FI102338B - Vastaanottimen tahdistuminen joutotilassa - Google Patents

Description

102338

Vastaanottimen tahdistuminen joutotilassa - Mottagarens självsynkronisering i tomgängskondition 5 Keksintö koskee menetelmää vastaanottimen tahdistumiseksi signaaliin, jonka taajuus ei ole ennalta tunnettu tarkasti.

Radiotietoliikennejärjestelmissä, joissa on useita tiedonsiirtotaajuuksia, joiden käyttö vaihtelee alueellisesti ja/tai ajallisesti, vastaanottimen on ennen varsinaisen vas-10 taanoton aloittamista löydettävä haluamansa signaali ja tahdistettava toimintansa niin, että se pystyy selvittämään signaalin sisällön. Löytämisellä tarkoitetaan, että vastaanotin virittyy juuri sille taajuudelle, jolla kyseinen signaali on. Tahdistumises-sa vastaanottimen on selvitettävä, mistä kukin signaaliin kuuluva erillinen symboli alkaa ja miten signaalin taajuus ja vaihe muuttuvat vastaanoton aikana.

15 Tässä hakemuksessa tarkastellaan erityisesti I-CO Global Communications -satel-liittipuhelinjärjestelmää, joka perustuu kymmeneen ns. keskikorkean kiertoradan (n. 10 000 km) tietoliikennesatelliittiin. Satelliitit kiertävät maapalloa säännöllisin välimatkoin kahdella toisiaan vastaan kohtisuoralla kiertoradalla, joiden inklinaatio 20 on 45 astetta. Kukin satelliitti käsittää antennikokonaisuuden, jonka tehokuviossa on . 121 kapeaa antennikeilaa, jotka yhteensä kattavat kyseisen satelliitin näkyvyysalu- : een maapallon pinnalla. Näkyvyysalueeksi katsotaan alue, josta tarkasteltuna satel- ; liitti näkyy yli 10 astetta horisontin yläpuolella. Järjestelmän toimintataajuus on noin 2 GHz ja siinä hyödynnetään aikajakoista monikäyttöä (TDMA, Time Division ; 25 Multiple Access).

• « « • · · Järjestelmässä on määritelty käsitteenä ns. CCS-kanava (Common Channel Signal- « · ling), joka tarkoittaa tiettyä signaalin hakuun, tahdistumiseen ja yleisen liikennöinti- ··» · informaation jakamiseen tarkoitettua kantoaaltotaajuutta. CCS-kanaville on varattu . [·. 30 globaalisti 120 taajuutta, jotka on edelleen ryhmitelty alueellisiin (regional) ja pai- • · · kallisiin (local) taajuuksiin. Kun tietty satelliitti liikkuu kiertoradalla, sen näkyvyys- • · *:* alue liikkuu pitkin maanpintaa. Satelliitti vaihtaa lähettämiään CCS-taajuuksia eri :: : antennikeilojen välillä siten, että tietyllä maantieteellisellä alueella on vastaanotet- : _, tavissa aina samat taajuudet. Maanpinnalla tai lähellä maanpintaa oleva vastaanotin 35 tallentaa olinpaikkaansa liittyvät kahdeksan paikallista CCS-taajuutta haihtumatto-maan muistiin, jolloin jos se kytketään pois päältä ja uudelleen päälle, se etsii signaalia ensin mainittujen kahdeksan taajuuden joukosta. Jos signaalia ei löydy, vas- 2 102338 taanotin käy seuraavaksi läpi 40 alueellista taajuutta ja jos signaalia ei edelleenkään löydy, lopuksi kaikki 120 globaalia taajuutta.

Lähetys kullakin CCS-taajuudella koostuu kuvan 1 mukaisesti toistuvista kehyksistä 5 (multiframe) 1, jotka jakaantuvat 25:een aikaväliin (slot) 2. Kukin aikaväli käsittää 120 symbolia 3. Järjestelmän symbolinopeus on nykyisten määritelmien mukaan 18 000 symbolia sekunnissa, mutta se voidaan nostaa tulevaisuudessa 36 000 symboliin sekunnissa. Kehyksen ensimmäinen aikaväli käsittää ns. BCCH-purskeen (Broadcast Control CHannel) 4, joka on BPSK-moduloitu (Binary Phase Shift 10 Keying) sisältäen mm. liikennöintitietoa sekä tahdistumisen kannalta tärkeän refe-renssijakson 5, jonka pituus on 32 symbolia. Referenssijakson sijainti ja muoto BCCH-purskeen sisällä tulee olemaan oleellisesti kiinteä ja tunnettu. Kaksi seuraavaa aikaväliä sisältävät hiukan BCCH-pursketta pienemmällä teholla lähetetyn FCH-purskeen (Frequency Channel) 6, joka on puhdasta siniaaltoa kyseisen CCS-kana-15 van taajuudella ja jonka tarkoitus on helpottaa vastaanottimen tahdistumista. Muut CCS-kanavan aikavälit ovat tyhjiä.

Vastaanoton onnistumiseksi vastaanottimen on päällekytkemisen jälkeen ensin löydettävä haluamansa signaali. Löytymisen kriteereinä pidetään sitä, että ajoitusvirhe 20 vastaanotossa on korkeintaan ±Vi symbolia ja taajuusvirhe on korkeintaan muutamia prosentteja symbolinopeudesta. Mitä lähempänä nollaa molemmat virhetekijät ovat, sitä pienemmällä todennäköisyydellä vastaanotossa tapahtuu bittivirheitä ja sitä epä-herkempää vastaanotto on signaali/kohina-suhteen huononemiselle. Tämän patentti- / hakemuksen kanssa samanaikaisesti jätetystä, saman hakijan suomalaisesta patentti- '·* 25 hakemuksesta "Signaalin haku eräässä satelliittipuhelinjärjestelmässä" ilmenee eräs I · · : edullinen menettely näiden edellytysten täyttämiseksi.

