FI117779B - Menetelmä ja laite signaalin tunnistamiseksi ja kanavan estimoimiseksi useita antenneja käyttäen - Google Patents

Description

* -I

117779

Menetelmä ja laite signaalin tunnistamiseksi ja kanavan estimoimiseksi useita antenneja käyttäen 5 Esillä oleva keksintö liittyy yleisesti tietoliikennejärjestelmään ja erityisesti menetelmään ja laitteeseen signaalin tunnistamiseksi ja kanavan estimoimiseksi useita antenneja käyttäen langattomassa tietoliikennejärjestelmässä .

10

Viime vuosina on käytetty useita tekniikkoja monen käyttäjän matkaviestinnän suorittamiseksi rajoitetulla radio-taajuusalueella. Näihin menetelmiin ovat kuuluneet taajuusjakokanavointi (FDMA, frequency division multiple ac-15 cess), aikajakokanavointi (TDMA, time division multiple access) ja koodijakokanavointi (CDMA, code division multiple access) tai vielä tavallisemmin näiden menetelmien sekamuodot. Kaikkia näitä menetelmiä on kymmenen viime vuoden aikana käytetty kaupallisten solukkojärjestelmien 20 suunnittelussa, mitä osoittavat FDMA:n käyttö pohjoisamerikkalaisessa AMPSiissa (Advanced Mobile Phone Serv-... ice), FD( frequency division; taajuusjako)/TDMA eurooppa- * t S/’ laisessa Groupe Speciale Mobile (GSM) -standardissa ja — * ’’ aivan äskettäin — United States Cellular Telecommunica- • tt ···! 25 tions Industry Associationin (CTIA) hyväksymä suorasek- venssi-FD/CDMA-ratkaisu sellaisena kuin se on toteutettu IS-95-A-standardissa (Interim Standard 95-A; väliaikainen • · · ’;i; : standardi 95-A). IS-95-A-solukkojärjestelmän täydellinen määrittely ilmenee CTIA:n standardista IS-95-A, "Mobile 30 Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum System", PN-3421 versio 0.07, . saatavissa CTIA:lta.

• · · • * · , « · * . IS-95-A-tyyppisen ja samanlaisten järjestelmien tärkeä • 35 elementti koskee tukiaseman (BS, base station) ja matka- • * ···''.

• · · • · · * * • · * 117779 2 viestimen (MS, mobile station) vastaanottimissa toteutettua digitaalista signaalinkäsittelypiiriä — jota joskus kutsutaan "etsijäksi" ("searcher") — joka suorittaa a) suorasekvenssin alkutunnistuksen ja b) kanavan estimoinnin 5 IS-95-A-radiolaitteissa tyypillisesti käytettävissä hara- vavastaanotinrakenteissa (rake receiver).

IS-95-A-järjestelmässä BS:n täytyy tunnistaa MS useiden eri skenaarioiden mukaan. Ensiksikin MS voi yrittää lähet-10 tää signalointidatan (tavallisesti puhelun ottamiseksi, tilaajalaitteen sijainnin rekisteröimiseksi ja niin edel- ΐ leen) vastayhteyden (reverse link) aikaväleihin jaetulla ALOHA-liittymäkanavalla. Kuten kuviossa 1 on esitetty, kukin MS-lähete käsittää N-kehyksisen johdantosekvenssin τ 15 101, jota seuraa datapaketin 102 sisältävä M-kehyksinen datasekvenssi. Kunkin aikavälin (slot) johdantovaiheen aikana BS:n täytyy ensin tunnistaa MS-lähetyksen olemassaolo (tai mahdollisesti valita useiden kilpailevien lähetteiden joukosta) ja sen jälkeen "tunnistaa" ("acquire") MS 20 tahdistamalla ainakin yksi suorasekvenssin koontielementti (eli "haara" ("finger")) vastaanotettuun signaaliin. Siinä ... tapauksessa, että vastaanotin havaitsee kanavan olevan I 4 * ♦ luonteeltaan aikahajontainen monitiekanava, vastaanotin • 1 * voi valita useiden haarojen käyttämisen — joista kullekin II1 ♦ ··' 25 monitiekomponentille on osoitettu yksi — jotka sen jälkeen ...: yhdistetään keskenään demodulaattorille esitettävän sig- 4 *.·.1 naalin muodostamiseksi.

• 4 1 • 1 · * Tämä prosessi on kuviossa 2 esitetty varsin yksinkertais-30 tetussa muodossa kaksiporttisen vastaanottimen tapauksessa. Kuviossa 2 etsijäelementti 202 analysoi vastaanottimen , portteihin 200, 201 johdantolähetyksen aikana vastaanote- * 1 · .

tun signaalin ja siirtää tulosdatan datan ohjaimelle 203.

• · *· · Ohjain 203 valitsee sitten antenniportin, josta kunkin * 35 äärellisestä määrästä koontielementtejä (eli "haaroja") • · 1 1 • 1 · ' - · * 1 * · * · 1 • · · · · • · • · • 1 1 3 117779 206 vastaanottaa vastaanotettavan signaalin, vastaavan koontiviiveen Δ^, jolla kukin haara toimii, ja siten sen nimenomaisen monitiekomponentin, jonka kukin haara esittää yhdistimelle 204 ja viime kädessä demodulaattorille 205.

5 Kuten tunnettua, etsijän a priori tunteman johdantosek-venssin käyttäminen parantaa etsijässä toteutetun signaa-linilmaisu- ja kanavanestimointiprosessin signaalikohina-suhdetta (SNR, signal-noise ratio) ja voi myös yksinkertaistaa etsijäpiiriä. Huomattakoon myös, että järjestelmän 10 ajoitusdatan asettaminen MS:n käytettäväksi IS-95-A:n alaspäisellä yhteydellä (downlink) pienentää sitä aikavii- ? vealuetta, joka etsijän täytyy tutkia, mikä takaa sen, että vastaanotettua signaalia viivästetään suhteessa BS:n aikareferenssiin vain kaksisuuntaisen RF-etenemisviiveen 15 (RF, radio frequency) sekä BS:n vastaanottimen välitaa-juus- ja kantataajuussuodatusasteiden ryhmäviiveen verran.

