FI124241B - Menetelmä ja laite aikatehokkaan uudelleenlähetyksen toteuttamiseksi käyttäen merkkisummausta - Google Patents

Description

MENETELMÄ JA LAITE AIKATEHOKKAAN UUDELLEENLÄHETYKSEN TOTEUTTAMISEKSI KÄYTTÄEN MERKKISUMMAUSTA

Esillä oleva keksintö liittyy tietoliikennetekniikkaan. Erityisesti esillä oleva keksintö liittyy 5 uuteen ja parannettuun menetelmään ja laitteeseen datan lähettämiseksi tehokkaasti uudelleen käyttäen merkkisummausta. Täsmällisemmin keksinnön kohde on esitetty itsenäisten patenttivaatimusten johdanto-osissa.

10 Koodijakomonipääsytekniikoiden (CDMA) käyttö on yksi monista tekniikoista, joilla toteutetaan tietoliikenneyhteydet, kun järjestelmässä on paljon käyttäjiä. Myös muita monipääsytekniikoita, kuten aikaja-komonipääsytekniikka (TDMA) ja taajuusjako- 15 monipääsytekniikka (FDMA) tunnetaan entuudestaan. Kuitenkin CDMA:n hajaspektrimodulaatiotekniikalla on useita etuja verrattuna muihin modulaatiotekniikoihin monipääsytietoliikennej ärjestelmissä. CDMA-tekniikoiden käyttö monipääsytietoliikennejärjestelmässä esite-20 tään patenttijulkaisussa US 4,901,307, "Spread Spectrum Multiple Access Communication System Using Satellite or Terrestrial Repeaters", jossa hakijana on sama kuin tässä hakemuksessa. CDMA-tekniikoiden käyttöä mo-nipääsytietoliikennejärjestelmissä estää edelleen pa-25 tenttijulkaisussa US 5,103,459, "System and Method for generating Signal Waveforms in a CDMA Cellular Te-^ lephone System", jossa myös on hakijana sama kuin täs- δ sä hakemuksessa. Edelleen CDMA-järjestelmä voidaan c\j suunnitella yhtäpitäväksi standardiin "TIA/EIA/IS-95A o ^ 30 Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for ^ Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System", x £ johon jäljempänä viitataan IS-95A standardilla.

τ- CDMA, luonteeltaan laajakaistaisena signaali-

CO

^ na tarjoaa taajuushajotuksen hajauttamalla signaalite- LT3 o 35 hon laajalle kaistaleveydelle. Siksi taajuusvalikoiva ^ häipyminen vaikuttaa vain pieneen osaan CDMA ja sig naalin kaistaleveydelle. Tila- tai reittihajautus ai- 2 kaansaadaan muodostamalla useita signaalireittejä samanaikaisilla yhteyksillä matkaviestin käyttäjälle tai etäasemalle kahden tai useamman tukiaseman kautta. Edelleen reittihajautusta voidaan aikaansaada käyttä-5 mällä monireittistä ympäristöä aspektiprosessoinnissa mahdollistamalla eri reittiviiveillä saapuvien signaalien vastaanoton ja käsittelyn erikseen. Esimerkkejä parannetusta demodulaatiosta käyttäen reittihajautusta esitetään patenttijulkaisussa US 5,101,501, "Method 10 and System for Providing a Soft Handoff in Communications in a CDMA Cellular Telephone System"ja patenttijulkaisussa US 5,109,390 "Diversity Receiver in a CDMA Cellular Telephone System", joissa molemissa on hakijana sama kuin tässä keksinnössä.

15 Paluukanava viittaa lähetyksiin matkaviesti mestä tukiasemaan. Paluukanavalla kukin lähettävä matkaviestin toimii häiriönä muille matkaviestimille verkossa. Siksi paluukanavan kapasiteetti rajoittuu koko-naishäiriön, jonka matkaviestin kokee muilta matka-20 viestimiltä. CDMA järjestelmä kasvattaa paluukanavan kapasiteettiä lähettämällä vähemmän bittejä, jolloin käytetään vähemmän tehoa ja vähennetään häiriötä, kun käyttäjä ei puhu.

Lähtökanava viittaa lähetyksiin tukiasemalta 25 matkaviestimeen. Lähtökanavalla lähetystehoa tukiase malta ohjataan useista syistä. Suuri lähetysteho tukiasemalta voi aiheuttaa ylimääräistä häiriötä muille ? tukiasemille. Vaihtoehtoisesti, jos tukiaseman lähe- ^ tysteho on liian alhainen, matkaviestin voi vastaanot- o 30 taa virheellistä datalahetystä. Maakanavan häipyminen c\j ja muut tunnetut tekijät voivat vaikuttaa lähtökanavan ^ signaalin laatuun vastaanotettuna matkaviestimessä.

Q.

Sen seurauksena tukiasema yrittää säätää sen signaalin lähetystehon kullekin matkaviestimelle ylläpitääkseen m 35 halutun suoritustason matkaviestimessä, o ^5 Lähtökanava ja paluukanava pystyvät datalähe- tyksiin eri datanopeuksilla. Menetelmä datan lähettä- 3 miseksi kiinteän kokoisissa datapaketeissa, jossa da-talähde antaa dataa muuttuvalla datanopeudella, kuvataan tarkemmin patenttijulkaisussa US 5,504,773, "Method and Apparatus for the Formatting of Data for 5 Transmission", jossa hakijana on sama kuin tässä hakemuksessa. Data jaetaan datapaketeiksi tai paketeiksi ja jokainen datapaketti sen jälkeen koodataan koodatuksi paketiksi. Tyypillisesti koodatut paketit ovat kestoltaan ennalta määrätty. Esimerkiksi IS-95A stan-10 dardin mukaan lähtökanavalla kukin koodattu paketti on pituudeltaan 20 millisekuntia ja 19.2 Ksps merkkino-peudella, jokainen datapaketti sisältää 384 merkkiä. Nopeuden 1/2 tai 3/4 konvoluutiokooderia käytetään koodaamaan data riippuen sovelluksista. Käyttäen no-15 peuden 1/2 kooderia datanopeus on noin 9.6 Kbps. Data-nopeudella 9.6 Kbps on 172 databittiä, 12 säännöllisen tarkisteen (CRC) bittiä ja 8 lopetusbittiä datapakettia kohden.

Alemmilla nopeuksilla, kuten nopeudella 4.8 20 Kbps, 2.4 Kbps tai 1.2 Kbps koodimerkit koodatussa paketissa toistetaan Ns kertaa vakion 19.2 Ksps merkkino-peuden ylläpitämiseksi. Merkkitoisto toteutetaan aika-hajautuksen muodostamiseksi, jolla parannetaan dekoodauksen tehokkuutta kanavalla. Lähetystehon minimoimi-25 seksi ja järjestelmän kapasiteetin lisäämiseksi kunkin merkin lähetystehoa skaalataan toistonopeuden Ns mukaan .

^ IS.95A standardin mukaisesti kukin datapaket- ^ ti lohkokoodataan CRC-polynomilla ja sen jälkeen kon- cp 30 voluutiokoodataan. Koodattu paketti lähetetään lähde- c\j laitteesta kohdelaitteeseen. Kohdelaitteessa vastaan- otettu paketti demoduloidaan ja konvoluut iokoodataa Q.

Viterbin dekooderilla. Dekoodattu data sen jälkeen ζξ] tarkistetaan CRC-tarkist imellä sen määrittämiseksi, g 35 onko datapaketti dekoodattu oikein vai väärin. CRC- aj tarkistajalla voidaan tarkistaa onko dekoodatussa pa ketissa virhe. CRC-tarkistajalla ei pystytä korjaamaan 4 virhettä. Siksi tarvitaan toinen mekanismi virheellisenä vastaanotettujen datapakettien korjaamiseksi. Saksalainen patenttihakemusjulkaisu nro W0 9737459 liittyy menetelmään ja laitteeseen tiedon palauttami-5 seen ARQ-järjestelmässä "A method and an apparatus for data recovery in ARQ systems".