Signaalin löytymisen jälkeen on kuitenkin ongelmana se, miten ajoitus-ja taajuus-:T: virheitä voidaan edelleen pienentää edellä esitetyistä karkeista arvoista ja miten tah- '. e 30 distuminen säilytetään järjestelmässä, jossa lähetys- tai linkkiasemat (satelliitit) ja vastaanottimet (liikkuvat päätelaitteet) liikkuvat toistensa suhteen vaihtelevilla nope- « · *·;·’ uksilla aiheuttaen vastaanottotaajuuden Doppler-siirtymää ja vaihevirhettä. Liikkuva tiedonsiirtojärjestelmän päätelaite, kuten matkapuhelin, on nykyisten käyttökoke-": musten mukaan suurimman osan ajasta ns. joutotilassa (engl. idle mode), jossa virta 35 on kytkettynä, mutta käyttäjä ei ole aktiivisessa tiedonsiirtoyhteydessä kehenkään vastaanottajaan. Koska pieni sähkönkulutus on liikkuvissa päätelaitteissa hyvin tärkeä tekijä, vastaanottimen tulisi olla päällä mahdollisimman harvoin joutotilan aikana, mikä on kuitenkin vaatimuksena ristiriidassa tahdistumisen tarkan säilyttämisen 3 102338 kanssa. Vastaanottimen päälläoloaikoihin vaikuttavat myös kullekin tiedonsiirtojärjestelmälle ominaiset standardit ja määrittelyt, jotka koskevat vastaanottimelle tulevan kutsun tai järjestelmäviestin vastaanottoa ilman kohtuutonta viivettä. Lisäksi vastaanottimen monimutkaisuuden ja valmistuskustannusten pienentämiseksi on 5 edullista, jos tahdistuminen ei edellytä vastaanotinlaitteelta kovin suurta laskentakapasiteettia.

Tämän keksinnön tavoitteena on esittää menetelmä vastaanottimen tahdistumiseksi joutotilassa, joka menetelmä edellyttää vastaanottimelta vain suhteellisen vähäistä 10 laskentakapasiteettia. Lisäksi keksinnön tavoitteena on, että vastaanottimen päällä-olotarve tahdistumisen ylläpitämiseksi on pieni.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan käyttämällä vastaanottimen tunnettua vastetta erilaisiin diskreetteihin tahdistusvirheisiin ja korjaamalla tahdistus sen mukaan, miten 15 vastaanottotilanne vastaa etukäteen analysoituja virhetilanteita.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että siinä - tallennetaan mallijaksoja, jotka ovat syntetisoituja näytejonoja, jotka kuvaavat vastaanottimen vastetta tunnettuihin tahdistusvirheisiin, 20 - etsitään mahdollisimman suuri korrelaatio tietyn mallijakson ja vastaanotetusta signaalista muodostetun näytejonon välillä ja - käytetään korrelaatiota tallennettujen mallijaksojen ja vastaanotetusta signaalista | muodostetun näytejonon välillä signaalin ilmaisun parantamiseksi.

: ·.: 25 Keksinnön mukaiselle radiolaitteelle on tunnusomaista, että se käsittää muistin mal- • i · v : lijaksojen tallentamiseksi, jotka mallijaksot ovat syntetisoituja näytejonoja, jotka kuvaavat radiovastaanottimen vastetta tunnettuihin tahdistusvirheisiin, jolloin se on järjestetty etsimään mahdollisimman suuri korrelaatio tietyn mallijakson ja vastaan-otetusta signaalista muodostetun näytejonon välillä ja käyttämään korrelaatiota tai- ·, 30 lennettujen mallijaksojen ja vastaanotetusta signaalista muodostetun näytejonon vä- • « ·

Iillä signaalin ilmaisun parantamiseksi.

• * • · • · ·

Keksinnön mukainen menetelmä koostuu useista vaiheista, joista osa on toteutukseltaan keksinnön kannalta oleellisia ja osa voidaan korvata sinänsä tunnetuilla vaihto-35 ehtoisilla menetelmävaiheilla. Seuraavassa selostuksessa on erikseen mainittu ne vaiheet, joita onnistunut tahdistuksen muodostaminen ja ylläpito edellyttävät, mutta joiden toteutus ei ole tässä hakemuksessa esitetyn keksinnön kannalta oleellinen.

4 102338

Keksinnön mukaisessa menetelmässä tarvittavan laskentakapasiteetin suhteellinen vähäisyys perustuu suurelta osin siihen, että vastaanottimen vaste erilaisiin diskreet-teihin virhetilanteisiin on ennalta tunnettu. Ajoitusvirheen korjaamiseksi on etukäteen laskettu, minkälainen tulos seuraa ylinäytteistetyn ja muodoltaan tunnetun sig-5 naalin desimoinnista, kun vastaanotin käyttää ylinäytteistyksen poistamiseksi eri desimointikohtia. Vastaanotetun todellisen signaalin desimoinnista syntyvää todellista näytejaksoa verrataan mallijaksoihin, joita on yhtä monta kuin mahdollisia desimointikohtia. Se mallijakso, joka parhaiten vastaa todellista näytejaksoa, ilmaisee, kuinka paljon käytetty desimointikohta poikkeaa optimista, jolloin myöhemmän yli-10 näytteistetyn näytevirran desimointi korjataan tapahtuvaksi optimikohdasta.

Vastaanotetussa signaalissa olevan vaihevirheen referenssiarvon määrittämiseksi vastaanotin tutkii I- ja Q-vastaanottohaarojen antamia tuloksia. Vastaanottimen tunnettu vaste erilaisiin vaihevirheisiin on se, että näytevirran kompleksisia näytteitä 15 kuvaavat konstellaatiopisteet ovat kiertyneet vaihekoordinaatiston akselien suhteen. Vaihevirheiden korjaaminen tapahtuu kertomalla vastaanotetut näytteet niille laskettujen vaihevirheiden konjugaattiarvoilla.