BS:n edellytetään siksi hakevan tahdistusta vain useiden i kymmenien mikrosekuntien "epävarmuusalueen" yli, missä i aluetta rajoittavat solulle määrätty säde ja siten RF-20 etenemisviive.

... Toinen skenaario, jossa BS:n edellytetään tunnistavan • * MS:n, on IS-95-A-järjestelmän joko kiinteältä tai matka- • * *7 viestimen puolelta saatua palvelupyyntöä seuraavan puhe- • ♦ » ··»: 25 lunmuodostuksen aikana. Tarkasteltakoon matkaviestimen • , ..I: suorittamaa puhelun ottamista (kiinteän puolen suorittama j ·.·.· puhelun ottaminen on samanlainen eikä sitä tarvitse erik- • * * I/· ' seen käsitellä). MS lähettää ensin liittymäkanavan (Access channel) kautta BSille alullepanosanoman (Origination 30 Message), johon BS vastaa varaamalla myötäyhteyskanavan (joka erotetaan sen omakohtaisen Walsh-salaussekvenssin , avulla, joka on kuvattu CTlA-standardissa IS-95-A), aika- • · · 7·· maila nolladatasekvenssin lähettämisen ja ilmoittamalla * « . MS:lie hakukanavan osoitussanoman (Paging Channel Assign- 35 ment Message) avulla myötäyhteydelle (forward link) määrä- * • * « · ♦ * -• · ...

• · · .

«a* • · • i · 117779 4 tyn Walsh-koodin. Sen jälkeen MS aloittaa nolladatakehys-ten vastaanottamisen myötäyhteydellä ja — vastaanotettuaan tietyn määrän kelvollisia kehyksiä — aloittaa moduloimat-toman sekvenssin lähettämisen vastayhteydellä (reverse 5 link). BS:n täytyy sen jälkeen tunnistaa MS lähetyksen johdantosekvenssin avulla, signaloida MS:lie (tukiaseman kuittauskäskyn (Base Station Acknowledgment Order) välityksellä), että onnistunut tunnistus on suoritettu, sekä aloittaa liikennekanavan (Traffic channel) kehysten (jotka 10 tavallisesti sisältävät koodattua puhedataa) lähettäminen MS:lie. Tuloksena oleva MS:n lähetysprosessi käy ilmi kuviosta 3 ja on erotettu johdantolähetys- 301 ja datalähe-tysvaiheisiin 302. Edellä kuvattu yhdistetty tunnistus- ja kanavan estimointiproseduuri liittymäkanavan (Access chan-15 nel) johdannon ilmaisuongelman osalta suoritetaan myös tässä sillä poikkeuksella, että tunnistuskäsittely suoritetaan vain kerran kuviossa 3 esitetyn johdannon lähe-tysvaiheen aikana.

20 Kolmas skenaario, joka edellyttää, että BS tunnistaa MS:n lähetyksen, on "ehdollisen kanavanvaihdon" ("soft hand-... off") tapaus, jossa MS siirtyy kahden solun tai solusekto- • 4 rin väliselle alueelle ja jossa toisen BS:n edellytetään a : tunnistavan ja demoduloivan MS:n saaden siten aikaan erään • a · • ••ϊ 25 muodon "makrodiversiteetistä" ("macro-diversity"). Tässä tapauksessa tunnistusprosessi täytyy suorittaa moduloidul-la datalla, koska mitään johdantoa ei ole käytettävissä • · · : MS:Itä. Kuten jäljempänä nähdään, tämä muuttaa etsijäpii- rin rakennetta ja pienentää etsintäprosessin SNR:ää.

30

Myös sen jälkeen, kun tahdistusprosessi on suoritettu, , ,·4 etsijää käytetään vielä kanavan estimoinnin suorittamisek- • ' II! si. Tämä on erityisen tärkeätä liikennekanavan demoduloin- • * · .

• a \ , nin kannalta, missä monitiekanavan ajallinen kehitys mer- 35 kitsee sitä, että portin optimaalinen osoitus ja viiveet * a · * • · » » i «aa taa-' aa aa· 117779 ft s kunkin haaran 206 osalta kuviossa 2 voivat muuttua.

Joissakin olosuhteissa haarojen osoituksen asianmukainen ohjaus on kriittinen haravavastaanottimen (rake receiver) talteenottaman tehon määrän maksimoimiseksi, ja tällä voi /; 5 olla tärkeitä seurauksia IS-95-A-solukkojärjestelmän kapasiteetin kannalta.

Etsijän suorituskyky sekä välineenä nopean ja luotettavan tunnistuksen suorittamiseksi että kanavan tarkaksi esti-10 moimiseksi on siksi IS-95-A-vastaanottimen tärkeä näkökohta. Seuraavassa on korostettu etsijän toteuttamista tukiasemassa, ja keksintö on selitetty siinä asiayhteydessä.

On kuitenkin selvää, että keksintöä voidaan yhtä hyvin soveltaa sopivasti varustettuun matkaviestimeen.

15

Kuvio 1 on kaavio, joka kuvaa ennestään tunnettua ylöspäi-sen yhteyden kanavarakennetta, jollaista voidaan käyttää tämän keksinnön yhteydessä; 20 kuvio 2 on ennestään tunnettua vastaanotinta kuvaava lohkokaavio; ·«· • t ,t'1 kuvio 3 on kaavio, joka kuvaa erästä toista ennestään tun- * « * nettua ylöspäisen yhteyden kanavarakennetta, jollaista t » *··2 25 voidaan käyttää tämän keksinnön yhteydessä; • at. ft»··..’ kuvio 4 on ennestään tunnettua lähetintä kuvaava lohkokaa- « · V vio; 30 kuvio 5 on ennestään tunnettua tukiasemakaavaa kuvaava kaavio; » ··' • 1 ,'···. kuvio 6 on ennestään tunnettua vastaanotinta kuvaava loh- • · . kokaavio; : 35 » ·«! • · • · * • · • $ · · · · • 1

< I

2 • · · S 117779 kuvio 7 on vastaanottimen lohkokaavio signaalin tunnistamiseksi ja kanavan estimoimiseksi; kuvio 8 on tämän keksinnön mukaisen vastaanottimen parhaa-5 na pidetyn suoritusmuodon lohkokaavio signaalin tunnistamiseksi ja kanavan estimoimiseksi.