Esillä oleva keksintö on uusi ja parannettu menetelmä ja laite datan uudelleenlähettämisen tehostamiseksi käyttäen merkkisummausta. Esillä olevassa 10 keksinnössä datalähetykset toteutetaan lähdelaitteesta kohdelaitteeseen normaalisti. Kohdelaite vastaanottaa datalähetyksen, demoduloi signaalin ja dekoodaa datan. Esimerkkisovelluksessa data jaetaan datapaketeiksi, jotka lähetetään yhden kehyksen aikajaksossa. Osana 15 dekoodausprosessia kohdelaite suorittaa CRC-tarkistuksen datapaketille määrittääkseen vastaanotetuinko paketti virheellisenä. Esimerkkisovelluksessa, jos paketti vastaanotettiin virheellisenä, kohdelaite lähettää NACK-sanoman lähdelaitteelle.

20 Esimerkkisovelluksessa lähdelaite vastaa NACK-sanomaan uudelleenlähettämällä paketin, joka vastaanotetun virheelisenä samanaikaisesti uuden datapaketin lähetyksen kanssa. Kohdelaite vastaanottaa data-lähetyksen ja uudelleenlähetyksen, demoduloi signaalin 25 ja erottaa vastaanotetun datan uudeksi paketiksi ja uudelleenlähetetyksi paketiksi. Kohdelaite sen jälkeen summaa tehon vastaanotetusta uudelleenlähetetystä pa->- ketista tehoon, loka ίο vastaanotettiin kohdelaitteel-

o r J J

^ la virheellisessä paketissa. Kohdelaite sen jälkeen cp 30 yrittää dekoodata summatun datapaketin. Ylimääräisen c\j tehon summaaminen uudelleenlähetyksen avulla parantaa oikean dekoodauksen todennäköisyyttä. Vaihtoehtoisesti

CL

kohdelaite voi dekoodata uudelleenlähetetyn paketin itsessään yhdistämättä kahta pakettia. Molemmissa ta-g 35 pauksissa läpimenonopeutta voidaan parantaa, koska virheellisenä lähetetty paketti uudelleenlähetetään samanaikaisesti uuden datapaketin lähetyksen kanssa.

5

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on ylläpitää tietoliikennejärjestelmän läpimenonopeus kana-vavirheiden aikana. Esimerkkisovelluksessa datapaketti, joka vastaanotetaan virheellisenä uudelleenlähete-5 tään lähdelaitteelta samanaikaisesti uuden datapaketin kanssa samassa aikajaksossa. Vaihtoehtoisesti virheellisenä vstaanotettu paketti voidaan uudelleenlähettää ylimääräisellä liikennekanavalla, joka on riippumaton uuden paketin lähettämiseen käytetystä liikennekana-10 vasta. Koska uudelleenlähetetty paketti ei viivästytä tai heikennä uuden paketin lähetystä, läpimenonopeus ylläpidetään virheellisenä vastaanotetun paketin uudelleenlähetyksen aikana.

Edelleen esillä olevan keksinnön tarkoitukse-15 na on maksimoida tietoliikennekanavan kapasiteetti uu-delleenlähettämällä virheellisenä vastaanotettu paketti minimiteholla siten, että lähetyksen ja uudelleenlähetyksen summauksen tulos johtaa paketin dekoodauksen onnistumiseen. Virheellisenä vastaanotettu paketti 20 voidaan uudelleenlähettää pienemmällä teho-bitti-suhteella kuin uusi paketti, joka lähetetään ensimmäisen kerran. Kohdelaitteessa kunkin merkin teho paketissa, joka vastaanotettiin virheellisenä, summataan uudelleenlähetetyn paketin kunkin merkin tehoon. Sum-25 matut merkit sen jälkeen dekoodataan.

Edelleen keksinnön tarkoituksena on parantaa virheellisenä vastaanotettujen pakettien dekoodausta £ toteuttamalla maksimisuhteen yhdistäminen lähetetyille ja uudeleenlähetetyille paketeille. Tietoliikennejär-'t cp 30 jestelmässä, joka tukee koherenttia demodulaatiota c\! käyttämällä alustussignaalia, kohdelaite suorittaa pistetulon alustussignaaleilla vastaanotetuille mer- Q_ keille. Pistetulo painottaa kutakin merkkiä vastannet otetun signaalin signaalivoimakkuuden mukaisesti ja g 35 johtaa maksimisuhteen yhdistämiseen. Lähetyksessä tai ^ uudelleenlähetyksessä skalaariarvot kultakin pistetu- lopiiriltä, jotka on nimetty signaalireitille, yhdis- 6 tetään koherentisti yhdistettyjen skalaariarvojen saamiseksi. Yhdistetyt skalaariarvot useilta lähetyksiltä ja uudelleenlähetyksiltä myös koherentisti yhdistetään. Pistetulo- ja koherenttiyhdiste parantavat seu-5 raavan dekoodausvaiheen suorituskykyä. Tietoliikenne järjestelmissä, jotka eivät lähetä alustussignaaleja, useilta lähetyksiltä ja uudelleenlähetyksiltä saadut merkit skaalataan vastaanotettujen lähetysten tai uudelleenlähetysten signaalikohinasuhteiden mukaisesti 10 ennen summausta.

Esillä olevan keksinnön ominaisuudet, tavoitteet ja edut tulevat selvemmiksi seuraavasta yksityiskohtaisesta esityksestä viitaten oheiseen piirustukseen, jossa viitenumerot ovat kauttaaltaan samat ja 15 jossa: kuvio 1 on esimerkkikaavio esillä olevan keksinnön mukaisesta tietoliikennejärjestelmästä esittäen joukon tukiasemia yhteydessä matkaviestimeen; kuvio 2 on lohkokaavio esimerkinomaisesta tu-20 kiasemasta ja esimerkinomaisesta matkaviestimestä; kuvio 3 on lohkokaavio esimerkinomaisesta lähtöliikennekanavan lähetysjärjestelmästä; kuvio 4 on esimerkinomainen lohkodiagrammi vaihtoehtoisesta modulaattorista; 25 kuvio 5 on lohkodiagrammi esimerkinomaisesta konvoluutiokooderista; kuvio 6 on lohkodiagrammi esimerkinomaisesta ir demodulaattorista matkaviestimessä; o ^ kuvio 7 on lohkodiagrammi esimerkinomaisesta S5 30 alustuskorrelaattorista; c\i kuvio 8 on lohkodiagrammi esimerkinomaisesta dekooderista matkaviestimessä; ja Q.

kuvio 9 on lohkodiagrammi esimerkki arkkiteh-tuurista, joka tukee datalähetyksiä usealla koodikana- g 35 valla.

o c\j Yksinkertaisuuden vuoksi seuraavassa esite tään yksityiskohtia datapakettien lähetyksestä ja uu- 7 delleenlähetyksestä lähdelaitteelta kohdelaitteelle kiinnittämättä huomiota onko lähdelaite tukiasema 4 tai matkaviestin 6. Esillä olevaa keksintöä voidaan samalla tavalla soveltaa datalähetyksille tukiasemalta 5 4 lähtökanavalla ja ratalähetyksille matkaviestimellä 6 paluukanavalla.

I Piirikuvaus

Viitaten kuvioihin, kuvio 1 esittää keksin-10 nonmukaisen erään esimerkkitietoliikennejärjestelmän, joka muodostuu joukoista tukiasemia, jotka ovat yhteydessä matkaviestimiin 6 (vain yksi matkaviestin 6 esitetään yksinkertaisuuden vuoksi). Järjestelmäohjäin 2 yhdistyy kaikkiin tukiasemiin 4 tietoliikennejärjes-15 telmässä ja yleiseen kytkentäiseen puhelinverkkoon (PSTN 8). Järjestelmäohjäin 2 koordinoi tietoliikennettä PSTN:ään 8 ja matkaviestinten 6 käyttäjien välillä. Datalähetykset tukiasemalta 4 matkaviestimelle 6 välitetään lähtökanavalla signaalireitille 10 ja lä-20 hetykset matkaviestimiltä 6 tukiasemaan lähetetään paluukanavalla signaalireitillä 12. Signaalireitti voi olla suora reitti, kuten signaalireitti 10a tai heijastunut reitti, kuten signaalireitti 14. heijastunut reitti 14 muodostuu, kun signaali lähetetään tukiase-25 malta 4a heijastuen heijastuslähteestä 16 ja saapuu matkaviestimeen poiketen suoralta reitiltä. Vaikka heijastuslähde 16 esitetään kuviossa 1 lohkona , se on δ todellinen esine ympäristössä, jossa matkaviestin 6

CNJ

toimii, esimerkiksi rakennus tai muu rakenne, o ' 30 Tukiaseman ja matkaviestimen esimerkinomainen c\j ^ lohkokaavio keksinnön mukaisesti esitetään kuviossa 2.

x £ Datalähetykset lähtökanavalla lähtevät datalähteeltä T- 120, joka antaa datan datapaketteina kooderilta 122.