Tahdistus käsittää myös taajuusvirheen havaitsemisen ja korjaamisen. Keksinnön 20 mukaisessa menetelmässä vastaanotin estimoi taajuusvirheen käyttämällä tunnettua . . symbolinopeutta ja havaitsemaansa vaihekiertymää symbolia kohden. Vastaanotti- : men vaste ilmenee siis symbolikohtaisissa kompleksisissa näyteissä vaiheen kier- . . tymisenä symbolista toiseen, jolloin korjaus tapahtuu säätämällä vastaanottimen di- ‘ gitaalioskillaattoria, joka tuottaa kantataajuussekoituksessa tarvittavan sekoitustaa- ; 25 juisen värähtelyn. Virheellisellä taajuudella vastaanotetuissa näytteissä olevat vir- '·* * heet voidaan korjata laskennallisesti samalla tavoin kuin edellä on esitetty vaihevir heiden tapauksessa.

• · • · · • · :T: Seuraavassa selostetaan keksintöä yksityiskohtaisemmin viitaten esimerkkinä esitet- . !*. 30 tyyn edulliseen suoritusmuotoon ja oheisiin kuviin, joissa • · · • · · • · · • · • · T kuva 1 esittää tunnettua lähetyksen ajallista jakaantumista 1-CO Global Com munications -satelliittipuhelinjärjestelmän CCS-kanavalla, kuva 2 esittää keksinnön mukaista menetelmää yksinkertaistetun vuokaavion 35 muodossa, kuva 3 esittää keksinnön mukaista ajoitusvirheen korjausta vuokaavion muodossa, ja 5 102338 kuva 4 esittää keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävää ennustuspara-metrien laskentaa vuokaavion muodossa.

Edellä tekniikan tason selostuksen yhteydessä on viitattu kuvaan 1, joten seuraa-5 vassa keksinnön ja sen edullisten suoritusmuotojen selostuksessa viitataan lähinnä kuviin 2-4.

Kuvassa 2 on esitetty yksinkertainen lohkokaavio vastaanottimen tahdistumisesta. Signaalin alaskonversio-, suodatus-, ja desimointilohkot 10, 11 ja 12 ovat sinänsä 10 tunnettua tekniikkaa. Käsittelyä varten kulloinkin vastaanotettu signaaliosa tallennetaan muistiin 14. Ajoituksen korjauslohko 15 tutkii muistiin tallennettuja näytejo-noja ja vaikuttaa jäljempänä kuvattavalla tavalla desimointikohtien valintaan lohkoissa 11 ja 12. Taajuuskorjauslohko 16, joka myös tutkii muistiin tallennettuja näytejonoja, vaikuttaa alaskonversiossa käytettävän sekoitustaajuuden muodostami-15 seen lohkossa 17. Taajuuskorjaus tehdään kuitenkin vain silloin, kun vastaanotetusta signaalista on saatu riittävä tilastollinen aineistopohja. Vaiheen estimointilohko 18 tutkii kompleksisten näytteiden vaihekulmaa ja laskee vaiheen referenssiarvon ja tarvittavan vaihekorjauksen yhdessä vaiheenkorjauslohkon 19 kanssa. Vaiheen estimointilohko 18 saa tulokseksi myös keskimääräisen vaihesiirtymän symbolia kohti, : 20 jolloin tätä tietoa ja tunnettua symbolinopeutta voidaan käyttää taajuusvirhetiedon . muodostamiseen taajuuskorjauslohkossa 16. Signaalin vaihekorjaus tapahtuu kerto- : maila vaiheenkorjauslohkon 19 antama näytekohtainen vaihekorjaus muistista luet- : tavan näytejonon näytteiden kanssa kertolaskuyksikössä 20. S/N-lohko 21 estimoi saadusta tuloksesta signaali/kohinasuhteen, joka annetaan syöttötietona ajoituksen 25 korjauslohkoon 15 ja taajuuskorjauslohkoon 16. Vaihekorjattujen tulosten reaaliosa • » · ilmaistaan lohkossa 22, minkä jälkeen signaali johdetaan vastaanottimen sinänsä tunnettuihin muihin osiin edelleen käsiteltäväksi.

• · · • · v : Keksinnön mukaisen menetelmän ensimmäisessä vaiheessa vastaanotin korjaa ajoi- . 30 tusvirheen pienemmäksi kuin lähtötilanteeksi oletettu korkeintaan ±0,5 symbolia.

,··!. Korjaus perustuu siihen, että vastaanotettu, kantataajuudelle sekoitettu ja A/D- muuntimella digitaalimuotoon muunnettu signaali on A/D-muuntimelta tullessaan moninkertaisesti ylinäytteistetty. Toisin sanoen A/D-muunnin antaa lähtönään näy-tevirran, jossa on esimerkiksi kahdeksankertainen määrä näytteitä verrattuna järjes-35 telmän tunnettuun symbolinopeuteen. Jokin näistä kahdeksasta näytteistyskohdasta vastaa oikeaa symbolitahdistusta paremmin kuin muut, jolloin näytevirran desimoin-ti tulisi ajoittaa kahdeksasta mahdollisesta desimointipisteestä siihen, joka antaa parhaan mahdollisen tuloksen. Jos desimointi ajoitetaan väärin, vierekkäiset vastaanote- 6 102338 tun signaalin symbolit aiheuttavat ns. ylikuulumista eli keskinäisvaikutusta ilmaistuun signaaliin.

Koska vastaanotettuihin BCCH-purskeisiin sisältyvän referenssijakson muoto on 5 tunnettu, keksinnön mukaisessa menetelmässä lasketaan etukäteen, minkälainen de-simoitu kompleksinen näytevirta on tuloksena, jos desimointi tehdään erikseen kahdeksasta mahdollisesta desimointikohdasta. Näissä ns. mallijaksoissa näkyy referenssijakson tunnettujen symbolien toisilleen aiheuttama keskinäisvaikutus kullakin ajoitus virheellä. Mallijaksojen pituus kannattaa valita niin, että yksi tai muutama 10 bitti referenssijakson alku-ja loppupäästä jätetään huomiotta, koska ajoitus virheet aiheuttaisivat keskinäisvaikutusta myös referenssijaksoa välittömästi edeltävistä tai seuraavista symboleista, joita ei tunneta. Huomiotta jätettävien bittien määrä on edullisimmin sama kuin desimointisuodattimien viiveen pituus symboleina. Malli-jaksot voidaan numeroida esimerkiksi 0:sta 7:ään, l:stä 8:aan tai -3:sta 4:ään. Näitä 15 numeroita nimitetään jatkossa desimointikohtien jäijestysnumeroiksi. Lisäksi malli-jaksot skaalataan keskenään niin, että kunkin mallijakson pistetalo itsensä kanssa on suurempi kuin pistetalo minkään toisen mallijakson kanssa.