Esillä oleva keksintö ratkaisee nämä muut ongelmat, joka keksintö ensimmäisessä suoritusmuodossaan on vastaanotin, 10 joka käsittää ainakin kaksi antennia, joita käytetään saman signaalin eri segmenttien vastaanottamiseksi, elementin eri segmenttien käsittelemiseksi eri signaaliomi-naisarvojen (esim. energia-arvojen) määrittämiseksi segmenteille sekä tulosrekisterin (accumulator) energia-arvo-15 jen kumuloimiseksi tunnistuksessa tai kanavan estimoinnissa käytettävän päätösstatistiikan muodostamista varten. Myös muita suoritusmuotoja on selitetty. Pääerona tämän ja ennestään tunnettujen ratkaisujen välillä on kummankin antennin käyttö siirrettäessä eri (esim. peräkkäiset) seg-20 mentit tunnistuksessa ja kanavan estimoinnissa käytettävänä informaationa sen sijaan että turvauduttaisiin vain aktiiviseen haaraan, ts. yhteen signaalitiehen, energisin- • · '···* formaation saamiseksi. Ottamalla informaatio vuorotellen tt i *·* kummastakin haarasta saadaan toteutetuksi merkittävä pa- * ..li’ . 25 rannus tunnistuksessa/estimoinnissa vähäisin lisäkäsitte- "* lykustannuksin.

···· • · *

Kuviossa 4 IS-95-A-matkaviestimen modulaattorin ja lähet- m timen rakenne on esitetty lohkokaaviomuodossa. Kuviossa 4 , .·. 30 informaatiosekvenssi i(k) 400 esitetään 64-lukuiselle (64- • * · "I ary) ortogonaaliselle modulaattorille 401, jonka signa- • · *|* lointiaakkosto käsittää 64 :n pituisia Walsh-Hadamard-sek- * "*" venssejä. Datasiirron tapauksessa informaatiosekvenssi ·;·*: i(k) 400 on lähdeinformaatioon (joka voi itse muodostua ./ 35 primaarisesta ja sekundaarisesta informaatiolähteestä) • · · ·····: • · ’ 7 117779 sovelletun konvoluutiokoodin ulostulo, kun taas johdanto-lähetyksen tapauksessa informaatiosekvenssi on yksinkertaisesti pelkistä nollista muodostunut sekvenssi, mistä seuraa nollannen Vialsh-symbolin Wo jatkuva lähetys. Walsh-5 symbolin valintaa seuraa lähetetyn Walsh-tietoalkiosek-venssin d(k) 402, joka on muodostunut kunkin Walsh-Hada-mard-sekvenssin komponenttiarvoista, peittäminen sekoit-timen 403 avulla lyhyestä ja pitkästä PN-sekvenssistä kehitetyllä kvadratuurisella PN-tulokoodilla (quadrature PN ^ ίο product code) 405. Sen jälkeen kun tulokseksi saatua komp-leksisignaalia on viivästetty viiveen 406 avulla Tc/2:n verran (Tc on 814 ns:n (nanosekunnin) tietoalkiojakso IS-95-A:ssa) halutun OQPSK-hajotusaaltomuodon (OQPSK, offset quaternary phase shift keyed; kvaternaarinen siirros-vai-15 hemoduloitu) saamiseksi, signaali suodatetaan FIRrillä 407, 408, moduloidaan päästökaistalle sekoittimilla 409 ja vahvistetaan 410 sekä lähetetään antennin 411 kautta.

MS-lähetys otetaan tyypillisesti talteen IS-95-A-tukiase-20 massa käyttäen antennikonfiguraatiota, joka on samanlainen kuin kuviossa 5 tasokuvantona esitetty. Tämä antennikonfi-guraatio käyttää sektoreissa A-C 500, 501, 502 kolmea • · '···1 paria suunnattuja vastaanottoantenneja, joiden kunkin " säteilykeilan leveys on 120°, jolloin minkä tahansa parin • 2 · 2 ···! 25 antennit on suunnattu samaan atsimuuttikulmaan ja kutakin * 1 2 paria erottaa 120° atsimuuttikulma "3-sektorisen" alueen • · · 8 117779 lien RFq 505 ja RF^ 506 taajuus alasmuunnetaan sen jälkeen kompleksiseen päästökaistamuotoon mahdollisesti kuvion 6 yksinkertaistettua laitetta käyttäen. Kuviossa 6 kapeakaistaisesta moduloitu kantoaaltotaajuus fc, joka vastaan-5 otetaan antennilla 600 (ja samaten antennilla 601) signaalina RFq 505 (RF-l 506 antennilla 601), sekoitetaan väli-taajuudelle f^p sekoittimella 604 ja kaistanpäästösuoti-mella 605 ja lopuksi kompleksiseen kantataajuuskaistamuo-toon kvadratuurisekoittimella 606 ja alipäästösuotimella 10 607. Tämä laite käyttää tyypillisesti lisätoimintoja kuten AGC-astetta (Automatic Gain Control; automaattinen vahvis-tuksensäätö), mutta yksinkertaisuuden vuoksi näitä ei ole esitetty. Kompleksinen kantataajuussignaali näytteitetään AD-muunninparilla 608 tavallisesti näytteitysnopeudella, 15 joka on tietoalkionopeuden (chip rate) 1,2288 MHz jokin monikerta K, diskreettiaikaisten signaalilähteiden Sq 609 ja S-j^ 603 kehittämiseksi. Tyypillinen K:n arvo on kahdeksan.