CD

Kooderin esimerkkilohkodiagrammi 122 kuvataan kuviossa o 35 3. Kooderissa 122 CRC-kooderi 312 lohkokoodaa datan o ^ CRC polynomilla, joka esimerkkisovelluksessa vastaa IS-95 A standardia. CRC-kooderi 312 lisää CRC-bitit ja 8 joukon lopetusbittejä datapakettiin. Muotoiltu datapaketti annetaan konvoluutiokooderille 314, joka konvo-luutiokoodaa datan ja antaa koodatun datapaketin merk-kitoistimelle 316. Merkkitoistin 316 toistaa koodatut 5 merkit Ns kertaa muodostaakseen vakiomerkkinopeuden merkkitoistimen 316 lähdössä riippumatta datapaketin datanopeudesta. Toistettu data annetaan lohkolimitti-melle 318, joka uudelleenjärjestää merkit ja antaa limitetyn datan modulaattorille (MOD 124) . Esimerkkimo-10 dulaatorin 124a lohkokaavio esitetään kuviossa 3. Mo-dulaatori 124a limitetty data hajautetaan kertojalla 330 pitkällä PN-koodilla, joka identifioi matkaviestimen 6, jolle data lähetetään. Pitkä PN-hajautettu data annetaan kertojalle 332, joka kattaa datan Walsh-15 kooderilla siten liikennekanavaa, joka on nimetty matkaviestimelle 6. Walsh-katettu data edelleen hajautetaan lyhyellä PNI- ja PNQ-koodilla kertojalla 334a ja 334b. Lyhyt PN-hajautettu data annetaan lähettimelle (TNTR 126) (katso kuvio 2), joka suodattaa, moduloi ja 20 vahvistaa signaalin. Moduloitu signaali reititetään duplexeristä 128 kautta ja lähetetään antennilla 130 lähtöliikennekanavalla signaalireitillä 10.

Vaihtoehtoisen modulaattorin 124b lohkokaavio esitetään kuviossa 4. Tässä sovelluksessa datalähde 25 120 antaa datapaketit kahdelle kooderille 122, jotka koodaavat datan ylläkuvatulla tavalla. Limitetty data ja alustus- ja ohjausdata annetaan modulaatorista ? 124b. Modulaattori 124b limitetty data ensimmäiseltä ^ kooderilta annetaan Walsh-modulaattorille 420a ja li- 't o 30 miteetty data toiselta kooderilta annetaan Walsh- c\i modulaattorille 420b. Kummassakin Walsh-modulaatorissa 420 data annetaan kertojalle 422, joka kattaa datan

CL

Walsh-kooderilla, joka on nimetty kyseiselle Walsh-(¾ modulaatorille 420. Katettu data annetaan vahvis- LQ 35 tuselementille 424, joka skaalaa datan skaalauskertoi- c\j mella muodostaakseen halutun amplitudin. Skaalattu da ta Walsh-modulaattorilla 420a ja 420b annetaan sum- 9 maimelle 426, joka summaa kaksi signaalia ja antaa saadun signaalin kompleksikertoimen 430. Alustus- ja ohjausdata annetaan multiplekserille (MUX 412), joka aikajakaa kahden datan ja antaa lähdön vahvistusele-5 mentin 414. Vahvistuselementti 414 skaalaa datan saadakseen halutun amplitudin ja antaa skaalatun datan kompleksikertoin 430.

Kompleksikertojassa 430 datavahvistuselemen-tiltä annetaan kertoin 432a ja 432d ja datasummaimelta 10 426 annetaan kertojille 432b ja 432c. Kertojat 432a ja 432b hajauttavat datan hajautussekvenssillä kertojalta 440a ja kertojat 432c ja 432d hajauttavat datan hajau-tussekvenssillä kertojalta 440b. Kertojien 432a ja 432c lähtö annetaan summaimen 434a, joka vähentää ker-15 toijan 432c lähdön kertojan 432a:n lähdöstä muodostaakseen I-kanavadatan. Kertojien 432b ja 432d lähdöt annetaan summaimen 434b, joka laskee yhteen kaksi signaalia muodostaakseen Q-kanavadatan. Hajautussekvens-sit kertojat 440a ja 440b saadaan kertomalla PNI- ja 20 PNQ-koodit pitkällä PN-koodilla, vastaavasti.

Vaikka modulaattori 124b, kuten esitetään kuviossa 4, tukee kahden liikennekanavan lähetystä, jotka liikennekanavat on nimetty fundamentaalikanavaksi ja lisäkanavaksi, modulaattori 124b voidaan modifioida 25 toteuttamaan ylimääräisten liikennekanavien lähetykseen. Yllä olevassa kuvauksessa käytetään yhtä koode-ria 122 kullekin liikennekanavalle. Vaihtoehtoisesti 't ^ yhtä kooderia 122 voidaan käyttää kaikille liikenne- ^ kanaville, jos kooderi 122 lähtö demultipleksataan

TT

? 30 useiksi datajonoiksi, yksi datajono kutakin liikenne- c\] kanavaa varten. Matkaviestimessä (katso kuvio 2) läh- töliikennekanavan signaali vastaanotetaan antennilla

CL

202, reititetään duplekserin 204 kautta ja annetaan (¾ vastaanottimelle (RCVR) 206. Vastaanotin 206 suodat- g 35 taa, vahvistaa, demoduloi ja kvantisoi signaalin saa- o cvj dakseen digitoidut I- ja Q-peruskaistasignaalit. Pe- ruskaistasignaalit annetaan demodulaatorille (DEMOD) 10 208. Demodulaatori 208 yhdistää peruskaistasignaalit lyhyillä PNI- ja PNQ-koodeilla, palauttaa yhdistetyn datan Walsh-koodilla, joka on identtinen tukiasemassa 4 käytettyyn Walsh-koodiin, yhdistää Walsh-palautetun 5 datan pitkällä PN-koodilla ja antaa demoduloidun datan dekooderille 210.

Dekooderissa 210, joka esitetään kuviossa 8, lohkolimityksen poistaja 812 uudelleenjärjestää merkit demoduloidussa datassa ja antaa käsitellyn datan Vi-10 terbi dekooderille 814. Viterbi dekooderi 814 konvo-luutiodekoodaa saamansa datan ja antaa dekoodatun datan CRC-tarkiste-elementille 816. CRC-tarkiste-elementti 816 CRC-tarkistaa datan ja valinnaisesti antaa tarkisteteun datan datakaivoon 212.

15 Datalähetys matkaviestimeltä 6 tukiasemalle paluukanavalla voi tapahtua monella tavalla. Ensimmäisessä sovelluksessa paluukanavalähetys tapahtuu usealla ortogonaalisella kohdekanavalla vastaten lähtökana-van rakennetta. Esimerkkisovellus matkaviestimen lähe-20 tysjärjestelmistä, jotka tukevat monikoodikanavia paluukanavalla kuvataan yksityiskohtaisemmin patenttijulkaisussa US 08/ 654,443, "High Data Rate CDMA Wireless Communication System", jätetty 28.5 1996, jossa hakijana on sama kuin tässä hakemuksessa. Rakenteen 25 yksinkertaistettu lohkokaavio esitetään kuviossa 9. datalähde 230 antaa datan datapaketteina DEMUX:n 912 läpi kanavakoodereille 910. Kussakin kanavakooderissa ^ 910 CRC-kooderi 914 lohkokoodaa datapaketin ja sen ^ jälkeen liittää CRC-bitit ja joukon lopetusbittejä da- 't c? 30 taan. Muotoiltu datapaketti annetaan konvoluutiokoode- c\i rille 916, joka konvoluutiokoodaa datan ja antaa koo- datun datapaketin merkkitoistimelle 918. Merkkitoistin

CL

918 toistaa merkit koodatulla datapaketilla Ns kertaa c^j muodostaakseen vakiomerkkinopeuden merkkitoistimelle g 35 918 lähdössä riippumatta datanopeudesta. Toistettu da- ^ ta annetaan lohkolimittimelle 920, joka uudelleenjär- 11 jestää merkit toistetussa datassa ja antaa järjestetyn datan modulaattorille (MOD 234).