Kuvassa 3 esitetään ajoituksen korjaus ohjelmallisena lohkokaaviona keksinnön 20 mukaisessa menetelmässä. Käsittely eroaa sen mukaan, alkaako ajoituksen korjaus vastaanotettavan purskeryhmän alussa pelkän referenssijakson vastaanottamisesta (kuvan 3 alaosan lohkosta) vai onko se jatkoa jo samassa purskeryhmässä aloitetulle ajoituksen korjaukselle (kuvan 3 yläosan lohkosta). Päätös tästä tehdään lohkossa 30. Seuraavassa käsitellään ensin purskeryhmän alusta alkavaa ajoituksen korjausta.

25 • « · *·* * Tietyt, jäljempänä selostettavat parametrit alustetaan lohkoissa 31 ja 32. Desimoin- nin ajoitasvirheen määrittämiseksi vastaanotin ottaa vastaan tietystä BCCH-purs- • · v.; keesta referenssijaksoa vastaavan osuuden. Sen alustaja lopusta jätetään tietty mää- rä bittejä huomiotta edellä esitetyllä tavalla. Vastaanotin laskee jäljelle jäävän refe- . |·. 30 renssijakson osuuden pistetalon erikseen kunkin mallijakson kanssa ja erikseen sekä • ♦ · !!! 1- että Q-haaran signaalille lohkossa 33. Kutakin tiettyä mallijaksoa vastaavat I- ja T Q-haaran tulokset neliöidään ja lasketaan yhteen, jolloin saadaan yhteensä kahdek san tehoarvoa Pn, joista kukin vastaa eri mallijaksoa eli eri ajoitasvirhettä desi-moinnissa (n on indeksi, joka kuvaa desimointikohdan järjestysnumeroa). Suurin te-35 hoarvo, joka haetaan lohkossa 34, tarkoittaa, että vastaanotettu ja desimoita refe-renssijakso vastaa parhaiten sitä mallijaksoa, jonka kanssa laskettu pistetalo antoi tämän tehoarvon. Koska eri mallijaksoja vastaavat desimoinnin ajoitasvirheet tunnetaan, tulokseksi saadaan, kuinka monta symbolivälm kahdeksasosaa desimointipis- 7 102338 tettä täytyy siirtää ja kumpaan suuntaan. Tätä tulosta on merkitty D:llä lohkossa 35. On selvää, että jos A/D-muuntimen jälkeinen ylinäytteistys on symbolinopeuden jokin muu monikerta kuin kahdeksan, edellä esitetyssä selostuksessa muutetaan luku kahdeksan vastaamaan todellista ylinäytteistyksen määrää.

5

Signaalin hakutoiminto voi antaa ensimmäistä kertaa aloitettavan tahdistumisen lähtötilanteeksi myös kaksi mahdollista oikeaa symbolitahdistuskohtaa, mitä mahdollisuutta ei ole kuvattu kuvassa 3. Tämä johtuu yleensä siitä, että desimoinnin ajoitus-virhe on noin puoli symbolia, jolloin signaalin hakuun sisältyvä karkea symbolitah-10 distus ei osaa erottaa, kummalla puolella käytössä ollutta desimointikohtaa oikea desimointipiste sijaitsee. Tällöin keksinnön mukaisessa menetelmässä on edullisinta tehdä edellä esitetty kertominen mallijaksojen kanssa ja saatujen tehoarvojen vertailu erikseen kummallekin vaihtoehtoiselle symbolitahdistuskohdalle. Tuloksena saadaan sekä tieto siitä, kumpi vaihtoehtoinen desimointikohta on oikea, että haluttu 15 desimointiajankohdan korjaus.

