieniti- 35 heyksinen data tai puhe, saa alkunsa pienellä nopeu- i ' ‘· della, se yleensä toistetaan datakehysten, joiden ajoitus on kiinteästi 9600 bps nopeudella, saamiseksi, 114594 31 koska on edullista käyttää kiinteänopeuksisia signaaleita. Yleensä dataa koodataan ja limitetään 9600 koodatun merkin muodostamiseksi sekuntia kohden, mikä edelleen moduloidaan hajautussekvensseillä 1.2288 5 MHz:n signaalien saamiseksi.

Jokainen antenni tai antennitulo ja vastaava analoginen vastaanotin tai vastaanottimet 62M antaa dataa vastaanotetuista tietoliikennesignaaleista data-väylällä 160, kun data saapuu analogisella signaali-10 reitillä kultakin käytössä olevalta satelliitilta.

Siksi 30 tai useammalla vastaanottimella, jotka tietyllä ajanhetkellä vastaanottavat kultakin 4 tai useammalta satelliitilta, siirrettävä data kasvaa 5 tai useampaan gigabittiin sekunnissa (Gbps). Tämä nopeus 15 määritetään järjestelmän PN-koodialibitin nopeudesta, tässä 1.2288 Mbps, käyttäen vastaanotettujen signaalien kahdeksankertaista ylinäytteistystä (x8) sekä liettä Q-kanavilla (x2) ja myös käyttäen 4 bittiä näytettä kohden (x4). Nämä parametrit johtavat datanopeu-20 teen noin 80 megabittiä sekunnissa (Mbps) kantoaaltoa tai satelliittikeilaa kohden (koska 1.2288x8x2x4=78.64 Mbps) . Kun käytetään kuuttatoista keilaa satelliitti-toistinta kohden (xl6) ja ollaan yhteydessä neljään satelliittiin tietoliikennejärjestelmässä (x4), väy-25 Iällä 160 kaikilla vastaanottimilla siirrettävä koko- ;i naisdatamäärä yhdessä yhdyskäytävässä saavuttaa 5 Gbps tai enemmän (78.64x16x4=5.033 Gbps)

Edelleen suuremmalla demodulaattorimäärällä • ♦ · ’·* ' yhdyskäytävässä tarvittava johdotus tai kaapelointi 30 piirien toteuttamiseksi signaalien ohjaamiseksi kulta- • “· kin analogiselta vastaanottimelta jokaiseen mahdolli- : : : seen demodulaattoriin on erittäin monimutkainen. Tämä ; kasvattaa toteutuskustannuksia ja vähentää luotetta- vuutta. On arvioitu, että jopa yksinkertainen yhdys- I · 35 käytäväarkkitehtuuri voisi käyttää ainakin 2000-300 | '_· sellaista kaapelia signaalien siirtämiseen.

114594 32

Tiettyyn yhdyskäytävädemodulaattoriin, jonka kautta päätelaite kommunikoi, lähetettyjen hajaspekt-risignaalien dekoodaamiseksi on generoitava ja käytettävä sopivaa PN-sekvenssiä. On olemassa useita teknii-5 koita, joita voidaan käyttää kussakin demodulaattoris-sa 66^ (66n tai 74N) , joista kaksi esitetään kuvioissa 5 ja 6. Kuitenkin ammattimiehelle on selvää, että nämä tekniikat esitetään ainoastaan väylän 160 datarakenteiden monimutkaisuuden esittämiseksi käytettäessä ny- 10 kyistä tietoliikennejärjestelmäarkkitehtuuria. Muuta demodulaatiotekniikkaa voidaan käyttää esillä olevan keksinnön perusajatuksen mukaisesti, eikä tässä esitettävien tekniikoiden haluta rajoittavan keksinnön suojapiiriä mitenkään.

15 Kuten esitetään kuviossa 5 esitetyssä teknii kassa, digitoidut I- ja Q-kanavasignaalit tai data-näytteet A/D-muuntimelta ovat tulona PN-QSPK-korrelaattorille 124 yhdessä demodulaattorissa 66 muodostettujen sopivien PN/- ja PN '- sekvenssien kanssa.

20 QSPK-korrelaattori tai -hajauttaja 124 hajauttaa yhdistetyn I- ja Q-komponenttisignaalinäytteen palauttaakseen lähetetyt I- ja Q-kanavan datamerkit. Tässä *; sovellutuksessa jokaiseen demodulaattoriin kuuluu kak- : si PN-generaattoria 114 ja 116, jotka generoivat kaksi • · 25 PNr- ja PNQ-sekvenssiä, vastaavasti, tulovaiheen (I) — ja neliöväiheen (Q)- kanavasekvensseinä. Ohjausprosessi sori 78 antaa ajoituksen sekvenssin ohjaussignaalit ;;;* näille generaattoreille. Nämä kaksi PN-sekvenssiä ’* * edustavat lyhyttä ulompaa PN-koodisekvenssiä, jotka 30 ovat yhteisiä yhdyskäytävämodeemeille ja kaikille pää-• '·· telaitteille edellä kuvatussa modulaatiokaaviossa.

: Sellainen PN-generaattoripiiri esitetään patenttijul- • ‘ . kaisussa US 5,228,054, joka liitetään tähän viittauk- sella.