Modulaatorissa 234 limitetty data kultakin kanavakooderilta 910 annetaan Walsh-modulaatorille 5 930. Walsh.modulaattorissa 930 limitetty data katetaan kertojille 932 Walsh-kooderilla joka identifioi koodi-kanavan joukosta koodikavia, jotka lähetetään matkaviestimellä ja joilla dataa lähetetään. Walsh-katettu data annetaan vahvistuksen säätöön 934, joka vahvistaa 10 datan halutulla vahvistusasetuksella koodikanavalle.

Lähtö Walsh-modulaattorilta 930 annetaan kompleksiseen PN-hajauttajaan 940, joka hajauttaa Walsh-katetun datan pitkällä PN-koodilla ja lyhyillä PN-koodeilla. Moduloitu data annetaan lähettimelle 236 (katso kuvio 15 2), joka suodattaa, moduloi ja vahvistaa signaalin.

Moduloitu signaali reititetään duplekserin 204 kautta ja lähetetään antennilta 202 paluukanavalla signaali-reitllä 12. Tarkempi kuvaus paluukanavan arkkitehtuurista saadaan yllämainitusta patenttijulkaisusta US 20 08/654,443.

Toisessa sovelluksessa paluukanava määritetään IS-95A-standardin mukaisesti. Paluukanavalähetyk-set matkaviestimeltä 6 määritetään yhteisen pitkän PN-sekvenssigenraattorin väliaikaisen siirtymän (offse-25 tin) mukaisesti. Kahdella erilaisella offsetilla saa dut modulaatiosekvenssit saadaan korreloimattomiksi.

Kunkin matkaviestimen 6 offset määritetään matkavies-'fr timen uniikin numeerisen identifikaation mukaisesti, o , joka IS-95A:n matkaviestimen 6 esimerkkisovelluksessa ? 30 on elektroninen sarjanumero (ESN). Täten kukin matkani viestin 6 lähettää yhdellä korreloimattomalla paluu- ^ liikennekanavalla, joka on määritetty sen uniikin

CL

elektronisen sarjanumeron mukaisesti.

Toisen sovelluksen paluuliikennekanavan ra- g 35 kenne kuvataan täydellisesti yllä mainitussa patentti en cvj julkaisussa US 4, 901,307. Lyhyesti datapaketit anne taan datalähteestä 230 kooderille 232, joka koodaa da- 12 tapaketit CRC-lohkokoodilla ja konvoluutiokoodilla. Koodattu data toistetaan vakiomerkkinopeuden ylläpitämiseksi riippumatta datanopeudesta. Kuusi koodatun datan merkkiä sovitetaan 64-bittiseen Walsh-merkkiin. 5 Suljettu signaali hajautetaan pitkällä PN-koodilla ja lyhyellä PN-koodilla. Moduloitu data annetaan lähettimeen 236, joka toteuttaa saman funktion kuin kuvattiin ensimmäisen sovelluksen yhteydessä yllä.

10 II Datamerkkien demodulointi

Esimerkinomainen lohkokaavio esittäen demodu-lointipiiriä vastaanotetulle signaalille esitetään kuviossa 6. Digitoidut I- ja Q-peruskaistasignaalit vas-taanottimelta 150 tai 206 annetaan korrelaattorille 15 610. Kukin korrelaattori 610 voidaan nimetä eri sig- naalireitille samalta lähteeltä tai eri lähetyksille eri lähteiltä. Kussakin nimetyssä korrelaattorissa 610 peruskaistasignaalit yhdistetään lyhyillä PNI- ja PNQ-koodeilla kertojilla 620. Lyhyet PNI- ja PNQ-koodit 20 kussakin korrelaattorissa 610 voivat omata uniikin offsetin vastaten signaalin kokemaa etenemisviivettä, joka signaali demoduloidaan kyseisellä korrelaattoril-la 610. Lyhyt PN-yhdistetty data palautetaan kertojille 622 Walsh-koodeilla, jotka on nimetty liikennekana-25 valle, joka vastaanotetaan korrelaattorilla 610. Palautettu data annetaan suodattimille 624, jotka kerää-^ vät palautetun datan tehoa Walsh-merkkijakson aikana, o Lyhyt PN-koottu data kertojilla 620 myös si- sältää alustussignaalin. Esimerkkisovelluksessa läh-o 1 30 teessä alustussignaali katetaan kaikki nollalla sek- c\j 00 venssillä vastaten Walsh-koodia 0. Vaihtoehtoisessa x £ sovelluksessa alustussignaalit katetaan ortogonaali- sella alustussekvenssillä, kuten kuvataan patenttijul-co kaisussa US 08/925,521, "Method and Apparatus for Proto o 35 viding Orthogonal Spot Beams Sectors, and Picocells", 00 jätetty 8.9.1997, jossa on hakijana sama kuin tässä hakemuksessa. Lyhyt PN-koottu data annetaan alustus- 13 korrelaattorille 626, joka toteuttaa alustuksen palautuksen, merkkikeräyksen ja alipäästösuodatuksen kootulle datalle poistaakseen signaalit muilta ortogonaa-lisilta kanavilta (esimerkiksi liikennekanavilta, ha-5 kukanavilta, pääsykanavilta ja tehonohjauskanavalta), jotka lähetetään lähteestä. Jos alustus katetaan Walsh-koodilla 0, Walsh-palautus ei ole tarpeellinen alustussignaalien saamiseksi.

Esimerkinomaisen alustuskorrelaattorin 626 10 lohkokaavio esitetään kuviossa 7. Koottu data kerto jilta 620 annetaan kertojalle 712, joka palauttaa kootun datan alustus-Walsh-sekvenssillä. Esimerkkisovelluksessa alustus-Walsh-sekvenssi vastaa Walsh-koodia 0. Kuitenkin muita ortogonaalisia sekvenssejä voidaan 15 käyttää ja ne sisältyvät esillä olevaan keksintöön.

Palautettu data annetaan merkkikeräimelle 714. Esimerkkisovelluksessa merkkikeräin 714 kerää palautetut datamerkit alustu-Walsh-sekvenssin aikana, joka IS-95:ssä Walsh-sekvenssille on 64 alibittiä kestoltaan. 20 Koottu data annetaan alipäästösuodattimelle 716, joka suodattaa datan poistaakseen kohinaa. Lähtö alipäästösuodatt imelta 716 käsittää alustussignaalin.

Kaksi kompleksisignaalia (tai vektoria) vastaten suoritettua alustussignaalia tai suodatettuja 25 datamerkkejä annetaan pistetulopiirille 630, joka laskee pistetulon kahdelle vektorille sinänsä tunnetulla tavalla. Esimerkkisovelluksessa pistetulopiiri 630 ku-^ vataan tarkemmin patenttijulkaisussa US 5,506,865, ^ "Pilot Carrier Dot Product Circuit", jossa hakijan on cp 30 sama kuin tässä hakemuksessa. Pistetulopiiri 630 pro- c\j jektoi vektorin vastaten suodatettua datamerkkiä vek- torille, joka vastaa suodatettua alustussignaalia,

CL

kertoo vektorin amplitudin ja antaa nimetyn skaalatun arvon yhdistäjälle 640 .

g 35 Alustussignaali kultakin korrelaattorilta 610 S heijastaa korrelaattorin 610 vastaanottaman signaali- reitin signaalin voimakkuutta. Pistetulopiiri 630 ker- 14 too vektorin amplitudin vastaten suodatettuja data-merkkejä, jolloin vektorin amplitudi vastaa suodatettua alustussignaalia ja vektorin välistä kosinikulmaa. Näin ollen lähtö pistetulopiiriltä 630 vastaa vastaan-5 otetun datamerkin tehoa. Vektoreiden välisen kulman kosini (alustuksen kulma vähennettynä liikennekanavan kulmalla) painottaa lähdön alustus- ja liikennevekto-reissa olevalla kohinalla.