Keksinnön mukaisen menetelmän seuraava vaihe on edullisessa suoritusmuodossa vaihevirheen eli konstellaatiopisteiden kiertymän estimointi, jossa käytetään samaa vastaanotettua referenssijaksoa kuin edellä ajoi tus virheen laskemisessa. Tähän on 20 tarjolla useita vaihtoehtoisia menetelmiä. Vastaanotin voi esimerkiksi laskea sen kulman, joka muodostuu I- tai Q-haaran tuottamien kompleksisten näytearvojen ja vaihekoordinaatiston positiivisen reaaliakselin väliin. Ilman vaihevirhettä ja lähet-. teen ollessa BPSK-moduloitua I-haaran tuottamien arvojen tulisi teoriassa sijoittua * .' positiiviselle reaaliakselille eli niiden vaihekulman tulisi olla 0. Vastaavasti virheet- ; ·;' 25 tömästi vastaanotettujen Q-haaran arvojen vaihekulman tulisi teoriassa olla π radi- *·* * aania. Lasketun arvon ja teoreettisen arvon erotus on vaihevirheen estimaatti. Toi nen mahdollisuus on, että vastaanotin kertoo erikseen vastaanotetun referenssijakson • · '.v I- ja Q-haaran näytteet parasta desimointiajoitusta vastaavan mallijakson näytteillä T: ja laskee kummankin haaran tulokset erikseen yhteen, jolloin se saa yhden I-haaran *·, 30 arvon ja yhden Q-haaran arvon vaihevirheen laskemiseksi. Keksinnön kannalta ei • < ole sinänsä oleellista, mitä menetelmää vastaanotin käyttää tässä vaiheessa vaihevir-*;· heen estimoimiseksi.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä vastaanotin arvioi 35 seuraavaksi taajuusvirheen, joka kuvaa eroa käytetyn vastaanottotaajuuden ja signaalin todellisen kantataajuuden välillä. Eräs edullinen menetelmä taajuusvirheen arvioimiseksi on tutkia, miten vaihevirhe muuttuu symbolista toiseen. Tätä kuvataan seuraavassa viitaten kuvaan 4, jossa lohkot 60-62 kuvaavat eri parametrien alus- 8 102338 tuksia sekä päätöstä siitä, onko vastaanotettu riittävästi SCH-purskeita (n=M) tietyn taajuuskoijauksen tekemiseksi. Vastaanotin kertoo edellä osuvimmaksi valitun mal-lijakson kompleksiset näytteet ja vastaanotetun referenssijakson kompleksiset näytteet keskenään lohkossa 64 ja määrittää kunkin tuloksen vaihekulman välillä [-π, π] 5 positiivisen reaaliakselin suhteen. Vaihekulman määritys tapahtuu esimerkiksi valmiiksi lasketun arctan-taulukon avulla lohkossa 65. Jotta kulmajoukossa ei tulisi harhaanjohtavaa hyppyä positiivisista arvoista negatiivisiin vaihekoordinaatiston toisen ja kolmannen kvadrantin välillä, vastaanotin tutkii lohkoissa 66 ja 67, kuinka moni kulmista on itseisarvoltaan suurempi kuin π/2 (eli 90 astetta) ja lisää tarvitta-10 essa negatiivisiin kulma-arvoihin luvun 2π (eli 360 astetta) lohkossa 68. Sopiva maksimiarvo W niiden kulmien lukumäärälle, jotka ovat itseisarvoltaan suurempia kuin π/2, voidaan etsiä kokeilemalla. Kulmien muodostamaan joukkoon sovitetaan seuraavaksi suora esimerkiksi pienimmän neliösumman keinolla lohkossa 69. Sovitetun suoran kulmakerroin ilmaisee, mikä on vaiheen keskimääräinen muutos Fn 15 symbolia kohti referenssijakson aikana. Kun tunnetaan symbolinopeus ja vaiheen muutos, taajuusvirhe voidaan laskea sinänsä tunnetulla tavalla.

Vastaanotetun referenssijakson perusteella vastaanotin voi laskea myös signaali/ kohinasuhteen lohkossa 63. Vastaanotettu referenssijakso kerrotaan parasta desi-20 moinnin ajoitusta vastaavalla mallijaksolla ja edellä lasketun vaihevirheen konju-gaattiarvolla. Saadun tuloksen reaaliosien neliöiden summa jaettuna referenssijakson symbolien määrällä on signaalitehoestimaatti. Vastaavasti tuloksen imaginääriosien . . varianssi on kohinatehon estimaatti, jolloin signaali/kohinasuhde on signaalitehon / suhde kohinatehoon. Tätä arvoa voidaan käyttää määritettäessä taajuusestimaateilta 25 vaadittavaa keskiarvoistuksen määrää ennen kuin taajuus virhettä voidaan koijata. ·.· * Jos signaali/kohinasuhde on huonompi kuin tietty kynnysarvo x2, edellä estimoidut tahdistusparametrit hylätään ja koko tahdistusprosessi jäädytetään lohkossa 73. Täl-löin käytetään myöhemmin esitettäviä ennustusparametreja ajoituksen ja doppler-taajuuden muutoksille. Muussa tapauksessa signaali/kohinasuhteen arvo vaikuttaa 30 lohkossa 73 siihen, mikä arvo (yl tai y2) valitaan kynnysarvoksi M.

• · · • · · ’·;·* Keksinnön mukaisen menetelmän tässä vaiheessa vastaanotin on vastaanottanut yh- : : teen BCCH-purskeeseen sisältyneen referenssijakson eli SCH-purskeen ja laskenut : sen perusteella estimaatit ajoitusvirheen, vaihevirheen referenssin ja taajuusvirheen 35 arvoille. Seuraavaksi se vastaanottaa neljän peräkkäisen BCCH-purskeen muodostaman purskeryhmän, jonka pituus (neljä BCCH-pursketta) määräytyy siitä, että I-CO Global Communications -satelliittipuhelinjärjestelmän määrittelyissä on nimetty tietty tärkein BCCH-purske, joka toistuu lähetyksessä neljän purskeen välein.

9 102338 Tämä erityinen purske sisältää mm. tiedot kahdeksasta paikallisesta CCS-taajuu-desta. Jos keksinnön mukaista menetelmää sovelletaan muihin järjestelmiin tai jos oleellisen informaation toistumistiheys toisiaan seuraavissa BCCH-purskeissa muuttuu, purskeryhmän pituus on edullista valita niin, että yhteen ryhmään sisältyy aina 5 vähintään yksi oleellista informaatiota sisältävä tieto-osuus.

Purskeryhmäoperaatioiden ajoitusosuutta kuvataan viittaamalla jälleen kuvaan 3. Purskeryhmän käsittelyn aluksi vastaanotin korjaa desimointikohdan ajoitusta kuvaavan luvun "deci" vastaamaan edellä löydettyä parasta desimointikohtaa lohkossa 10 36. Korjauksessa on huomioitava, että jos käytetään esimerkiksi järjestysnumerolta 0-7 ja vanhaa desimointikohtaa numero 6 ja ajoitus virheen korjaus on +3, tulos 9 on kuvattava välille 0-7 vähentämällä siitä näytteiden määrä symbolia kohti (tässä 8). Tällöin myös aloitussymboli, josta vastaanotetussa signaalissa laskenta alkaa, siirtyy yhtä symbolia myöhäisemmäksi. Vastaavasti negatiivinen tulos siirtää aloitussymbo-15 lia, josta vastaanotetussa signaalissa laskenta alkaa, yhtä symbolia aikaisemmaksi. Desimointikohdan kuvaus halutulle välille ja aloitussymbolia kuvaavan parametrin StSy korjaus on kuvattu hiukan erilaista indeksointia käyttäen kuvan 3 lohkoissa 37-40. Saadulla desimointikohtia vastaavalla järjestysnumerolla muutetaan desimointi-pisteet oikeaksi. Vastaanotettava purske suodatetaan ja desimoidaan estimoitujen . 20 desimointipisteiden mukaan ja laitetaan muistiin prosessointia varten.