·;·* 35 Kuvion 5 laitteessa demodulaattorit 66m voi- : *_: vat sisältää myös pitkäkoodisen PN-generaattorin 118, joka generoi pitkän tilaaja- tai käyttäjäkohtaisen PN- 114594 33 koodisekvenssin PIS^ käytettäväksi yhteyksissä päätelaitteen kanssa tietyllä yhteydellä. PN-generaattori voi olla muodostettu tunnetuista tätä tarkoitusta varten kootuista elementeistä. Esimerkiksi voidaan käyt-5 tää maksimaalista lineaarisen sekvenssin generaatto ria, joka generoi erittäin pitkän PN-koodin aikasiir-tymän lisäkertoimen, kuten päätelaitteen osoitteen tai elektronisen ID:n, mukaisesti. Tietty PN-koodi, jota käytetään, valitaan ohjausprosessorin 78 ohjauksessa, 10 yleensä käyttäen "setup"-informaatiota, joka annetaan myös yhdyskäytävällä tai MTSO:lla 12 päätelaitteisiin synkronointisignaalissa. Tätä sekvenssiä voidaan muuttaa dynaamisesti ja sitä voidaan typistää halutun pituuden saamiseksi. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää 15 epälineaarista salausgeneraattoria, kuten salaajaa, joka käyttää datan salausstandardia (DES), PN-generaattorin 118 sijaan.

Walsh-koodisekvenssi generaattorilta 118 yhdistetään loogisesti, esimerkiksi käyttämällä kerto-20 laskua tai joissain kokoonpanoissa käyttämällä ehdol lista OR-operaatiota (XOR) PNr- ja PNQ-sekvenssien kanssa parissa loogisia elementtejä, PN/- ja PN/-*: sekvenssien saamiseksi. PN/- ja PN/-sekvenssit vuo- \j rostaan siirretään PN-QSPK-korrelaattoriin 124, joka ’.·. 25 korreloi I-ja Q-kanava lähdöt kerää jäpariin 12 6A ja 126B, vastaavasti. Siksi (digitoidut) signaalit, jotka vastaanotetaan yhdyskäytävässä päätelaitteelta demodu-;;; loidaan sekä käyttäjäkohtaisella PN-koodisekvenssillä ‘ että lyhytkoodisilla ΡΝΣ- ja PNQ-sekvensseillä.

30 Kerääjät 126A ja 126B keräävät ja tallettavat I * ; ’·· väliaikaisesti merkkidataa ennalta määrätyn aikajakson '1 > ajan, esimerkiksi yhden Walsh-alibitin tai 256- ; alibitin ajan. Esimerkkisovellutuksessa tämä 1/4800 sekuntia, eli 4800 merkkiä sekunnissa, mutta muitakin ” 35 nopeuksia voidaan käyttää. Olennaisesti dataa muunne- I * » • V taan sarjamerkkivirrasta rinnakkaisiksi merkkijoukoik- si kerääjillä. Kerääjien 126a ja 126B lähtö on vastaa- 114594 34 vaa merkkidataa I- ja Q-signaalikomponenteille tai kanaville ja ne ovat tulona merkkinopeudella 4800 merk-kiä/sekunti nopeaan Hadamard-muuntiineen (FHT) 128. Sen jälkeen kerääjät 126A ja 126B tyhjennetään ja resetoi-5 daan seuraavan näytejoukon keräämistä varten.

FHT-laite 128 toimii kuten Walsh-koodimuunnin, joka muuntaa jokaisen 64-Walsh-alibitin ryhmän tai sekvenssin todennäköisyysmitaksi tai estimaatiksi, joka teho vastaanotetussa signaalissa 10 vastaa yhtä 64 Walsh-funktiosta tai koodisekvenssistä, joka edustaa alunperin koodattua dataa tilaajayksiköltä. FHT:n 128 todellinen lähtö sisältää mitan mahdollisesta lähetettävästä koodista, jota on edelleen käsiteltävä lähetyksen sisällön määrittämiseksi ei-15 koherentissa demodulaatiokaaviossa. Saatu kanavadata on lähtönä (FHT) laitteelta 128 hajautuksen yhdistäjään ja dekooderiin, jossa yhdistetään muiden signaa-lireittien dataan, poistetaan limitys ja dekoodataan.

Toisessa sovellutuksessa demodulaattorit kon-20 figuroidaan vastaanottamaan signaaleja nimetyllä tie-toi iikennekanavalla, hajauttamaan signaali ja siirtämään signaalin näyteryhmät ryhmiteltyihin luotetta-vuusmittöihin, jossa tietyt näytteet vastaavat tiettyä '· \ ortogonaalista koodia. Suurinta luotettavuusmittaa ja ·.·. 25 sitä vastaavaa indeksidatamerkkiä käytetään pehmeän ’ päättelydatan generoimiseksi. Pehmeästä päättelydatas- ta kussakin vastaanotetussa datakehyksessä poistetaan ;;;* limitys ja sitä käytetään pehmeän päättelyn siirtymä- ·’ mittojen generointiin, joita vuorostaan käytetään es- 30 timoitujen databittien estimointiin käyttäen tunnettu-: '· ja dekoodaustekniikoita.

: Esimerkki rakenne näiden vaiheiden toteuttami- . seksi esitetään kuviossa 6, jossa kaksoismaksimimitan generaattoria käytetään pehmeän päättely siirtymämitan *;·’ 35 maksimi todennäköi syyden koodaus tekniikoi s sa. Tämä ra- : ’ : kenne myös mahdollistaa yksittäisen kaksoismaksimimi- tan generaattorin siltaamisen useiden demodulaattorien 114594 35 kesken. Tämä tekniikka esitetään yksityiskohtaisemmin patenttijulkaisussa US 08/083,110, joka liitetään tähän viittauksella.