20 Signaalilähdepari Sq 609 ja 603 käsitellään käyttäen kuviossa 7 lohkokaaviomuodossa esitettyä etsijäpiiriä.

,··· Tämä piiri esittää tyypillisen sarjallisen DS-SS-etsijä- toiminnon (DS-DD, direct sequence spread spectrum; suo- * 1 · * , rasekvenssi-hajaspektrinen hajautus) arkkitehtuurin erästä • « « •2j 25 mahdollista (vaikkakaan ei tunnetun tekniikan mukaista) t · · ' ' ···! toteutusta, jossa ohjauslaite — tässä mikroprosessorina *·ϊ. esitetty — testaa sitä hypoteesia, että MS:n lähettämä DS- * · V ' SS-signaali on olemassa tietyn viiveen kohdalla, muutta malla kokoajan (despreader) PN-vaihetta täsmäämään hypo-30 teettisen viiveen kanssa ja suorittamalla sen jälkeen tilastollisen testin tulokselle (päätösarvolle tai -sta- j .·; tistiikalle), joka saadaan kumuloimalla kokoajan ulostuloa ,1:· kiinteän ajanjakson yli. Koska IS-95-A:n vastayhteyden • · perustana oleva modulaatio muodostuu diskreeteistä 64- • · · · 35 lukuisista Walsh-symboleista, tämä ajanjakso on tavaili- • · » ' * · -··· m · · 2 t “<n>^ 9 117779 sesti Walsh-symbolien kokonaislukumonikerta P. Päätössta-tistiikka palautetaan ohjaavalle mikroprosessorille tallennettavaksi ennenkuin mikroprosessori siirtyy seuraavaan hypoteesin mukaiseen PN-vaiheeseen 728 ja kumuloi toiset P 5 symbolia. Mikroprosessori edistää (tai viivästää) hypoteettista PN-vaihetta tyypillisesti määrällä Tc/2 iteraa-tiota kohti. Huomattakoon että vaikka päätösstatistiikan terminologia ilmentää signaalin ilmaisun ja siten tunnis-tusongelman tavoitetta, niin ohjaavalle mikroprosessorille XO palautettua dataa voidaan yhtä hyvin käyttää kanavan esti-moimi.seksi .

Tarkasteltakoon ensin kuvion 7 vastaanotinpiirin 750 toimintaa, jossa vastaanottimessa multiplekseri A 702 konfi-15 guroidaan mikroprosessorin antenninvalinnan ohjausjohdon 704 ohjaamana ottamaan päätösstatistiikan muodostamiseksi käytettävä näytteitetty data yksinomaan joko signaalilähteestä S0 609 tai Sx 603. Ohjaava mikroprosessori 726 määrittelee ensin ajoitusohjaimelle 711 sen valitun PN-20 vaiheen, jolle päätösstatistiikka kehitetään. Sen jälkeen ajoitusohjain 711 vertaa valittua PN-vaihetta BS-.n järjestelmää jän referenssisignaaliin 707 ja laskee sen ajanhet- • · *·..· ken, jolloin kukin Walsh-symbol in ensimmäinen näyte vas- • · * 1·· taanotettaisiin valitun PN-vaiheen ilmaiseman, hypoteesin ..1·1 25 mukaisen viiveen vallitessa. Tämä määrää sen ajanhetken, *:1 jolloin multiplekseri B 703 suorittaa vaihdon RAM-puskuri- • · · ; ;1; en BO 705 ja B1 706 välillä vastaanotetun näytteitetyn • 1 · virran osittamiseksi eri Walsh-symboleista saaduksi näyt-teitetyksi dataksi (multiplekseri B 703 kytkee siksi 30 Walsh-symbolinopeudella 1/TW, jossa Tw on Walsh-symbolin • · · *** kestoaika) . Hajotetun OQPSK-lähetteen kokoamiseksi vas- • · **··1 taanotettu signaali tallennetaan näytenopeudella Tc/2, •f: mikä edellyttää, että puskurit BO 705 ja B1 706 tallenta- ·:·♦1 vat 512 :n pituisia kompleksisia sekvenssejä, koska kukin ..1 35 Walsh-symboli käsittää 256 PN-tietoalkiota. Kuviossa on • · • ♦· ίο 117779 esitetty osoitekehitin- ja puskurinvalintatoiminto 717, joka suorittaa niiden RAM-ryhmien ohjauksen, joissa puskurit on toteutettu.

5 Kunkin Walsh-symbolin käsittävän viimeisen näytteen vastaanottamisen jälkeen viimeisen näytepuskurin, johon näyt-teitetty data on kirjoitettu, sisältö käsitellään Walsh-tietoalkion kokoajalla 715. Kokoamisen valmistelemiseksi ajoitusohjain 711 on jo asettanut kvadratuuritulon PN-10 kehittimen 712 tilan lähettimen hajotussekvenssiä vastaanotetun Walsh-symbolin alussa vastaavaksi PN-vaiheeksi. Tämä PN-kehittimen vaiheen asettaminen voidaan helposti suorittaa käyttäen sellaista tekniikkaa kuin esimerkiksi US-patenttijulkaisussa n:o 5,228,054 on selitetty, vaikka 15 myös muut suunnitteluratkaisut ovat mahdollisia. Ajoitus-ohjain 711 kellottaa näytteet 714 ulos kulloisestakin näy-tepuskurista, kertoo ne kokoajan 715 avulla PN-generaatto-rin kehittämän koontisekvenssin kanssa ja tallentaa ne kompleksiarvoja sisältävään Walsh-tietoalkioiden integ-20 rointi-ja-kopiointi-tulosrekisteriin 716. Tulosrekisteri kopioidaan Walsh-tietoalkiopuskuriin 8 näytteen välein, * · · • * *...' jolloin osoitekehitin 713 ylläpitää Walsh-tietoalkiopusku- * · : ’·· ri-RAM:in 718 osoitusta ajoitusohjaimen 711 ohjaamana.