Ryhmän ensimmäisen kokonaisen BCCH-purskeen laskennallinen käsittely alkaa uudella ajoitus virheen estimoinnilla. Koska ajoitusvirhe on korjattu jo edellä suh-' teellisen tarkasti, vastaanotin käyttää kuvan 3 lohkoissa 41 ja 42 tällä kertaa vain 25 optimimallijaksoa ja sitä lähinnä edeltävää ja lähinnä seuraavaa mallijaksoa (vrt. in-·.** : deksin n arvoväli -1:stä l:een), mikä vähentää tarvittavan laskennan määrää. Vas taanotetut I- ja Q-haaran näytejonot kerrotaan vuorollaan kunkin kolmen mallijak-: son näytteillä ja tulot neliöidään ja lasketaan yhteen. Saaduista tehoarvoista etsitään suurin, jolloin sitä vastaava numero on uusi etäisyys optimipisteestä.

30 • · * • · t

Eräs edullinen menettely, joka siirtää tietoa ajoitusvirheestä eri purskeiden välillä on ·"* seuraava: maksimitehon antavaa mallijaksoa vastaava etäisyys käytetystä desimoin- : tipisteestä laitetaan lohkossa 43 liukuvaan suodattuneen, jossa vanhin etäisyysarvo putoaa aina pois uuden tullessa sisään. Tässä suodattimessa kaikki lähtöarvot ovat 35 alunperin nollia eli vastaavat optimihetkeä. Suodattimen pituudeksi riittää korkeintaan kolme arvoa. Suodattimen sisältämien arvojen keskiarvo pyöristetään lähimpään kokonaislukuun ja tämä kokonaisluku vähennetään kaikista suodattimen aivoista lohkossa 44. Tätä kokonaislukua käytetään seuraavalla purskeella siten, että ΙΟ 102338 nykyistä desimointipisteitä vastaavaan järjestyslukuun lisätään tämä kokonaisluku ja saatua järjestyslukua vastaavia desimointipisteitä käytetään jatkossa. Korjaus tehdään tämän mukaan seuraavalle purskeelle. Liukuva ikkuna nollataan aina purske-ryhmästä toiseen. Desimointikohdan sijoittumiselle tehdään lohkoissa 45-49 samat 5 tarkistukset ja tarvittavat korjaukset kuin edellä on selostettu viitaten lohkoihin 37-40.

Vaihe virheen referenssiarvon ja taajuusvirheen estimointi tehdään edellä esitetyllä tavalla, paitsi että referenssijakso on tästä lähtien koko perusreferenssijakso eli 10 SCH-purske. Estimoitu taajuusvirhe laitetaan muistiin, kuten edelliselläkin kierroksella laskettu taajuusvirhe, mutta taajuutta ei vielä korjata, koska taajuusvirheen laskennan tilastollinen materiaali on vielä liian suppea.

Varsinaisessa vaihekorjausvaiheessa on tavoitteena laskea kullekin vastaanotetusta 15 BCCH-purskeesta saadulle desimoidulle datanäytteelle oma vaihekorjausarvonsa. Tähän tarkoitukseen voidaan käyttää mitä tahansa tunnettua menetelmää. Seuraa-vassa selostetaan esimerkinomaisesti sinänsä tunnettua, feed-forward-tyyppistä menetelmää.

20 Vaihe-estimointi alkaa modulaation poistamisella. BPSK.n tapauksessa tähän on kaksi mahdollisuutta. Kukin BCCH-purskeen kompleksinen symboli joko kerrotaan . itsensä kanssa tai kompleksinäyte (tässä tapauksessa reaali- ja imaginääriosien it- . seisarvo) toimii osoitteena taulukkoon, josta saadaan ulos näytteen kulma-arvo ker rottuna kahdella muodossa "kosini kulmasta (reaaliosa) ja sini kulmasta (imaginääri-25 osa)". Taulukon tarvitsee kattaa vain yksi vaihekoordinaatiston kvadrantti, koska ·.· · sisäänmenoarvojen etumerkeistä voidaan päätellä lopullinen kulma-arvo. Sisäänme- nosignaalin ollessa toisessa kvadrantissa oikea vaihekulma on 360 astetta vähennet-:V: tynä taulukon antamalla vaihekulmalla. Kolmannen kvadrantin tapauksessa oikea vaihekulma on sama kuin taulukon antama vaihekulma. Neljännen kvadrantin tapa-\ 30 uksessa vaihekulma on taulukon antaman vaihekulman negaatio. Saatuja kompleksi- arvoja keskiarvoistetaan seuraavaksi ottamalla huomioon N arvoa keskiarvoistetta- « ·;·* van näytteen kummaltakin puolelta, missä N on sopivasti valittu kokonaisluku. Kes- kiarvoistusikkunan pituus on tällöin 2*N+1 näytettä ja keskiarvoistus tehdään erikseen reaali- ja imaginääriosille. Näytteet, joita käytetään keskiarvoistukseen, ovat 35 BCCH-purskeen data- ja referenssijakson näytteet. N:lle ensimmäiselle ja N:lle viimeiselle näytepisteelle ei saada keskiarvoistettua estimaattia, mutta nämä hoidetaan myöhemmin. Keskiarvoistetut reaali- ja imaginääriosat toimivat osoitteina taulukkoon, joka antaa sisäänmenovektorin kulman puolikkaan ulos. Seuraava toimenpide 11 102338 on poistaa kulman puolittamisesta aiheutuneet vaihehypyt. Tässä ns. "unwrapping"-toimenpiteessä tutkitaan kahden peräkkäisen vaihe-estimaatin erotuksen tulosta (jälkimmäisen vaihearvon erotus aikaisemmasta vaihearvosta). Jos tulos alittaa -145 astetta, jälkimmäiseen vaihearvoon lisätään 180 astetta. Jos tulos ylittää 145 astetta, 5 jälkimmäisestä arvosta vähennetään 180 astetta. Näin käydään kaikki estimoidut keskiarvoistetut vaihearvot läpi.