Yhdistäjä 640 vastaanottaa skaalaariarvot 10 kultakin korrelaattorilta 610, jotka on nimetty sig- naalireitille ja yhdistää skaalariarvot. Esimerkkisovelluksessa yhdistäjä 640 koherentisti yhdistää skaalatut arvot kullekin vastaanotetulle merkille. Yhdistäjän 640 esimerkkisovellus kuvataan yksityiskohtai-15 semmin patenttijulkaisussa US 5,109,390 "Diversity Receiver in a CDMA Cellular Telephone System", jossa hakijana on sama kuin tässä hakemuksessa. Koherentti kombinaatio ottaa huomioon skaalarilähdemerkin kultakin korrelaattorilta 610 ja antaa tulokseksi maksimaa-20 lisen suhteen yhdistäen vastaanotetut merkit eri sig-naalireiteiltä. Yhdistetty skaalariarvo yhdistäjältä 640 esitetään m-bittisenä pehmeän päättelyn arvona peräkkäisille demodulaatioille ja dekoodauksille. Pehmeän päättely arvot yhdistetään kertojalle 642, joka yh-25 distää pehmeän päättelyn arvot pitkällä PN-koodilla muodostaakseen demoduloidun datan. Demoduloitu data dekoodataan yllä kuvatulla datalla.

^ Tietoliikennejärjestelmässä, jossa alustus- ^ signaalia ei lähetetä lähteestä, pistetuloa ei laske- 't o 30 ta. Yhdistäjä 640 yksinkertaisesti yhdistää mitatun c\j amplitudin (tai tehon) vastaanotetussa signaalissa suodattimena 624.

Q.

(¾ III Kuittausproseduurit

LO

o 35 CRC-tarkisteella kohdelaite pystyy määrittä- 00 mään, vastaanotettiinko datapaketti sellaisissa olo suhteissa, että pystytään korjaamaan Viterbin dekoode- 15 rilla. Esillä olevassa keksinnössä voidaan käyttää yhtä useista protokollista virheellisesti vastaanotettujen pakettien uudelleenlähetyksen ohjaukseen. Seuraa-vissa sovelluksissa luetellaan joitakin menetelmiä, 5 joita voidaan käyttää. Muut menetelmät ovat keksinnön laajennuksia ja ovat keksinnön suojapiirin puitteissa.

Ensimmäisessä sovelluksessa kohdelaite kuit-taa jokaisen vastaanotetun paketin ja lähettää ACK-sanoman takaisin lähteelle, jos paketti vastaanotetun tiin oikein tai NACK-sanoman, jos paketti vastaanotettiin virheellisenä. Kullekin lähetetylle paketille lähde tarkkailee ACK- ja NACK-sanomia ja uudelleenlä-hettää paketit, jotka vastaanotettiin virheellisinä. Tässä sovelluksessa lähde voi uudelleenlähettää pake-15 tin, jos ACK- tai NACK-sanoma paketille jää vastaanottamatta ennalta määrätyn aikajakson aikana. Edelleen lähde voi keskeyttää paketin uudelleenlähetyksen, jos ACD- tai NACK-sanomaa ei vastanoteta ennalta määrätyn uudelleenlähetysmäärän jälkeen.

20 Toisessa sovelluksessa kohde kuittaa jokaisen vastaanotetun paketin ACK- tai NACK-sanomilla samoin kuin ensimmäisessä sovelluksessa. Sanomat lähetetään kohteelta järjestyksessä lähteeseen. Siksi, jos lähde tunnistaa, että sanomaa ei ole vastaanotettu paketil-25 le, lähden uudelleenlähettää kyseisen paketin. Esimerkiksi, jos lähde vastaanottaa sanoman paketille i+1, mutta ei ole vastaanottanut sanomaa paketille i, niin Ί- ^ lähde toteaa, että joko pakettia i tai sanomaa pake- ^ tille i, ei vastaanotettu oikein. Siksi lähde uudel- S5 30 leenlähettää paketin i. Toinen sovellus on ensimmäisen cm sovelluksen laajennus, jota voidaan käyttää uudelleen- lähetysprosessin nopeuttamiseen.

Q.

Kolmannessa sovelluksessa kohde kuittaa vain (¾ paketit, jotka vastaanotettiin virheellisinä NACK- g 35 sanomilla. Lähde uudelleenlähettää paketin vain, jos o c\i NACK-sanoma vastaanotetaan. Kohde voi uudelleenlähet- 16 tää NACK-sanoman (jos uudelleenlähetystä ei ole vastaanotettu oikein ennalta määrätyn aikajakson aikana).

IV Datan uudelleenlähetys 5 Esimerkkisovelluksessa, jos paketti vastaan otettiin virheellisenä, kohde lähettää NACK-sanoman takaisin lähteelle. Virheellisenä vastaanotettu paketti voidaan uudelleenlähettää samanaikaisesti uuden paketin kanssa senhetkisessä kehyksessä tai seuraavassa 10 kehyksessä. Edullisesti virheellisenä vastaanotettu paketti uudelleenlähetetään senhetkisessä kehyksessä käsittelyviiveiden minimoimiseksi. Esimerkkisovelluksessa uudelleenlähetetty paketti käsittää identtiset koodimerkit, jotka lähetettiin aikaisemmin. Vaihtoeh-15 toisessa sovelluksessa uudelleenlähetetty paketti kä sittää uudet koodimerkit.

Esimerkinomaisen konvoluutiokooderin lohko-kaavio 314 esillä olevan keksinnön mukaisesti esitetään kuviossa 5. Esimerkkisovelluksessa konvoluu-20 tiokooderi 314 on vakiopituinen K=9 kooderi, vaikka muun mittaisia vakioita voidaan myös käyttää. Tulobi-tit annetaan (K-l) viive-elementeille 512. Lähdöt valituilta viive-elementeiltä 512 annetaan summainjou-kolle 514, joka toteuttaa modulo kaksi lisäyksen tu-25 loille muodostaakseen generaattorilähdön. Kullekin summaimelle 514 viive-elementit 512 valitaan perustuen ^ polynomiin, joka valitaan huolellisesti korkean suorien tuskyvyn saamiseksi.

c\j

Esimerkkisovelluksessa, jossa uudelleenlähe-o ^ 30 tetty paketti käsittää identtiset koodimerkit, jotka 00 lähetettiin aikaisemmin, konvoluutiokooderi 314 on x £ suunniteltu koodinopeuden tarpeisiin. Esimerkiksi no- T- peuden 1/2 konvoluutiokooderissa 314 vain kaksi gene- co ™ raattoria (gO ja gl summaimilta 514a ja 514b, vastaa ko o 35 vasti) ovat tarpeellisia ja jäljelle jäävät generaat- 00 torit voidaan jättää huomiotta. Vastaanottimessa koo dimerkit uudelleenlähetetyille paketeille voidaan yh- 17 distää vastaaviin koodimerkkeihin aikaisemmista lähetyksistä tai ne voivat korvata aikaisemmin lähetetyt merkit. Kasvanut teho merkkikeräyksestä johtaa parantuneeseen dekoodaustehokkuuteen vastaanottimessa.

5 Vaihtoehtoisessa sovelluksessa, jossa uudel- leenlähetetty paketti käsittää uusia merkkejä, joita ei välttämättä ole lähetetty aikaisemmin, konvoluu-tiokooderi 314 on suunniteltu muodostamaan koodimerkit eri koodinopeuksilla. viitaten kuvioon 5, esimerkkino-10 peuden 1/2 konvoluutiokooderissa 314 kukin bitti joh taa kahteen lähtökoodimerkkiin (generaattori gO ja gl). Alkuperäinen lähetys voi käsittää koodimerkit alkuperäiselle koodinopeudelle (koodimerkit generaattorilta gO ja gl nopeudelle 1/2). Jos tämä paketti vas-15 taanotettiin virheellisenä, uudelleenlähetetty paketti voi käsittää koodimerkit muilta generaattoreilta, joita ei ole lähetetty aikaisemmin (generaattoreilta g2 ja/tai g3) . Vastaanottimessa koodimerkit uudelleenlä-hetetyiltä paketeilta limitetään (ei yhdistetä) vas-20 taavilla koodimerkeillä aikaisemmista lähetyksistä.