* "W Walsh-tietoalkiopuskurin 718 täytyttyä 64-lukuinen komp- *:* 25 leksiarvoinen nopea Hadamard-muunnin (FHT, Fast Hadamard *»t * ; Transformer) 719 suorittaa muunnoksen 64:n pituisen korre- .*:·. loinnin toteuttamiseksi kunkin mahdollisen lähetetyn «

Walsh-symbolin kanssa. FHT:n laskentarakenne on samanlainen kuin FFT:n (Fast Fourier Transform; nopea Fourier-30 muunnos), ja se voidaan toteuttaa samanlaisia tehokkaita ja tunnettuja tekniikkoja käyttäen.

• · · * · « • · · • · · *·’ * FHT:n 719 ulostulo muodostaa 64-lukuisen kompleksisen vek- ·*· · torin, josta yksi kompleksiarvoinen elementti valitaan • 35 joko a) korrelaatiota Walsh-symbolin W0 kanssa vastaavana • · · ♦ « · • · ♦ ♦ · • · * ' ii 117779 FHT:n lähtölokerona tai b) FHT-ulostulona, jonka kompleksi-itseisarvo tai itseisarvon neliö on suurin. Tämä valinta tehdään valitsimen 720 ohjaamana, joka käyttää W0:n FHT-lokeroa moduloimattoman johdantodatan yli suoritetun 5 etsinnän aikana tai suurimman itseisarvon omaavaa FTH-lokeroa moduloidun datan yli suoritetun etsinnän aikana. Tulokseksi saatu Tw-välinen näytevirta integroidaan äärellisen Walsh-symbolien määrän yli valittuun PN-vaiheeseen liittyvän lopullisen päätösstatistiikan muodostamiseksi. 10 Lopullisen integrointi-ja-kopiointi-menettelyn — ja siten päätösstatistiikan — tarkka muoto riippuu kanavasta ja siitä, suoritetaanko etsintä johdannon vai moduloimattoman datan yli. Johdannon etsinnän tapauksessa nollansien FHT-ulostulojen sekvenssi voidaan kumuloida kompleksiarvoisel-15 la tavalla tulosrekisterissä AI 721 (tätä kutsutaan joskus "koherentiksi" kumuloinniksi) kaikkien päätösstatistiikan käsittävien P symbolin yli, joka on myös kompleksiarvoinen ja esitetty kuviossa 7 signaalina Zq 725. Jos kanava johdannon etsinnässä on nopeasti häipyvä tai kärsii taajuuden 20 siirtymisestä, integrointimenettelyä voidaan muuntaa kumuloimaan P1 symbolia koherentilla tavalla tulosrekisterissä ^ ·· ♦ *...1 AI 721, ottamaan sen jälkeen tämän välituloksen itseisar- • · * 1· von tai itseisarvon neliön elementissä 722 ja kumuloimaan toiset P2 tällaista tulosta tulosrekisteriin A2 723 lopul- *:1 25 lisen reaaliarvoisen päätösstatistiikan Z1 724 muodostami- • · · · : seksi. Tätä ei-koherentin kumuloinnin muotoa sovelletaan • · · ·1!’. tavallisesti päätösstatistiikan kehittämiseksi moduloidun datan etsinnässä, missä tapauksessa PI = 1 ja P2 = P.

30 Kahden antennin käytettävissä olemista BS:n kussakin sek- . torissa voidaan käyttää etsijän suorituskyvyn parantami- * · · *···1 seksi käyttäen kuvion 8 vastaanottimen 850 arkkitehtuuria.

* · · *·1 Tässä ratkaisussa multiplekseri A 702 ei enää ota dataa • · ··· : yksinomaan joko lähteestä SQ 609 tai S-^ 603 kunkin päätös- ....: 35 statistiikan kumuloinnin aikana. Sen sijaan multiplekseri • · * *· * 1 1 · · t » « » * · · 12 1 1 7779 A 702 toimii peräkkäin multiplekserien B 703, C 810 ja D 806 kanssa päätösstatistiikan kehittämiseksi, joka on lähteistä Sq 609 ja 603 saadun datan yhdistelmä. Kuvion 8 arkkitehtuuri voi toimia kolmella tällaisella toiminta-5 tavalla. Ensimmäistä toimintatapaa kutsutaan "ei-koheren-tiksi toimintatavaksi". Tämän toimintatavan toimintaa kuvataan parhaiten ottamalla esimerkiksi päätösstatistiikan muodostaminen 8 Walsh-symbolin yli. Ajoitusohjain 711 käskee ensin multiplekserien A 702 ja B 703 ottaa näytteitet-10 ty data (esim. vastaanotetun hajaspektrisignaalin ensimmäinen segmentti) lähteestä Sq 609 puskuriin BO 705. Multiplekserit C 810 ja D 806 on kytketty päästämään tuloksena oleva valittu FHT-ulostulo (esim. (sekoittimella 715 ja FHT:llä 719) demoduloitu ensimmäinen kompleksiarvoinen 15 segmentti) tulosrekisterin AI 804 kautta (joka ei suorita mitään operaatiota, ts. P3 = 1) itseisarvon neliöivään toimielementtiin 807 (sen signaaliominaisarvon, esim. energia-arvon määrittämiseksi) ja lopuksi tulosrekisteriin 808. Sen jälkeen kun ensimmäisen Walsh-symbolin käsittävä 20 viimeinen näyte on vastaanotettu, multiplekseri A 702 ja B 703 suorittavat vaihdon näytteiden ottamiseksi lähteestä ·· · *...* S-i 603 puskuriin B1 706. Valittu FHT-ulostulo tällä symbo- ·· I *· lilla kumuloidaan sen jälkeen itseisarvon neliön toimiele- * mentin 807 kautta tulosrekisteriin 808. (Tulosrekisterit «Iti ' *:* 25 804 ja 805 ja itseisarvon neliöintielementti 807 yhdessä • »* * : ·*· muodostavat signaaliominaisarvon määritysasteen, esim.

• · f energian määritysasteen 840). Tämä prosessi toistuu, kun- * nes kaikkiaan 8 walsh-symbolia on vastaanotettu (so. P4 = 8), missä kohdassa tulosrekisterin A3 808 ulostulo kopi-30 oidaan reaaliarvoisena päätösstatistiikkana Z2 809 mikro prosessorille 726 (joka suorittaa jatkokäsittelyn esimer- • · # · ·**' kiksi tunnistusilmaisimena 842 tai kanavaestimaattorina ··*·· v 844).