Seuraava menetelmävaihe on vaiheen moniselitteisyyden poisto. Riippuen SCH:n sijainnista BCCH-purskeessa toiminta on hieman erilainen. SCH:n eli referenssijak-10 son sijainti BCCH-purskeessa tulee olemaan kiinteä, mutta sitä ei ole tämän patenttihakemuksen jättöhetkellä päätetty. On olemassa kaksi järkevää vaihtoehtoa tälle SCH:n sijainnille: joko BCCH-purskeen alussa tai sen keskellä. Jos SCH on alussa, niin moniselitteisyys poistetaan vähentämällä aiemmin SCH:sta lasketusta referens-sivaiheesta ensimmäinen edellä esitetyllä tavalla estimoitu vaihearvo. Tämä tulos 15 lisätään kaikkiin estimoituihin vaihearvoihin. Huono puoli tässä SCH:n sijoituksessa on, että taajuusvirheen tapauksessa vaihe on ehtinyt kiertyä referenssivaihetta vastaavan symbolin (referenssijakson keskiosa) ja ensimmäistä estimoitua vaihetta vastaavan symbolin välillä. Jos SCH sijaitsee BCCH-purskeen keskellä, referenssi-vaiheesta vähennetään samalle symbolille estimoitu vaihearvo. Tämä tulos jälleen 20 lisätään kaikkiin estimoituihin vaihearvoihin.

Seuraava askel on estimoida vaihekiertymä saaduista vaihearvoista. Tähän on monia . tapoja, mutta yksi on esim. ottaa viimeisen ja 5:nneksi viimeisen estimoidun * vaihearvon keskiarvo sekä 1. ja 5. estimoidun vaihearvon keskiarvo, vähentää nämä : ·' 25 tulokset toisistaan ja jakaa se näiden kahden välisellä keskimääräisellä etäisyydellä V : symboleina. Näin saadaan vaihekierto per symboli tulokseksi. Jos SCH oli alussa, niin ne data-arvot, joille ei ollut vaihe-estimaattia olemassa, annetaan vaihe-V: estimaatit seuraavanlaisesti. Alkuun tulevat estimaatit ovat samoja kuin T: ensimmäinen vaihe-estimaatti ja loppuun tulevat vaihe-estimaatit saadaan lisäämällä 30 viimeiseen estimoituun vaihearvoon estimoitu vaihekiertoarvo kaavan • · • « »·· »· » *;·’ <x(L+k)=a(L)+k*<{> mukaan, jossa L on viimeistä vaihe-estimaattia vastaavan symbolin indeksi, a on 35 suluissa olevaa indeksiä vastaavan symbolin vaihe-estimaatti, k = 1,2,3,... ja φ on laskettu vaihekiertoarvo per symboli. Jos SCH on BCCH:n keskellä, niin loppuarvo-jen vaihe-estimaatit saadaan kuten edellä ja alkuarvojen vaihe-estimaatit saadaan myös edellä olevasta kaavasta muuttamalla indeksejä (L on ensimmäinen estimoitu 12 102338 vaihearvo ja k = -1,-2,-3,...), Nyt jokaiselle datapisteelle on saatu oma vaihe-estimaattinsa, jota voidaan käyttää ilmaisussa alla esitetyllä tavalla.

Ensimmäisen BCCH-purskeen ilmaisu päättyy kertomalla vastaanotetun purskeen 5 kompleksiset datanäytteet erikseen kullekin lasketun estimoidun vaihevirheen kon-jugaattiarvolla ja ottamalla tuloksesta reaaliosa. Käytännössä kompleksisen näytteen reaaliosa kerrotaan normalisoidun vaihevektorin reaaliosalla (tai vaihekulman kosi-nilla), kompleksisen näytteen imaginääriosa kerrotaan normalisoidun vaihevektorin imaginääriosalla (tai vaihekulman sinillä) ja tulokset lasketaan yhteen. Riippuen sii-10 tä, halutaanko vastaanottimessa varata mahdollisuus tuloksen tarkempaan jatkoana-lysointiin, ilmaistusta BPSK-signaalista viedään eteenpäin joko vain merkki tai reaaliluku. Samat operaatiot tehdään kaikille BCCH-purskeryhmän neljälle purskeelle, minkä jälkeen on saatu ensimmäinen neljän BCCH-purskeen ryhmä ilmaistua.

15 Purskeryhmän signaalikohinasuhteiden keskiarvosta päätellään, riittävätkö estimoidut taajuusvirhearvot vai pitääkö vielä vastaanottaa pelkkiä SCH-purskeita, joista taajuusestimointi tehdään. BCCH-purskeesta taajuusvirhe oli estimoitu kahdella tavalla: SCH-osuudesta (yksiköissä vaihekierto per symboli) ja vaihe-estimoinnista (sama yksikkö). Koska nämä ovat toisistaan riippumattomia tapoja estimoida taa-20 juusvirhe, yhden BCCH-purskeen taajuus virhe-estimaatti on näiden kahden keski- ' Λ: arvo. Ryhmän taajuusvirhe-estimaatti, jota käytetään jatkossa, on kunkin yksittäisen j ,: BCCH-purskeen taajuusestimaattien ja pelkistä SCH-osuuksista estimoitujen taa- . i juusvirhe-estimaattien keskiarvo FTG, jonka laskenta esiintyy omana lohkonaan 76 kuvassa 4.