Tulosignaali erotellaan jälleen I- ja Q-5 komponentteihin käyttäen signaalijakajaa 130 ja sen jälkeen kerrotaan PNX- ja PNQ-koodisekvensseillä, jotka saadaan kahdelta PN-generaattorilta 132 ja 134, kertojissa 136 ja 138, vastaavasti. Tämän kertomisprosessin tulot yleensä kerätään kerääjissä 140 ja 142, vastaa-10 vasti, ja sen jälkeen annetaan lähtönä ortogonaalisil-le koodimuuntimille 144 ja 148, jossa datamerkeillä esitetyt Walsh-koodit määritetään.

Ennalta määrätty määrä näytteistettyjä signaaleja, kuten 64 näytettä, ovat itsenäisesti tulona 15 ortogonaalisiin koodimuuntimiin 144 ja 148, joihin kuuluu nopea Hadamard-muunnin, joka generoi joukon lähtösignaaleja, 64 kun tulona 64 näytteen mittaisia ryhmiä. Jokainen muuntimen lähtösignaali vastaa luo-tettavuusmittaa, jonka tietty näytteistetty signaali-20 ryhmä vastaa tiettyä ortogonaalista koodia. Lisäksi jokaisella muuntimen lähtösignaalilla on siihen liittyvä indeksidatamerkki, joko eksplisiittinen tai implisiittinen, joka osoittaa mitä tiettyä ortogonaa-lista koodia tämä muuntimen lähtösignaali vastaa (64 25 näytteen ryhmissä käytetään 6 bittisiä indeksejä) .

Jokainen I- ja Q-muuntimen lähtösignaali ne-*’! liöidään kertomalla tai neliöintimekanismeilla 150 ja 152, vastaavasti. Sen jälkeen generoidaan päättelyar-·' voryhmä käyttäen summauselementtiä tai lisäysmekanis- 30 mia 154 jokainen neliöidyn signaaliparin summaamiseksi * *·· keskenään. Eli yksi neliöity signaali kustakin neli- - öintimekanismista yhdistetään pariksi toisen neliöidyn ; signaalin kanssa, jolla on siihen liittyvä indeksi !./ ..osoittaen niiden vastaavan samaa ortogonaalikoodia.

35 Tämä summaus muodostaan tehotason liittyen kuhunkin • ',· tiettyyn ortogonaalikoodiin.

114594 36

Jokainen päättelyarvoryhmä eri modulaattoreilta 66H voidaan siirtää summauselementtiin 156, joka on kytketty jokaisen sitä vastaavan lähdön kanssa päät-telyarvojen yhdistesumman muodostamiseksi useille ha-5 javastaanotin kanaville niihin liittyvien merkki-indeksien mukaisesti. Yhdistetyt päättelyarvot ovat tulona kaksoismaksimimitan generaattoriin 158, jossa yksi koottu ryhmä pehmeää päättelydataa muodostetaan. Kuten aiemmin, yhdistetty lähtödata ja koottu pehmeän 10 päättelyn data voidaan myös siirtää sarja- tai rinnakkaismuodossa .

Koottu pehmeä päättelydata on tulona limityksen poistajaan ja dekooderiin, joka poistaa limityksen kootusta pehmeän päättelyn datasta yksittäisdatatasol-15 la. Limityksen poisto-operaatio on tunnettua tekniikkaa eikä sitä esitetä tässä tarkemmin. Limittämätön pehmeän päättelyn data on tulona dekooderiin, joka käyttää yhtä monesta tunnetusta dekoodaustekniikasta, kuten maksimitodennäköisyyden dekoodaustekniikkaa, ge-20 neroidakseen estimoidut liikennekanavan databitit alkuperäiseksi lähetetyksi datasignaaliksi.

Kuitenkin, kuten yllä mainitaan, käyttämällä näitä tai muita nykyisiä sovellutuksia signaali demo-dulointi vaatii melkoisen suuren datamäärän siirtoa 25 väylällä 160. Siksi uusi yhdyskäytäväarkkitehtuuri ke- » · hitettiin, millä vähennetään useisiin demodulaattorei-"I hin siirretävän datan määrää hajautetun signaalinkä- ;;; sittelyn vuoksi. Allokoimalla resurssit uudelleen ja * soveltamalla tiettyjä resursseja suoraan kunkin analo- 30 gisen vastaanottimen lähtöön ennen datan siirtämistä sisäisillä dataväylillä tai johtimilla, datanopeutta :· : pienennetään merkittävästi ennen yhdistämistä käyttä- ·" ; jäkanaviin. Tässä kaaviossa siirtoväylät tai -johtimet yhdyskäytävässä voidaan helposti sovittaa halutulle 35 määrälle dataa ja sen seurauksena saataville datan- : '/· siirtonopeuksille käyttäen nykyistä tekniikkaa.