««I * *·»··.

• · · ·«· f * · tll .·**. i * t - 117779 k 13

Toisella toimintatavalla — jota kutsutaan "koherentiksi toimintatavaksi" — multiplekserit A 702 ja B 703 käyttäytyvät kuten edellä ottaen dataa vuorotellen lähteistä Sq 609 ja 603 puskureihin BO 705 ja B1 706. Ensimmäinen 5 FHT-ulostulo (joka tavallisesti valitaan nollanneksi FHT-ulostuloksi tällä toimintatavalla) kumuloidaan kompleksi-muodossa tulosrekisteriin AI 804. Toinen ulostulo kumuloidaan kompleksimuodossa tulosrekisteriin A2 805, kolmas ulostulo tulosrekisteriin AI 804 ja niin edelleen, kunnes 10 8. symboli on kumuloitu A2:een 805. Sen jälkeen tulosre- kisteri AI 804 kopioidaan itseisarvon neliöinnin toimiele-mentin 807 avulla multiplekserin D 806 kautta tulosrekisteriin A3 808. Tulosrekisterin A2 805 sisältö käsitellään samalla tavoin itseisarvon neliöinnin toimielementin 807 15 avulla ja lisätään tulosrekisteriin A3 808 multiplekserin D 806 ollessa kytketty käyttämään lähteenä tulosrekisteriä A2 805. Tulokseksi saatu tulosrekisterin A3 808 kompleksi-arvoinen sisältö palautetaan sen jälkeen päätösstatistiik-kana Z2 809 mikroprosessorille 726. Tällä toimintatavalla 20 P3 = 4 ja P4 = 2.

»«·

Kolmannella ja viimeisellä toimintatavalla — jota kutsu- • 1

ϊ 1·· taan "sekamuotoiseksi toimintatavaksi" — multiplekserit A

t1:· 702 ja B 703 käyttäytyvät kuten edellä, ja multiplekseri D

·{· 25 806 on aluksi asetettu ottamaan dataa tulosrekisteristä AI

···« . 804. AI 804 kumuloi 1. ja 3. symbolin kompleksitavalla • · · (nämä ovat jälleen tavallisesti nollas Walsh-symboli tällä • · » toimintatavalla), ja A2 805 kumuloi 2. ja 4. symbolin. Tulosrekisteri AI 804 kopioidaan sitten itseisarvon neli-30 öivän toimielementin 807 kautta tulosrekisteriin A3 808. Sen jälkeen kytketään multiplekseri D 806 ja tulosrekiste- (14 *·ϊ·1 ri A2 805 kopioidaan samalla tavoin itseisarvon neliöivän

»M

V toimielementin 807 kautta A3:een 808. 5. ja 7. symboli • · ... f kumuloidaan sitten kompleksitavalla AI reen 804, 6. ja 8.

...,· 35 symboli kumuloidaan A2:een 805 ja tulokseksi saatujen * 1 * t • · « · · · · • « 117779 14 arvojen itseisarvon neliö Al:ssä 804 ja A2:ssa 805 kopioidaan A3:een 808 ilmoitettavaksi lopuksi mikroprosessorille 725 päätösstatistiikkana Z2 809. Tässä tapauksessa P3 = 2 ja P4 = 4.

5

Kuviossa 8 esitetyt viiveenkompensointielementit 800 ja 801 tarvitaan valinnaisesti ryhmäviiveen vaihtelujen kompensoimiseksi kuviossa 6 esitettyjen RF-muuntimien RF-, IF- ja kantataajuuskäsittelyasteissa. Tällaisen viiveen-10 kompensoinnin tarve riippuu muuntimien rakenteesta ja val-mistustoleransseista. Viiveenkompensointielementit 800 ja 801 voidaan toteuttaa digitaalisilla siirtorekisteripii-reillä tai asettelemalla desimoittimien 700 ja 701 desi-mointivaihe. Tarvittavat viiveet kalibroidaan tyypillises-15 ti valmistuksen aikana tai vastaanotin mukauttaa ne automaattisesti kenttäkäytössä toiminnan aikana mittaamalla differentiaalisen viiveen saman, eri antenneilla vastaanotetun monitiekomponentin havaitsevien haravaelement-tien (rake elements) välillä. Huomattakoon myös, että 20 kuvion 8 arkkitehtuuri on tarkoitettu korostamaan kuvion 8 arkkitehtuuriin tehtyjä muutoksia, ja se suunniteltaisiin • · · normaalisti toteuttamaan kuvion 7 mahdollistamat yhtä an- • v j tennia etsinnässä käyttävät toimintatavat.

*··* 25 On selvää, että nykyinen monoliittisten integroitujen • 9 · ♦ . piirien valmistustekniikka mahdollistaa kuvion 8 piirin

IM

,·,· toteutuksen VLSI-laitteena (VLSI, very large scale inte- ♦ t « gration; suurtiheysintegrointi). Huomattakoon myös, että vaikka kuviossa 8 esitetty toteutus tutkii vain yhtä PN-30 vaihetta vastaanotettua Walsh-symbolia kohti, niin piiri voidaan helposti tehdä kykeneväksi tutkimaan useita PN- * · « ‘•i· vaiheita Walsh-symbolia kohti näytedatapuskureita laajen- V tamalla ja käyttämällä lisämuistia välitulosten tallenta- * · *·· ! miseksi sekä käyttämällä koonti-, FHT- ja integrointipii- 35 rejä suuremmalla kellotaajuudella. Tästä etsijärakenteesta * · • · • » ***' • · · • · • * 1 15 117779 johtuvat haarojen osoittamiset tehdään yleensä pareittain sillä oletuksella, että kullakin antennilla havaittu kanava on saman tilastollisen WSSUS-mallin (WSSUS, wide sense stationary uncorrelated scatterer) kokonaisuuden eri osa-5 tekijä.