Viterbin dekooderi sen jälkeen dekoodaa kerätyn paketin (käsittäen koodimerkit lähetetyiltä ja uudelleen-lähetetyiltä paketeilta) käyttäen koodinopeutta vastaten kerättyä pakettia. Esimerkkinä oletetaan alkupe-25 räisen lähetyksen käyttävän nopeutta 1/2 ja Viterbin dekooderi alussa dekoodaa käyttäen nopeutta 1/2. Oletetaan edelleen, että paketti vastaanotettiin virheel-^ lisena. Uudelleenlähetetty paketti voi käsittää koodi- ^ merkit generaattorilta g2. Tässä tapauksessa Viterbin 9 30 dekooderi dekoodaisi vastaanotetut koodimerkit gene- c\j raattoreilta gO, gl ja g2 käyttäen nopeutta 1/3. Vasili taavasti, jos koottu paketti on dekoodattu virheelli-

CL

senä, ylimääräinen uudelleenlähetetty paketti käsittäen en koodimerkit generaattorilta g3 voidaan lähettää ja g 35 Viterbin dekooderi dekoodaisi kootun paketin käsittäen ° koodimerkit generaattoreilta gO, gl, g2 ja g3 käyttäen nopeutta 1/4. Alemman koodinopeudet parantavat vir- 18 heenkorjausominaisuuksia suhteessa alkuperäiseen nopeuteen 1/2.

Muita koodinopeuksia voidaan myös generoida käyttäen typistettyjä koodeja ja ne ovat edelleen kek-5 sinnön mukaisia. Typistettyjä koodeja käydään läpi tarkkaan teoksessa "Punctured Convolutional Codes of Rate (n-l)/n and Simplified Maximum Likelihood Decoding", J. Cain, G. Clark, ja J. Geist, IEEE Transaction on Information Theory, IT-25, ss. 97-100, tammikuu 10 1979. Esimerkkinä alkuperäinen lähetys voi käsittää koodimerkkejä generaattoreilta gO ja gl nopeudella 1/2 ja uudelleenlähetys voi käsittää koodimerkkejä generaattoreilta g2 ja g3, jotka on typistetty nopeudelle 3/4. Kerätyt paketit molemmista lähetyksistä voivat 15 käsittää koodimerkkejä generaattoreilta gO, gl, g2 ja g3, joilla on typistetty nopeus 3/10. Typistäminen vähentää koodimerkkien määrää uudelleenlähetettäväksi, mutta myös heikentää konvoluutiokoodin uudelleenlähe-tyskapasiteettia.

20 Tietoliikennejärjestelmissä, joissa merkkino- peutta ei voida kasvattaa uudelleenlähetettävien merkkien sovittamiseksi, lähde voi muuttaa konvoluutiokoo-derin koodausnopeutta vähentääkseen uudessa paketissa tarvittavien koodimerkkien määrää. Koodimerkkien sääs-25 tämistä voidaan käyttää uudelleenlähetetyssä paketis sa. Esimerkiksi datapaketti käsittäen 192 bittiä voidaan koodata käyttäen nopeutta 1/2 384 koodimerkin ge- ? neroimiseksi. Paketin uudelleenlähettämiseksi samanai- o ^ kaisesti uuden paketin kanssa uusi paketti voidaan o 30 koodata nopeudella 3/4, mikä johtaa 256 koodimerkin generoimiseen. Jäljelle jäävät 128 koodimerkkiä voivat g käsittää uudelleenlähetetyn paketin.

Q.

Käyttäen tätä kaaviota, jolloin uuden paketin koodinopeutta voidaan säätää, voi olla mahdollista g 35 toimia merkkitoistolla normaalisti. Koska koodinopeut- ^ ta vähennetään, suurempi toiminnallinen Es/I0 on toden näköisesti vaadittava saman suorituskyvyn ylläpitämi- 19 seksi. Lähetyksen tehotasoa voidaan säätää siten, että Es kussakin merkissä kasvatetaan vaaditun suorituskyky-tason ylläpitämiseksi. Tämä kaavio on erityisen käyttökelpoinen ylimääräisen viiveen välttämiseksi, kun 5 uuden datapaketin datanopeus on täydellä nopeudella.

Lähde voi uudelleenlähettää virheellisenä vastaanotetun paketin yhdellä monista sovelluksista. Ensimmäisessä sovelluksessa uudelleenlähetys saavutetaan korvaamalla toistettava merkit uudessa paketissa 10 koodimerkeillä uudelleenlähetettävälle paketille. Esimerkiksi, jos on 384 merkkiä kehyksessä ja 288 merkeistä toistetaan, niin nämä 288 merkkiä voidaan käyttää koodimerkeille uudelleenlähetettävässä paketissa. Ainakin 96 merkkiä varataan koodimerkeille uutta pa-15 kettia varten. Jos uudelleenlähetetty paketti parantaa kohteen dekoodausta ja johtaa virheettömään datapakettiin, niin uudelleenlähetys ei heikennä läpäisynopeut-ta, vaikkakin kanavalla olisi virheitä.

Todennäköisyys paketin vastaanottamiseen vir-20 heellisenä riippuu laadusta, joka mitataan teho bittiä kohden suhteessa kohinaan lisättynä häiriöllä (ES/I0J vastaanotetulle signaalille ja signaalilaadun muutoksiin ajan suhteen. Teho bittiä kohden Es määritetään merkkijakson aikaan vastaanotetun tehon määrästä. Jos 25 toistettuja merkkejä käytetään koodimerkeille uudel-leenlähetetylle paketille, merkkijaksot uusille merkeille ja uudelleenlähetetyt merkit lyhenevät vastaa-^ vasti. Jos lähetysteho ylläpidetään samalla tasolla ^ lähteellä, Es on alempi kullekin uudelle ja uudelleen- cp 30 lähetetylle merkille ja voi johtaa suurempaan virheno- peuteen. Saman Es:n ylläpitämiseksi lyhyemmällä merkkiin jaksolla merkkien lähetystehoa kasvatetaan. Itse asi- Q- assa lähetystehoa voidaan kasvattaa siten, että Es on suurempi kuin normaali kompensoidakseen häviöt aikaha-g 35 jautuksessa, joka johtuu siitä, ettei merkkejä toiste- cu ta.

20 Lähetystehoa voidaan kasvattaa samalla määrällä uudelle ja uudelleenlähetetyille merkeille tai eri määrillä. Tämä valinta määritetään järjestelmässä. Jos lähetystehoa lisätään riittävästi uudelleenlähete-5 tyille merkeille, kohde voi dekoodata uudelleenlähete-tyt paketit huomioimatta alkuperäistä pakettia, joka vastaanotettiin virheellisenä. Kuitenkin suurempi lähetysteho kuluttaa järjestelmän resursseja ja heikentää järjestelmän kapasiteettia. Edullisessa sovelluk-10 sessa lähetystehoa säädetään siten, että Es uudelleenlähetetyille merkeille on pienempi kuin uusille merkeille. Edelleen lähetysteho uudelleenlähetettäville merkeille asetetaan vastaamaan tai hieman yläpuolelle minimitason siten, että uudelleenlähetettyjen merkkien 15 teho yhdistettynä jo vastaanotettuihin kohteessa niille merkeille johtaa vaadittavaan suorituskykyyn.