114594 37 Tämä toteutetaan käyttämällä A/D- muunninsarjaa, kuten aiemmin, kunkin analogisen osan lähdössä kaikille vastaanotetuille signaaleille kaikilla vastaanottimilla. Eli kaikki vastaanotettavat ja 5 käsiteltävät signaalit kullakin analogisella osalla hajautetaan käyttäen sopivaa lyhyttä PN-sekvenssiä ennen siirtämistä muille kanavoiduille elementeille li-säkäsittelyä varten. Tämä tarkoittaa, että hajautus suoritetaan N kertaa rinnakkain kullekin M:lie analo-10 giselle vastaanottimelle. Kanavat hajautetaan olennaisesti riippumattomasti muista ajoituserojen, joita voi esiintyä eri signaaleille, sovittamiseksi suhteessa kiinteään yhdyskäytävän ajoitukseen. Hajautus vähentää automaattisesti tulojen datanopeutta yhdyskäytävädemo-15 dulaattoreissa. Käytettäessä yhdessä muiden resurssien allokoinnin kanssa, tämä johtaa tehokkaampaan yhdyskäytävän signaalinkäsittelyarkkitehtuuriin.

Uusi yhdyskäytävän signaalivastaanottoarkki-tehtuuri, joka toimii esillä olevan keksinnön periaat-20 teiden mukaan, esitetään lohkokaaviomuodossa alkaen kuviosta 7. Kuviossa 7 yksi tai useampi antenni 60M ja analoginen vastaanotin 62M on käytössä, kuten aiemmin ,* *: kuvattiin kuviossa 4. Kuitenkin A/D-muuntimien 122M (ei '·,· esitetty 62:ssa) lähdöt suunnataan vastaavien FHT-mo- I « 25 duulien sarjaan, jotka liittyvät kuhunkin signaalin vastaanotto-osaan 62„ eikä yksinkertaisesti demodulaat-toriin 66„. Tässä N käytetään osoittamaan analogista 'vastaanotinta kohden käytettyjen FHT-moduulien määrää *’' ja se vastaa kullakin analogisella vastaanottimella 30 yhdyskäytävän läpi käsiteltävien kanavien määrää n.

: *·· FHT-moduuleja 164™ käytetään signaalimittojen gene-

: rointiin, jotka siirretään N mittavastaanottimen 166N

,·, ; sarjaan, missä N on tyypillisesti luokkaa 6-8, mutta voi olla yhtäsuuri kuin n (Walsh-funktion pituus) li-'35 säkäsittelyä varten lähtödatan generoimiseksi. Mitta- vastaanottimiin 166„ kuuluu vastaavia piirejä kuin kak-soismaksimimitan vastaanottimiin, joita kuvattiin yl 114594 38 lä, tehomittadatan muuntamiseksi sopivaan muotoon dekoodausta varten, ja ne voidaan valmistaa käyttäen tunnettua tekniikkaa.

Yksityiskohtaisempi kuvaus FHT-moduuleista 5 esitetään kuvioissa 8 ja 9. Vastaanotto/hajautusosa, jota kutsutaan myös demodulaattorin etuosaksi (DFE), esitetään kuviossa 8 ja lähtö/mittagenerointiosa, jota kutsutaan myös demodulaattorin takaosaksi (DBE), esitetään kuviossa 9. Kuten esitetään kuviossa 8, anten-10 neilta 60 vastaanotetut signaalit käsitellään analogisissa vastaanottimissa 62, kuten aiemmin, digitoidut I- ja Q-kanavasignaalit A/D-muuntimilta erotellaan I-ja Q-komponentteihin käyttäen signaalijakajaa 170. I-ja Q-komponentit kerrotaan sopivalla yhdyskäytävän PNr-15 ja PNQ-koodisekvenssillä kahdelta PN-generaattorilta 172 ja 174, kertojissa tai loogisissa elementeissä 176, 178, vastaavasti. Kertolaskun tulot kerätään ke rääjissä 184 ja 186, vastaavasti ja lähetetään ortogonaa-listen koodimuuntimien joukkoon, jossa tehomitat vas-20 taanotetuilla datamerkeillä esitettyjen Walsh-koodien todennäköisyyden arvioimiseksi määritetään. Siksi (digitoidut) signaalit, jotka vastaanotetaan pääte-laitteilta kullakin yhdyskäytävän analogisella vas-*,· taanottimella antennilta, demoduloidaan tai hajaute- .·. 25 taan käyttämällä lyhyitä PNr- ja PNQ-koodisekvenssejä ennen lisäkäsittelyä tai signaalin siirtämistä.

Tyypillisesti kahta PN-generaattoria 172 ja il 174 käytetään kahden PNX- ja PNa-koodisekvenssin gene- ’* ’ rointiin, vastaavasti. Nämä kaksi PN-sekvenssiä edus- 30 tavat ulompia PN-koodisekvenssejä, joista puhuttiin aiemmin, ja ne voidaan generoida aiemmin kuvatulla ta-· valla. Ohjausprosessori 78 antaa ajoituksen ja sek- ·,: venssin ohjaussignaalit näille generaattoreille. Li- säksi viisto- tai viistonpoistopiirejä tai muita ajoi- ’!* 35 tuselementtejä, kuten on entuudestaan tunnettua, mutta « * joita ei tässä esitetä selvyyden vuoksi, voidaan käyt- 114594 39 tää PN-generaattoreilta 172 ja 174 saatujen PN-koodien soveltamisen ajoitukseen.