Vaikka tämä keksintö on selitetty ja kuvattu tietynasteisella yksityiskohtaisuudella, niin on selvää, että esillä oleva suoritusmuotojen selitys on laadittu vain esimerkin 10 avulla ja että alan asiantuntijat voivat turvautua moniin vaihdoksiin ja muutoksiin osien ja suoritusvaiheiden sovittamisessa ja yhdistämisessä poikkeamatta oheisten patenttivaatimusten määrittelemästä keksinnön suojapiiristä. Esimerkiksi selitetyn parhaana pidetyn suoritusmuodon 15 viestintäjärjestelmän antenni- ja demodulaattoriosat oli tarkoitettu radioviestintäkanavalla siirretyille CDMA-hajaspektrisignaaleille. Kuten alan asiantuntijat ymmärtävät, tässä selitettyjä ja oheisissa patenttivaatimuksissa määriteltyjä koodaus- ja dekoodaustekniikkoja voidaan kui-20 tenkin soveltaa käytettäväksi myös muuntyyppisissä, kuten esimerkiksi aikajakokanavointiin (TDMA, time division mul- ... tiple access) ja taajuusjakokanavointiin (FDMA, frequency • 1 .;1· division multiple access) perustuvissa siirtojärjestelmiä- • ♦ • sä. Lisäksi viestintäkanava voisi vaihtoehtoisesti olla • ♦ · •••ί 25 satelliittiyhteys tai minkä tahansa muun tyyppinen ..ΙΓ langaton viestintäkanava. Samaten vaikka rakenteen on ·.·,: esitetty ottavan dataa kahdelta antennilta, dataa voidaan :: : ottaa peräkkäin miltä tahansa määrältä antenneja kunkin päätösmuuttujan tuottamiseksi. Lisäksi suoritusmuotojen . 30 yhteydessä erityisesti mainitut piirit voidaan toteuttaa • · · .1··. millä tahansa useista tavoista kuten DSP:itä (digital • · ** signal processors; digitaalisia signaaliprosessoreja) tai * 1 yhtä tai useampaa ASIC:ia (application specific integrated ***** circuits; integroitua sovelluspiiriä) käyttäen. Alan asian- • · • ·

• «I

· 117779 16 tuntijoille on siten selvää, että vaikka tämä keksintö on selitetty sen erityisten suoritusmuotojen yhteydessä, niin on selvää, että edellä esitetyn selityksen valossa monet vaihdokset, muutokset ja muunnokset ovat mahdollisia. Näin 5 ollen tämän keksinnön on tarkoitettu käsittävän kaikki tällaiset, oheisten patenttivaatimusten suojapiirissä olevat ja niiden hengessä tehdyt vaihdokset, muutokset ja muunnokset.

♦ « · · • · • · · « · » • 1·#

• «M

» • · -t t ··· * · • · -· 1 1 f * » ' 9 · *«· * · » t f 9 » * Φ m t • f»-- » ♦ · - ' • · 9 · ♦ · -··1 ·1 * 4 * ·

Claims (9)

17 117779

1. Menetelmä päätösarvon (809) määrittämiseksi yhdelle joukosta joka käsittää vastaanotetun hajaspektrisignaalin 5 tunnistamisen ja kanavaestimoinnin, tunnettu siitä, että se käsittää: (a) signaalin ensimmäisen segmentin vastaanottamisen vastaanottimen ensimmäisen antennin (600) kautta ja 10 ensimmäisen segmentin demoduloimisen ensimmäisen kompleksiarvosegmentin muodostamiseksi; (b) ensimmäisen kompleksiarvon ensimmäisen signaali -ominaisarvosegmentin määrittämisen; 15 (c) signaalin toisen segmentin vastaanottamisen vastaanottimen toisen antennin (601) kautta ja toisen segmentin demoduloimisen toisen kompleksiarvosegmentin muodostamiseksi; 20 ·**'. (d) toisen kompleksi arvon toisen signaaliominais- • * * arvosegmentin määrittämisen; sekä • · · (e) ensimmäisen ja toisen signaaliominaisarvon kumuloi- ’*** 25 misen ja kumuloitujen signaaliominaisarvojen tulostamisen • · *···* päätösarvona (809) käyttöön yhdelle joukosta joka käsittää • * · *.* * tunnistuksenilmaisimen tai kanavaestimaattorin. il • · lii

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n - :***: 30 n e t t u siitä, että ensimmäinen ja toinen signaali- • · · ominaisarvo ovat vastaavasti ensimmäinen ja toinen ener- • · · *;.* gia-arvo,

• * * · • * * *:*·; 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, t u n - ·;··· 35 n e t t u siitä, että se käsittää lisäksi vaihetta (d) 18 117779 seuraavat vaiheet, joissa: (i) vastaanotetaan signaalin kolmas segmentti ensimmäisen antennin (600) kautta ja demoduloidaan kolmas 5 segmentti kolmannen kompleksiarvosegmentin muodostamiseksi; (ii) määritetään kolmannen kompleksiarvosegmentin kolmas energia-arvo,- 10 (iii) vastaanotetaan signaalin neljäs segmentti toisen antennin (601) kautta ja demoduloidaan neljäs segmentti neljännen kompleksiarvosegmentin muodostamiseksi; 15 (iv) määritetään neljännen segmentin neljäs energia-arvo, ja että vaihe (e) käsittää lisäksi kolmannen ja neljännen energia- arvon kumuloimisen ensimmäisen ja toisen energia-arvon 20 kanssa, ja kumuloitujen energia-arvojen ensimmäisestä : .···, neljänteen tulostamisen päätösarvona (809) .