Minimilähetysteho uudelleenlähetetyille merkeille voidaan laskea seuraavasti. Ensin tietoliikennejärjestelmä määrittää Es/I0:n, joka vaaditaan suori-20 tuskyvylle. Vaadittu Es/I0 on suunnilleen yhtä suuri kuin Es/I0: asetuspiste, jota ylläpidetään tehonohjaus- silmukalla. Tehonohjaussilmukka sisältää lähetystehoa ylläpitääkseen vastaanotetun signaalin laatua Es/I0:n asetuspisteessä. Toiseksi kohde voi mitata signaalin

S

25 suhdetta kohinan ja häiriön summaan = vastaan- yls2+N2 5 otetussa signaalissa. Arvosta . - Ee/T vastaan-

2 VF+ÄE

o ^ otetusta paketista voidaan laskea. Esimerkkisovellus cp Es/I0:n mittaamiseksi ha j aspektrit ietoliikenne järjesti telmässä kuvataan yksityiskohtaisemmin patenttijul- ^ 30 kaisussa US 08/722,763, "Method and Apparatus for Mea-

CL

suring Link Qality in a Spread Spectrum Communication System", jätetty 27.9.1996, jossa hakijana on sama g kuin tässä hakemuksessa. Kohde voi sen jälkeen laskea ylimääräisen tehobittisuhteen Es seuraavista uudelleen-35 lähetyksistä (olettaen IQ:n olevan sama), joka vaadi- 21 taan kasvattamaan mitattua Es/I0:aa vastaanotetulla signaalilla vaaditulle Es/I0:lle. Informaatio (kuten ylimääräinen Es) voidaan lähettää lähteelle, joka säätää uudelleenlähetettyjen merkkien vahvistusta saadak-5 seen ylimääräisen Ec:n, joka vaaditaan kohteessa. Kullekin uudelleenlähetykselle kohde voi päivittää vastaanotetun Es/I0:n kerätyille merkeille. Sen jälkeen kohde voi uudelleen laskea vaadittavan ylimääräisen Es:n, jos dekoodaus edelleen johtaa pakettivirheeseen. 10 Esillä olevassa keksinnössä merkki toistetaan vain, jos datanopeus paketille on alle täyden nopeuden. Jos datanopeus uudelle paketille on täydellä nopeudella, ei ole toistettavia merkkejä, joita voidaan käyttää virheellisenä vastaanotetun paketin uudelleen-15 lähetykseen. Siksi esillä oleva keksintö voidaan toteuttaa yhdessä toisen uudelleenlähetysprotokollan kanssa korkeammalla tasolla. Eräs tällainen kaavio on radiolinkkiprotokolla (RLP), joka määritetään standardissa IS-657. RLP-kerros voi viivästää uuden datapake-20 tin lähetystä mahdollistaakseen virheellisenä vastaanotetun paketin uudelleenlähetyksen.

Toisessa sovelluksessa virheellisenä vastaanotettu paketti uudelleenlähetetään ylimääräisellä koo-dikanavalla, joka on saatavilla lähetykseen kohtee-25 seen. Eräs suurimmista eduista tälle sovellukselle on, että virheellisenä vastaanotetun paketin uudelleenlähetys on riippumaton uuden paketin lähetyksestä. Siksi ^ joukkotoistoa, tehotasoa ja koodinopeutta ei tarvitse ^ muuttaa uuden lähetyksen sovittamiseksi. Edelleen toi- 't 9 30 nen sovellus mahdollistaa lähteen uudelleenlähetyksen, c\{ vaikkakin uusi paketti on täyden nopeuden kehys (eli kun kehyksessä ei toisteta koodimerkkejä) . Ylimääräi- Q.

nen etu toisesta sovelluksesta on ylimääräisen koodi-kanavan sijoituksen helppous neliökanavalla normaalil-g 35 ta liikennekanavalta huipusta keskiarvoon amplitudini muutosten pienentämiseksi, mikä voi heikentää järjes telmän suorituskykyä. Alustuskanava, normaali liiken- 22 nekanava, tehonohjauskanava ja ylimääräinen koodikana-va voidaan järjestää tasapainottamaan I- ja Q-kanavat QPSK tai OQPSK-moduloinnissa.

Datan uudelleenlähetyksen eri moodeja, joita 5 yllä kuvataan, voidaan käyttää koko paketin tai osittaisen paketin uudelleenlähetykseen. Joissakin tietoliikennejärjestelmissä voi olla mahdollista tarkkailla lähetyskanavan laatua paketin keston aikana. Esimerkkisovelluksessa yhteyden laatua voidaan tarkkailla 10 mittaamalla Es/Io:aa tavalla, joka kuvattiin yllä mainitussa patenttijulkaisussa US 08/722,763. Tässä tapauksessa voi olla taloudellisempaa uudelleenlähettää vain osa paketista vastaten aikajaksoja, jolloin lähetyksen laatu on heikko (esimerkiksi alle ennalta mää-15 rätyn kynnyksen). Yhteyden heikkolaatuisen ajan osoitus voidaan lähettää lähteeseen, joka sen jälkeen uudelleenlähettää vain ilmoitettua aikaa vastaavan osan paketista. Virheellisenä vastaanotetun paketin uudelleenlähetys, kuten yllä kuvattiin, soveltuu datan uu-20 delleenlähetyksiin lähtö- ja paluukanavilla.

Yllä olevasta esityksestä, merkkikeräys, kuten sitä käytetään tässä sovelluksessa, viittaa datapaketin lähetyksen tehon keräämiseen ja summaamiseen yhdeltä tai useammalta uudelleenlähetykseltä koko- tai 25 osapaketissa. Merkkikeräys myös viittaa identtisten koodimerkkien keräämiseen (lisäämällä ja/tai korvaamalla koodimerkit ja käyttämällä samaa koodinopeutta) ^ ja eri koodimerkkien keräystä (limittämällä ja käyttä- ^ mällä alempia koodinopeuksia).

O 30 c\] V Uudelleenlähetettyjen pakettien käsittely x £ Jos käytetään virheenkorjauskoodausta datalä- T- hetyksille, virheellisesti vastaanotetun paketin täy- ^ dellistä uudelleenlähetystä ei vaadita paketin dekoo- lt> „ ...

o 35 daamiseksi oikein. Esillä olevassa keksinnössä kohde dekoodaa vastaanotetun paketin ja suorittaa CRC-tarkistuksen määrittääkseen, vastaanotettiinko paketti 23 virheellisenä. Jos paketti vastaanotettiin virheellisenä, merkit, jotka kuuluvat virheellisenä vastaanotettuun pakettiin, tallennetaan myöhempää dekoodausta varten. Esimerkkisovelluksessa varastointi voidaan to-5 teuttaa käyttäen varastointielementtiä tai mitä tahansa määrää muistilajitteita, jotka ovat tunnettua tekniikkaa, kuten RAM-muistilaitteita, lukkopiirejä tai muita muistilaitteita.

Lähde uudelleenlähettää virheellisenä vas-10 taanotetun paketin jollain yllä kuvatuista menetelmistä. Kohde vastaanottaa uudelleenlähetetyn paketin, summaa uudelleenlähetetyn paketin tehon aikaisemmin vastaanotettuun tehoon virheellisenä vastaanotetussa paketissa ja koodaa summatun paketin. Ylimääräinen te-15 ho uudelleenlähetetystä paketista lisää todennäköi syyttä, että summattu paketti voidaan koodata oikein. Summatun paketin virheen todennäköisyys on tyypillisesti olennaisesti pienempi kuin alkuperäisesti vastaanotetun paketin, koska suuri määrä tehoa voidaan 20 summata alkuperäisestä lähetyksestä ja uudelleenlähe tyksistä .

Esimerkkisovelluksessa tehon summaus toteutetaan merkki merkiltä. Kullekin merkille yhdistetty skalaariarvo (yhdistäjältä 640) uudelleenlähetetystä 25 merkistä yhdistetään koherentisti skalaariarvoon, joka on summattu tälle datamerkille. Summaus voidaan toteuttaa aritmeettisessa logiikkayksikössä (ALU), mik- 't ^ roprosessorissa, digitaalisessa signaaliprosessorissa ^ (DSP) tai muussa laitteessa, joka on ohjelmoitu ja S5 30 suunniteltu toteuttamaan yllä kuvatut funktiot. Jäl- c\j leen, koherentti yhdistyminen ottaa huomioon skalaa- riarvon merkin. Koherentti yhdistäminen toteuttaa mak- Q_ simaalisen signaalien suhdeyhdistämisen, jotka signaa- lit vastaanotettiin lähetyksessä ja uudelleenlähetyk- g 35 sissä. Tässä suhteessa uudelleenlähetyksiä voidaan pi- o c\j taa ylimääräisten osoittimien (tai korrelaattorien 24 610) lähtöinä kampavastaanottimessa. Uudelleenlähetykset myös tarjoavat aikahajautuksen datalähetyksille.

Esimerkkisovelluksessa summattu skalaariarvo voidaan manipuloida ennen seuraavaa demodulointia ja 5 dekoodausta. Summattu skalaariarvo kullekin merkille on pehmeän päättelyn arvo, joka tyypillisesti edustaa m-bittistä merkittyä kokonaislukua. Pehmeän päättelyn arvot lopulta annetaan Viterbin dekooderille 814 dekoodausta varten. Viterbin dekooderin 814 suoritusky-10 kyyn vaikuttaa joukko bittejä ja pehmeän päättelyn arvojen alue. Erityisesti kullekin koodihaaralle haara-mittalaskennat vertaavat pehmeän päättely arvoja tälle koodihaaralle oletetulle arvolle haaramitan saamiseksi. Haaramittaa voidaan sen jälkeen käyttää todennä-15 köisyydeltään maksimireitin määrittämiseen, joka johtaa dekoodattuihin bitteihin.