Kerääjät 184 ja 186 keräävät ja tallettavat väliaikaisesti merkkidataa ennalta määrätyn aikajakson 5 ajan, esimerkiksi yhden tai useamman merkin tai 128-alibitin ajan. Jos kerääjät tallettavat merkkidataa suhteellisen pitkiä jaksoja, luokkaa usean merkkijakson ajan, niin seuraavilla elementeillä on enemmän aikaa selata näitä signaaleja mahdollisista tilaajasig-10 naaleista tai kanavista vastaanotetulla kantoaallolla. Tyypillisesti joukko desimaattoreita 180 ja 182 on kytketty sarjaan kerääjien 184 ja 186 kanssa, vastaavasti, mikä aikaansaa näytteistystaajuuden nopeuden seuraaville käsittelyelementeille. Lisäksi tämä palve-15 lee kerääjien läpi siirrettävän datamäärän vähentämisessä, vähentäen edelleen mittavastaanottimilla käsiteltävän datan nopeutta. Kerääjien 184 ja 186 lähdöt siirretään seuraaviin käsittelyasteisiin moduuliväy-lällä 188.

20 Hajautettuja signaaleja käsitellään edelleen haluttujen merkkitehomittojen generoimiseksi. Tämä toteutetaan tyypillisesti käyttämällä FHT-laitetta data-arvojen tulkitsemiseksi tai paluukanavalla käytetään - j Walsh-koodauksen dekoodaamiseksi. Tämä prosessi ei tee t 25 yhtään oletusta siitä, mille tilaajalle signaali suunnataan, se vain yksinkertaisesti palauttaa signaalin ! sisältämän datan. Laite DBE-osan toteuttamiseksi FHT- moduulissa tai funktiossa ja mittagenerointilähdön realisoimiseksi esitetään yksityiskohtaisemmin kuvios-30 sa 9. Yhtä kuviossa 9 esitettyä elementtijoukkoa käytetään liittyen kuhunkin kuviossa 8 esitettyyn ele-: : menttijoukkoon (DFE) FHT-moduulin saamiseksi täydelli- . seksi analogista piikkiä varten. Kuitenkin jos käyte- tään jonkinasteista aikajakoa tai oletusvalintaa, voi-·;* 35 täisiin käyttää vähemmän DBE-elementtejä tai laitteita ‘ : kunkin DFE-laitteen lähdön palvelemiseksi kokonaisessa FHT-moduulissa. Eli vain tiettyjen DFE-lähtöjen valin- 774594 40 ta lisäkäsittelyyn voitaisiin suorittaa perustuen sellaisiin kertoimiin, kuten minimi todennäköisyys tai dataa voitaisiin yhdistää jonkin verran ennen käsittelyä.

5 Kuviossa 9 kerääjiin 184 ja 186 talletettua merkkidataa siirretään ajallaan olevaan Walsh-alibitin kerääjään tai puskuriin 190 ja aikaisen/myöhäisen ja nopeamman/hitaamman alibitin puskureihin tai kerääjiin 194 ja 196, vastaavasti. Näihin puskureihin kuuluu 10 tunnettuja elementtejä signaali-informaation tai bittien tallettamiseksi siirrettäessä sitä FHT-moduulien 164^ tähän osaan. Puskurisarja, rekisterit tai ennalta määrätyt muistielementit, jotka toimivat komentoyksi-köiden tai ohjausprosessorin 78 ohjauksessa voivat ol-15 la käytössä tämän toiminnon sovittamiseksi. Riippuen keskimääräisestä käyttöasteesta yhdyskäytävässä, jotkin näistä elementeistä voidaan jakaa käsittelypiikki-en kesken. Nämä puskurit vastaanottavat ja kartuttavat merkkidataa niin, että sitä voidaan sopivasti käsitel-20 lä.

Aikaista/myöhäistä puskuria 194 käytetään datan antamiseksi yhden alibittijakson jäljessä ja edel-lä ajallaan olevan puskurin 190 antamaan dataan näh-'.I den. Tyypillisesti tämä suoritetaan viivästämällä i;'j 25 ajallaan olevan puskurin 190 lähtö alibittijakson ver- ran niin, että viivästämätön data aikaansaa suhteessa » ,·, yhden alibitin myöhässä olevaa dataa ja viive datapus- . * t kurissa 194 aikaansaa toisen alibittijakson myöhässä olevan datan muodostamiseksi. Aikaisen/myöhäisen pus-30 kurin 194 lähtö on tulona ajanseuransilmukkaan (TTL) 198, jossa alibittisekvenssin ajoitusta seurataan aj-’ : { oituksen asettamiseksi PN-sekvenssin hajautukselle ja *, ; muulle käsittelylle FHT-moduuleissa 164^. Yksi ajan- '·[ seurantasilmukan 198 lähtö siirretään joko suoraan tai 'i * 35 väylän 188 kautta muihin elementteihin, kuten PN- ; ’.· generaattoreihin 172 ja 175, jotka käyttävät tästä > t j t t > f < 114594 41 elementistä saatavaa tietoliikennesignaalien ajoi-tusinformaatiota.

Samaan aikaan hitaampi/nopeampi alibittipus-kuri 196 vastaanottaa ja siirtää dataa taajuudenseu-5 rantasilmukkaan 200, jossa vastaavalla vastaanottimella 62m vastaanotetun datan kantosignaalin taajuus ja vaihe määritetään. Tätä informaatiota käytetään yhdyskäytävän muissa elementeissä, kuten analogisissa vastaanottimissa 62m ja ohjausprosessorissa 78 analogisten 10 käsittelyelementtien seurannan säädön lukitsemiseksi tarkalleen vastaanotettuun signaaliin.