• · * * * • · • » • · · ‘ . 4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, t u n - • · · ·*·· n e t t u siitä, että • ’ . . . * * * ···· 25 • · · vaihe (b) käsittää lisäksi ensimmäisen * · · : kompleksiarvosegmentin kumuloimisen, signaalin kolmannen segmentin vastaanottamisen ensimmäisen antennin (600) kautta ja kolmannen segmentin demoduloimisen kolmannen ;***: 30 kompleksiarvosegmentin muodostamiseksi, kolmannen • · · .*. kompleksiarvosegmentin kumuloimisen ensimmäisen komplek- » · · siarvosegmentin kanssa ja ensimmäisen energia-arvon • · *·;·’ määrittämisen kumuloiduista ensimmäisestä ja kolmannesta *ϊ**ί kompleksiarvosegmentistä; ja että *:··: 35 4 * · 117779 19 vaihe (d) käsittää lisäksi toisen kompleksiarvosegmentin kumuloimisen, signaalin neljännen segmentin vastaanottamisen toisen antennin (601) kautta ja neljännen segmentin demoduloimisen neljännen kompleksiarvosegmentin 5 muodostamiseksi, neljännen kompleksiarvosegmentin kumuloimisen toisen kompleksiarvosegmentin kanssa, ja toisen energia arvon määrittämisen kumuloiduista toisesta ja neljännestä kompleksiarvosegmentistä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että vaihe (e) käsittää lisäksi: signaalin viidennen ja seitsemännen segmentin vastaanottamisen ensimmäisen antennin (600) kautta sekä viidennen ja 15 seitsemännen segmentin demoduloimisen viidennen ja seitsemännen kompleksiarvosegmentin muodostamiseksi sekä kolmannen energia-arvon määrittämisen kumuloiduista viidennestä ja seitsemännestä kompleksiarvosegmentistä; 20 signaalin kuudennen ja kahdeksannen segmentin vastaanotta-.*·*. misen toisen antennin (601) kautta sekä kuudennen ja » I • * * ;·, kahdeksannen segmentin demoduloimisen kuudennen ja • »· kahdeksannen kompleksiarvosegmentin muodostamiseksi, • · ' **** kuudennen ja kahdeksannen kompleksiarvosegmentin · · •**j 25 kumuloimisen sekä neljännen energia-arvon määrittämisen • · · *·ί·* kumuloiduista kuudennesta ja kahdeksannesta kompleksiar- • · · : • · » ·.· * vosegmentistä; sekä • · ·.· · kolmannen ja neljännen energia-arvon kumuloimisen ensim- : 30 mäisen ja toisen energia-arvon kanssa ja kumuloitujen en- .·)·. simmäisen - neljännen energia-arvon tulostamisen päätös- • a arvona (809) . * · » * • · · • 1 ♦

6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, t u n - ““· 35 n e t t u siitä, että vaiheet (a) ja (c) käsittävät li- <. i 117779 20 saksi joko ensimmäisen tai toisen segmentin viiveen kompensoinnin.

7. Vastaanotin (850), joka sisältää ensimmäisen ja toisen 5 antennin (600, 601), joilla on toiminnallisuus ensimmäisen päätösarvon (809) määrittämiseen yhdelle joukosta, joka käsittää vastaanotetun hajaspektrisignaalin tunnistamisen ja kanavaestimaation, tunnettu siitä, että se käsittää: 10 (a) ensimmäiset välineet signaalin ensimmäisen segmentin vastaanottamiseksi ensimmäisen antennin (600) kautta ja ensimmäisen segmentin demoduloimisen ensimmäisen kompleksiarvosegmentin muodostamiseksi; .15 (b) ensimmäiset välineet ensimmäisen kompleksiarvosegmentin ensimmäisen signaaliominaisarvon määrittämiseksi; (c) toiset välineet signaalin toisen segmentin vastaan-20 ottamiseksi toisen antennin (601) kautta ja toisen segmentin demoduloimisen toisen kompleksiarvosegmentin • · · ;·. muodostamiseksi; • 1 2 · • · · (d) toiset välineet toisen kompleksiarvosegmentin toi- **** 25 sen signaaliominaispiirteen määrittämiseksi; sekä • · · • · · • · ♦ • · 1 • · 1 ’·' (e) välineet ensimmäisen ja toisen energia-arvon mää rittämiseksi ja kumuloidun signaaliominaispiirteiden • « ·.· · tulostamiseksi päätösarvona (809) käyttöön yhdelle • · · ϊ.,.ϊ 30 ryhmästä joka käsittää tunnistuksenilmaisimen tai kanavaestimaattorin. • · φ • · · · • · • · ’Γ

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen vastaanotin (850), 2 tunnettu siitä, että ensimmäisten ja toisten mää- 35 ritysvälineiden määrittämät ensimmäinen ja toinen signaa- 4 21 117779 liominaisarvo ovat vastaavasti ensimmäinen ja toinen energia-arvo.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen vastaanotin (850), 5 tunnettu siitä, että siinä ensimmäiset vastaanottovälineet ovat lisäksi toiminnallisia vastaanottamaan signaalin kolmannen segmentin ensimmäisen antennin (600) kautta ja ίο demoduloimaan kolmannen segmentin kolmannen kompleksiarvosegmentin muodostamiseksi; ensimmäiset määritysvälineet ovat lisäksi toiminnallisia kolmannen kompleksiarvosegmentin kolmannen energia-arvon is määrittämiseksi; toiset vastaanottovälineet ovat lisäksi toiminnallisia vastaanottamaan signaalin neljännen segmentin toisen antennin (601) kautta ja demoduloimaan neljännen segmentin 20 neljännen kompleksiarvosegmentin muodostamiseksi ··· • · • * · toiset määritysvälineet ovat lisäksi toiminnallisia .·, neljännen kompleksiarvosegmentin neljännen energia-arvon * ***! määrittämiseksi; sekä ·· ·**: 25 * * · *·“* kumulointi- ja tulostusvälineet ovat lisäksi • · · *·* * toiminnallisia kolmannen ja neljännen energia-arvon kumuloimiseksi ensimmäisen ja toisen energia-arvon kanssa ·.; · ja tulostamaan kumuloidut energia-arvot ensimmäisestä • · · 30 neljänteen päätösarvona (809) . ♦ · ♦ · · • * · • * ♦ ·· • * « « • · * * ····-• * ♦ » · · · • · 22 1 1 7779