Kun teho on summattu kullein merkille uudelleenlähetyksiltä, pehmeän päättelyn arvot yleensä kasvavat arvoltaan. Siksi voi olla tarpeen uudelleenskaa-20 lata pehmeän päättelyn arvot vahvistuskertoimelle Av ennen Viterbin dekoodausta. Koska pehmeän päättely arvot saadaan tehon summauksesta useilta lähetyksiltä ja uudelleenlähetyksiltä, on edullista pitää arvo Av=l.0. Koska pehmeän päättelyn arvo kasvaa, luotettavuus mer-25 kin oikeuteen kasvaa. Pehmeän päättely arvon uudel- leenskaalaus pienemmäksi arvoksi sopiakseen paremmin alueelle, voi lisätä kvantisointivirhettä ja muita 1- virheitä. Kuitenkin muut järjestelmän kertoimet (kuten o J J v

Eb/I0 vastaanotetulle signaalille) voivat vaikuttaa 't cp 30 siihen, että pehmeän päättelyn arvoja uudelleenskaala- c\l taan suorituskyvyn parantamiseksi. Esimerkkisovelluk- sessa skaalaus voidaan toteuttaa aritmeettisessa lo- Q_ giikkayksikössä (ALU), mikroprosessorissa, digitaali-sessa signaaliprosessorissa (DSP) tai muissa laitteisto 35 sa, jotka on ohjelmoitu tai suunniteltu toteuttamaan ° yllä kuvatun funktion.

25

Koska haaran mitan laskentapiiri Viterbin de-kooderissa 814 on tyypillisesti suunniteltu ennalta määrätylle bittijoukolle, on todennäköisesti tarpeen leikata pehmeän päättelyn arvoja. Tarkkuuden ylläpitä-5 miseksi summatut skalaariarvot voidaan tallentaa leik-kaamattomina arvoina ja leikkaus voidaan tehdä ennen Viterbin dekoodausta.

Järjestelmäarkkitehtuurissa, jossa alustus-signaalia ei lähetetä samanaikaisesti datalähetyksen 10 kanssa, lähetyksistä ja uudelleenlähetyksistä saatujen datamerkkien yhdistäminen toteutetaan toisessa sovelluksessa. Esimerkki tällaisesta arkkitehtuurista on paluukanavan toteutus, joka vastaa IS-95A-standardia. On edullista summata skalaariarvot signaali-15 kohinasuhteen (S/N), joka on laskettu vastaanotetuille signaaleille, mukaan. Kohteessa halutun signaalin teho S (esim uudelleenlähetetyn paketin) voidaan laskea, kun signaali on koottu pitkällä PN-koodilla ja lyhyillä PN-koodeilla. Vastaanotetun signaalin kokonaisteho 20 voidaan laskea ja esittää seuraavasti -Js2 +N2 . Koska vastaanotettu signaali käsittää häiriöt (N>>S), N on suunnilleen yhtä suuri kuin -Js2 +N2 . Täten kohde kerää skalaariarvot lähetyksestä ja uudelleenlähetyksistä seuraavan yhtälön mukaisesti: 25 n - n) M \^S2+N2jj ^ jossa y± on summattu skalaariarvo i:nnelle ^ merkille, Sy on halutun signaalin vektori i:nnelle o merkille j:nnessä lähetyksessä, |j(;/| on skalaariarvo

(M

^ suodattimelta 624 i:nnelle merkille j:nnessä lähetyk- £ 30 sessä ja (VF + JV2) on vastaanotetun signaalin kokonais- T- teho j:nnelle lähetykselle, s., voidaan arvioida skalaa- co 1 riarvolla |5(y| suodattimelta 624. Lisäksi JS2 + N 2 voi- o o cm daan mitata kullekin datalähetykselle tai uudelleenlä hetykselle. Yhtälössä (1) skalaariarvo kullekin mer- 26 kille paketissa skaalataan vahvistuksella g = {Js2+n2)j ennen summausta.

Esillä olevassa keksinnössä kokonaisteho JS2 +N2 vastaanotetulle signaalille voidaan laskea ke-5 hys kehykseltä tai merkki merkiltä. Merkki merkiltä laskenta mahdollistaa kohdelaitteen säätää vahvistuksen kullekin merkille ottamaan huomioon nopeat muutokset kanavan olosuhteissa.

Esillä olevassa keksinnössä tehon summaus 10 ylimääräisiltä uudelleenlähetyksiltä mahdollistaa koh teen virheellisenä vastaanotettujen pakettien dekoodauksen oikein. Uudelleenlähetys mahdollistaa tietoliikennejärjestelmän toiminnan suuremmalla kehysvirheno-peudella (FER) kuin normaalisti johtuen mahdollisuu-15 desta koodata paketit oikein kuluttamalla järjestelmän resursseja minimaalisesti, jolloin parannetaan datalä-hetyksen luotettavuutta ja mahdollisesti kasvatetaan järjestelmän kapasiteettia. Edelleen uudelleenlähetys seuraavassa ajassa mahdollistaa aikahajautuksen ja pa-20 rantaa datalähetyksen luotettavuutta. Kuitenkin toi minta korkeammalla FER:llä edellyttää useamman paketin uudelleenlähetyksen ja voi kasvattaa järjestelmän monimutkaisuutta .

Edellä olevan edullisten sovellusten kuvaus 25 annetaan, jotta ammattimies voisi valmistaa tai käyt tää keksintöä. Näiden sovellusten eri modifikaatiot ovat ilmeisiä ammattimiehille ja tässä esitettyjä o yleisiä periaatteita voidaan soveltaa muihin sovelluk- 4 siin keksimättä mitään uutta, o 30

CvJ

X

X

CL

δ

CvJ

δ o o

CVJ

Claims (2)

27

1. Laite datapaketin dekoodaamiseksi, joka laite käsittää: demodulaatiovälineet (208) datapakettilähetyksen 5 vastaanottamiseksi ja demoduloimiseksi vähintään yhden vastaanotetun datapaketin saamiseksi ja ainakin yhden datapaketin uudelleenlähetyksen vastaanottamiseksi ja demoduloimiseksi uudelleenlähetetyn paketin saamiseksi; 10 summausvälineet (426) uudelleenlähetettyjen paket tien summaamiseksi vastaanotettujen pakettien kanssa summatun paketin muodostumiseksi; ja tallennusvälineet vastaanotettujen pakettien ja/tai summatun paketin vastaanottamiseksi ja tallen-15 tamiseksi; dekoodausvälineet (210) paketin vastaanottamiseksi ja dekoodaamiseksi; ja lähetysvälineet (130) ainakin yhden uudelleenlähetyksen uudelleenlähettämiseksi samanaikaisesti datapa-20 ketin toisen datapaketin lähetyksen kanssa ja että lähetysvälineet säätävät lähetystehon ainakin yhdessä datapaketin uudelleenlähetyksessä alemmaksi kuin data-aj paketin lähetyksen lähetysteho; tunnettu siitä, 2 että i cvj CVJ 25 jokainen mainituista ainakin yhdestä uudelleenlä- cc “ hetyksestä tapahtuu pienemmällä teho-bittisuhteella 1 kuin mainittu lähetys ja minimi tehobittisuhteella CVJ silti sallien mainittujen datapakettien oikean dekoo-o o dauksen. CVJ 28

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteeseen lisäksi kuuluu: skaalausvälineet (424) vastaanotetun paketin ja vähintään yhden uudelleenlähetetyn paketin vastaanot-5 tamiseksi ja skaalaamiseksi skaalatun vastaanotetun paketin ja skaalatun uudelleenlähetetyn paketin muodostumiseksi; jossa summausvälineet (426) vastaanottavat ja sum-maavat skaalatut uudelleen lähetetyt paketit skaalat-10 tujen vastaanotettujen pakettien kanssa muodostaakseen summatun paketin. Tj- δ (M o C\l CM X X CL δ CM LT) O o CM 29