Puskuriin 190 talletettu data siirretään nopeaan Hadamard-muuntimeen 192 (FHT), jossa määritetään tehomitat merkkidatalle. Sellaisen FHT-laitteen raken-15 ne ja toiminta on entuudestaan tunnettua ja ne ovat nähtävissä myös yllä viitatuissa patenttijulkaisuissa. FHT-laitteen 192 lähtö siirretään lähdön ohjausport-tiin tai kytkentäelementtiin 202 ja maksimitehotason tunnistimeen 204. Esimerkinomainen lähdön ohjausele-20 mentti esitetään kuviossa 9 kaksituloisena AND-porttina. Mittadata annetaan yhtenä tulona porttiin 202 ja lähdön ohjaussignaali signaalin lukitustunnis-: timelta 206 annetaan toiseen lähdön ohjaavana tulona.

FHT-laitteella 192 on yleisiä ominaisuuksia • · 25 kaikille käsiteltäville signaaleille tätä yhdyskäytä- • · vää varten tai tietylle keilalle/alikeilalle. Siksi pienemmällä FHT-laitteiden määrällä voitaisiin palvel- la kanavien ja vastaanottimien kokonaismäärää käyttäen ’·' ’ aikajaettua laitteistoa ja tallennuselementtejä tieto- 30 liikennejärjestelmän palvelun tarpeen mukaisesti. Li- : ’·· säksi ohjelmoitavaa FHT-elementtiä voidaan käyttää ha- • « * V : luttujen muutosten säätämiseen dynaamisesti tietolii- ,·, ; kennejärjestelmässä 10 tai yhdyskäytävässä.

Maksimitasotunnistimen 204 lähtöä käytetään 35 lukitustunnistimella 206 parhaillaan merkkidataa de-• V koodaavan FHT-laitteen 192 määrittämiseksi. Nimittäin : lukitustunnistin 206 määrittää milloin ajoituksen ja 114594 42 taajuuden seurantaelementit FHT-moduulissa 164m seu-raavat oikein tilaajasignaalia ja milloin FHT-laite 192 dekoodaa sopivasti ryhmiteltyä merkkidataa vastaten lähetettyä merkkidataa. Tässä pisteessä lukitus-5 tunnistin 206 antaa lähtösignaalin, joka lukitsee ajanseurantasilmukan ja taajuudenseurantasilmukat, ainakin ennalta määrätyksi ajanjaksoksi, esimerkiksi 7 merkkijakson ajaksi, ja kytkee portin 202 lähdön.

Kuten voidaan helposti nähdä, jos jokainen 10 näistä elementeistä 170-206 kahdennetaan N kertaa M:ää vastaanotinta kohden, käytetään useampaa peruspiirie-lementtiä kuin aiemmin on kuvattu tyypilliselle maa-toistin tukiasemalle. Kuitenkin nämä piirielementit ovat entuudestaan hyvin kehitettyjä ja tunnettuja ja 15 ne voidaan halvalla kahdentaa käyttäen nykyistä integroitua piiriteknologiaa. Sellaiset elementit kuluttavat vähän tilaa ja ovat erittäin luotettavia, mikä johtaa erittäin luotettavaan yhdyskäytävärakenteeseen.

Portin 202 lähtö annetaan mittavastaanotti-20 mille 166N, jotka toimivat jälkiprosessoreina kullekin yhteyspiirille tai tilaajakanavalle yhdyskäytävässä.

Lähtö jokaisen FHT-moduulin jokaiselta DBE-osalta t<i· suunnataan yksittäiseen kanavamittavastaanottimeen.

Y: Nimittäin jokainen FHT-moduuli suuntaa lähtönsä mitan Y: 25 käsittelyelementtiin vastaten yksittäistä käyttäjäka- navaa, kuten esitettiin edellisessä esimerkissä suunnattaessa digitoidun vastaanottimen lähtöä jokaiselle Y kanavavastaanottimelle. FHT-moduulien lähdöt liittyen ’ kuhunkin analogiseen vastaanottimeen 62M, jotka kuvaa- 30 vat signaaleja, jotka on tarkoitettu samalle kanaval-' " le, mutta jotka saapuvat eri analogisilta reiteiltä, Y · suunnataan sopivalle kanavamittavastaanottimelle, jos- : sa eri moduuleilta tulevat signaalit myös yhdistetään.

*·, Tässä pisteessä datanopeus on pienentynyt t f 35 dramaattisesti 4800 bps:n nopeuteen koodatulle merkki-; '.· datalle. Mittavastaanottimet 166„ jokainen suorittavat •,Y hajautuksen yhdistämisen ja muita sinänsä tunnettuja 43 114594 vaiheita tehomittojen yhdistämiseksi vastaanotetun datan estimoinnissa, mistä puhuttiin aikaisemmin, eikä sellaista piiriä kuvata tässä tarkemmin. Mittavastaan-ottimien 166N lähtö voidaan käsitellä samalla tavalla 5 kuin entuudestaan tunnetaan.

Se mitä on kuvattu tässä on uusi menetelmä ja laite signaalien demoduloimiseksi siten, että myöhempiin signaalikäsittelyvaiheisiin liittyvä datanopeus alenee ja signaalin siirtoyhteyksien monimutkaisuus 10 vähenee. Sen sijaan, että kaikkien analogisten vastaanottimien lähtö tuodaan kaikkiin demodulaattoreihin yhdellä käyttäjällä, jokainen analoginen signaali demoduloidaan suhteessa useisiin käyttäjiin riippumattomasti muista analogisista signaaleista. Käyttäen tätä 15 toteutusta tuotetaan mittadata, joka siirretään alemmalle datanopeudelle ja seuraavaksi yhdistetään ja dekoodataan käyttäjä- tai kanavaperustaisesti. Tämä aikaansaa paremman tehokkuuden signaalinkäsittelyssä ja alentaa kustannuksia ja monimutkaisuutta luotettavuu-20 den parantuessa.

Edellä oleva edullisten sovellutusten kuvaus annetaan, jotta ammattimies voisi käyttää tai valmistaa • · it,: esillä olevan keksinnön mukaista laitetta. Näiden sovel- lutusten eri modifikaatiot ovat ammattimiehille ilmeisiä > « 25 ja tässä kuvatut yleiset periaatteet ovat sovellettavis-sa muihin sovellutuksiin keksimättä mitään uutta. Näin , ollen esillä olevaa keksintöä ei rajata tässä esitettyi- hin sovellutuksiin vaan tässä esitettyjen periaatteiden ' ja uusien hahmojen käsittämään suojapiirin.

* ·

Claims (22)

114594 44

1. Menetelmä signaalien vastaanottamiseksi hajaspektritietoliikennejärjestelmässä (10), jossa informaatiota lähetetään ortogonaalisesti koodatuilla 5 kanavilla tietoliikennesignaaleissa, vastaanotetaan tietoliikennesignaaleja yhdeltä tai usealta hajautetulta siirtoreitiltä yhdeltä tai useammalta tilaajalta (26, 28) käyttäen yhtä tai useampaa analogista vastaanotinta (62, 72), ja muunnetaan ne digitaalisiksi 10 signaaleiksi, tunnettu siitä, että siirretään digitaaliset tietoliikennesignaalit vastaavaan demodulaatiomoduuliryhmään (164^), jotka on kytketty analogisiin vastaanottimiin (62M) , missä moduulien määrä on järjestetty siten, että ainakin jo-15 kaista reittiä varten, jolta tilaajan (26, 28) signaa leita vastaanotetaan, on yksi moduuli; hajautetaan jokainen digitaalinen tietoliikenne-signaali käyttäen yhtä tai useampaa ennalta määrättyä näennäissatunnaiskohinatyyppin (PN) koodisekvenssiä 20 demodulaatiomoduulien (164^) yhdessä osassa; muunnetaan ainakin ennalta määrätty määrä hajautetuista tietoliikennesignaaleista tehomittasignaaleik-si, jotka osoittavat koodattuun dataan liittyvää te-hoa, demodulaatiomoduulien (164^) toisessa osassa; ja : ; 25 siirretään jokainen saatava tehomittasignaali, jo- ka vastaa tilaajalle (26, 28) tarkoitettua signaalia, ainakin yhteen mittavastaanottimeen (166N) , joka on ( osoitettu kyseiselle tilaajalle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että hajautus generoi koodattuja ·: datamerkkejä; ja että muunnoksessa siirretään koodatut datamerkit kullekin hajareitille yhdelle ortogonaali-: .·. sen funktion muuntimista (192) merkkitehomitan gene- ,···, roimiseksi, jossa jokainen muunnin (192) edustaa ka- 35 navamittaa kanavalta, joka toimii vastaavan analogisen vastaanottimen (62M) kautta. 114594 45

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että summataan merkkitehomitat, jotka on vastaanotettu kunkin mittavastaanottimen (166n) tulossa useilta muuntimilta, yksittäisen kana- 5 vamerkkimitan generoimiseksi kanavadataή määrittämiseksi .

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ortogonaalisen funktion muunnin (192) käsittää nopean Hadamard-muuntimen (Fast

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jokainen mittavastaanotin (166n) vastaa yksittäistä koodattua käsiteltävää sig-naalikanavaa.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että konfiguroidaan analogiset | vastaanottimet (62M) vastaanottamaan signaaleja aina- | kin yhdellä kantotaajuudella ja muuntamaan signaalit digitaalisiksi tietoliikennesignaaleiksi ennalta mää-20 rätyllä näytteistystaajuudella.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että analogisten vastaanottimien (62m) yhteyteen on järjestetty yhdyskäytävä-tyyppinen tukiasema (22) ja ainakin yhtä satelliittiperustaista 25 toistinta (18, 20) käytetään tietoliikennekanavan signaalien siirtämiseksi tietoliikennejärjestelmän tilaajayksiköistä (26,28) analogisiin vastaanottimiin ; (62„) .

: 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että millä tahansa ajanhetkellä ;* ainakin kaksi satelliittia (18,20) on yhteydessä yh- dyskäytävään (22, 24).

, 9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, : : : tunnettu siitä, että ennalta valittuja näennäis- 35 kohina (PN) sekvenssejä käytetään myös digitaalisten : datasignaalien tulovaiheen ja neliövaiheen modu- lointiin ennen lähetystä aiotuille vastaanottajille. 46 114594

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seurataan suhteellista aikaeroa vastaanotettujen tietoliikennesignaalien välillä ja hajautukseen käytettyjen PN-sekvenssien vaihetta, 5 ja annetaan ajoituksen säätösignaalin erojen merkin ja suuruuden osoittamiseksi.

10 Hadamard Transformer).

11. Laite signaalien vastaanottamiseksi haja-spektritietoliikennejärjestelmässä (10), jossa informaatiota kommunikoidaan ortogonaalisesti koodatuilla 10 kanavilla tietoliikennesignaaleissa, joita tilaajat (26,28) lähettävät, johon laitteeseen kuuluu yksi tai useampi analoginen vastaanotin (62M) , joka on järjestetty vastaanottamaan tietoliikennesignaaleja ja jotka jokainen vastaanotin (62M) on konfiguroitu 15 vastaanottamaan signaaleja ainakin yhdellä kanto-taajuudella ja muuntamaan ne digitaaliksi tietolii-kennesignaaleiksi, jotka annetaan lähtöihin, tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu joukko demodulaatiolaitteita (164^) , jotka on kyt-20 ketty analogisten vastaanottimien (62M) lähtöihin jokaisen tietoliikenne signaalin hajauttamiseksi käyttäen yhtä tai useampaa ennalta valittua näennäissatun-“·. naiskohinatyyppin (PN) koodisekvenssiä koodattujen da- ·. : tamerkkien muodostamiseksi ja ainakin ennalta määrätyn • · !.* 25 määrän hajautetuista tietoliikennesignaaleista muunta- * ; miseksi tehomittasignaaleiksi, jotka osoittavat koo- ·*· dattuun dataan liittyvää tehoa, jotka laitteet on kon- figuroitu liittymään kuhunkin tietoliikennereittiin, v : jolta tietoa vastaanotetaan kultakin tilaajalta 30 (26,28) reittiä vastaavan analogisen vastaanottimen ':· (62m) kautta; ja joukko mittadatavastaanottimia (166N) , jotka on , *, kytketty vastaanottamaan tehomittasignaaleja yhdeltä · tai usealta, analogiseen vastaanottimeen (62M) liitty- » t 35 vältä demodulaatiomoduulilta, joka antaa signaali-mittoja ennalta nimetylle yksittäiselle koodatulle tietoliikennekanavalle. > I 47 114594

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että demodulaatiolaitteeseen kuuluu demodulaatiomoduuleja (164mn) , joiden määrä on valittu siten, että ainakin jokaista reittiä varten, 5 jolta tilaajan (26, 28) signaaleita vastaanotetaan reittiä vastaavan analogisen vastaanottimen (62M) kautta, on yksi moduuli; ja että jokaiseen moduuliin kuuluu hajautuslaite koodattujen datamerkkien muodosta-10 miseksi; ja muunninlaite koodattujen datamerkkien vastaanottamiseksi ja ortogonaalisten funktiomuunnosten suorittamiseksi merkkitehomittojen generoimiseksi, jotka edustavat kanavamittoja kanavilta, jotka toimivat vas-15 taavan analogisen vastaanottimen (62M) kautta.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, | tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu summaus- laite merkkitehomittojen, jotka on vastaanotettu kun-! kin mittavastaanottimen tulossa useilta moduuleilta, 20 summaamiseksi yksittäisen kanavamerkkimitan generoimi seksi kanavadatan määrittämiseksi.

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että ortogonaalisen funktion ; muunnin (192) käsittää nopean Hadamard-muuntimen (Fast

25 Hadamard Transformer).

15. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, ·’ tunnettu siitä, että jokainen mittavastaanotin (166n) on esinimetty yksittäiselle koodatulle käsitel-1 tävälle signaalikanavalle.

16. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, ';· tunnettu siitä, että analogiset vastaanottimet (62M) on konfiguroitu vastaanottamaan signaaleja ainakin yhdellä kantotaajuudella ja muuntamaan signaalit digitaalisiksi tietoliikennesignaaleiksi ennalta mää-35 rätyllä näytteistystaajuudella.

17. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että analogisten vastaanottimien * * 114594 48 (62m) yhteyteen on järjestetty yhdyskäytävä-tyyppinen tukiasema (22, 24) ja ainakin yhtä satelliittiperus- taista toistinta käytetään tietoliikennekanavan signaalien siirtämiseksi tietoliikennejärjestelmän tilaa-5 jayksiköistä (26,28) analogisiin (62M) vastaanottimiin.

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen laite, tunnettu siitä, että millä tahansa ajanhetkellä ainakin kaksi satelliittia (18, 20) on yhteydessä yh- 10 dyskäytävään (22, 24) .

19. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että ennalta valittuja näen- näiskohina(PN)sekvenssejä käytetään myös digitaalisten datasignaalien tulovaiheen ja neliövaiheen modu- 15 lointiin ennen lähetystä aiotuille vastaanottajille.

20. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että järjestelmään kuuluu langaton puhelin/datajärjestelmä, jossa etäkäyttäjät (26, 28. on sijoitettu soluihin ja jotka viestivät infor- 20 maatiosignaaleita ainakin yhteen yhdyskäytävään (22, 24. käyttäen koodijakomonipääsyisiä (CDMA) hajaspekt-rityyppisiä signaaleita.

21. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, ; tunnettu siitä, että moduulien lukumäärä vastaa 25 vastaanottimella (62M) palveltavien ennalta määrätyn ; tilaajien (26,28) maksimimäärän ja odotettavien sig- j naalireittien, joilta signaaleita vastaanotetaan kul lekin tilaajalle (26, 28), maksimimäärän tuloa.

22. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, 30 tunnettu siitä, että demodulaatiolaitteiden ': * (164mn) lukumäärä vastaa vastaanottimella (62M) palveltavien ennalta määrätyn tilaajien (26, 28) maksimimäärän ja odotettavien signaalireitti-; ’ en, joilta signaaleita vastaanotetaan kullekin tilaa- 35 jalle (26, 28), maksimimäärän tuloa. 114594 49