:V: 25

Ilmaistavien BCCH-ryhmien välillä vastaanottimen täytyy ylläpitää ja tarvittaessa muuttaa tahdistusparametreja, jotta vastaanottimen ja lähettimen kelloerosta johtuva . . ajoituksen siirtymä ja toisaalta doppler-taajuuden muutoksesta johtuva taajuussiir- *·/,' tymä pystyttäisiin hallitsemaan. Tämä tahdistusparametrien estimointi tehdään sään- < I i **| * 30 nöllisin väliajoin (esim. joka 10. sekunti) ryhmästä SCH-purskeita. Kuva 4, johon : on viitattu edellä, liittyy erityisesti SCH-purskeryhmän käsittelyyn. Kustakin SCH- ;***· jaksosta estimoidaan ajoitus- ja taajuusvirhe sekä signaali/kohinasuhde. Aikaisem pien tulosten pohjalta ennustetaan lisäksi ajoituksen ja taajuuden siirtyminen seuraa-vaan ilmaistavaan PCH-, BCCH- tai SCH- purskeeseen.

SCH-ryhmän ensimmäisestä referenssijaksosta estimoidaan ajoitus kaikilla kahdeksalla mallijaksolla kuten aikaisemmin on esitetty. Poikkeama optimiajoitushetkestä korjataan edellä esitetyllä tavalla ja seuraavilla ryhmän jaksoilla käytetään enää op- 35 13 102338 timimallijaksoa ja sen kummallakin puolella olevaa mallijaksoa, kuten edellä on esitetty. Alkupoikkeama optimiajoitushetkestä laitetaan muistiin ja sitä skaalataan samalla tavalla kuin muitakin ajoitusikkunassa olevia arvoja (katso selitys aikaisemmin). Näin saadaan ryhmän lopussa tämän ryhmän ajoitushetken siirtymä edelliseen 5 ryhmään verrattuna. Näitä siirtymiä keskiarvo!stamalla esim. neljän ryhmän ajalta liukuvalla ikkunalla saadaan estimoitua ajoituksen siirtymä aikayksikköä kohti. Tällä arvolla voidaan ennustaa ajoituksen siirtyminen seuraavalle PCH-, SCH- tai BCCH-ryhmälle. Ennustus on esitetty kuvan 3 lohkoissa 50-52. Niinpä PCH:n tapauksessa ajoitusta ei tarvitse lainkaan estimoida, vaan desimointipisteen siirtymä 10 voidaan ennakoida ja korjata. SCH-ja BCCH ryhmissä, joissa ajoitus estimoidaan, tämä siirtymä voidaan ennakoida ja korjata sekä ottaa alkuarvona siirtymän estimointiin ja lopussa verrata, kuinka hyvin se piti paikkansa ja korjata sitä yllä esitetyn liukuvan ikkunan puitteissa.

15 Taajuusestimoinnissa voidaan käyttää kahdenlaista strategiaa. Tämä liittyy yhden SCH-ryhmän kokoon ja siihen, kuinka monta tällaista ryhmää käytetään dopplerin muutoksen estimoinnissa. Strategian valinta perustuu siihen, että päätelaite tunnistaa, saako se käyttöjännitteensä omasta akusta vai ulkopuolisesta lähteestä. Oletetaan, että kun käyttöjännite tulee omasta akusta, niin päätelaitteen nopeus muuttuu 20 hitaasti (käyttäjä liikkuu jalan). Tällöin ryhmän pituus taajuusvirhe-estimoinnissa voi olla lyhyt, mutta ryhmien määrä dopplerin muutoksen estimoinnissa voi olla : pitkä. Toisessa tapauksessa käyttäjä voi olla autossa (päätelaite saa käyttöjännitteen . : ulkopuolisesta virtalähteestä), jolloin auton nopeuden muutos voi olla suuri lyhyellä aikavälillä. Tällöin ryhmän pituus taajuusvirhe-estimoinnissa on pitkä, mutta ryh-. 25 mien määrä dopplerin muutoksen estimoinnissa on lyhyt, jolloin vastaanotin pystyy paremmin seuraamaan doppler-taajuuden muutoksen muutoksia. Ryhmän taajuus- • · · virheen estimointi on esitetty aikaisemmin sekä puhtaasta SCH:sta että kun koko , . BCCH ilmaistaan. Seuraavaksi esitetään dopplerin muutoksen estimointialgoritmi.

• I · • · v * 30 Dopplerin muutoksen estimoinnissa käytetään samanlaista suoran sovitusta käyttäen : pienimmän neliösumman menetelmää kuin taajuusvirheen estimoinnissa SCH:sta.

• · ·

Signaalin haun ja handoverin jälkeen taajuusvirheen estimointiryhmät ovat jonkin verran pitempiä, koska tyhmästä saatua taajuusvirhe-estimaattia käytetään suoraan taajuuden korjaukseen. Seuraavan tyhmän taajuusvirhe on edellisen ryhmän jään-35 nöstaaj uus virhe + dopplerin siirtymä ryhmien välisenä aikana. Aina kun taajuutta koijataan kanavanvalitsinoskillaattoriin, liukuvassa ikkunassa olevista taajuusvirhe-estimaateista vähennetään korjausarvo. Tämä taajuuskorjausarvo vähennetään myös kanavanvalitsinoskillaattorista, joka sekoittaa halutun kanavan kantataajuudelle.

14 102338 Käytännössä taajuuskorjausarvo on vaihemuutos symbolin aikana, joten kanavan-valitsinoskillaattorista vähennettävä symbolin aikana tapahtuva vaihemuutos jaetaan ylinäytteistysarvolla. Kun taajuusvirhe-estimaatteja on saatu riittävä määrä (lohkojen 74 ja 77 kynnysarvo A kuvassa 4) muistiin, aloitetaan dopplerin muutoksen es-5 timointi. Taajuuden muutosta mallinnetaan lohkoissa 79 ja 75 suoralla, jonka yhtälössä y=a*x+b kertoimet a ja b ovat pienimmän neliösumman keinolla määritettäviä vakioita. Laittamalla ajalle x haluttu suhteellinen ajanhetki, jolloin taajuus halutaan ennustaa, saadaan korjausarvo y. Olkoon estimoinnissa käytettävien ryhmien määrä esimerkiksi Q ja ryhmien välinen suhteellinen aika vakio 1. Uusi taajuusestimaatti 10 halutaan ennustaa suhteellisen ajan 1 päähän viimeisestä estimoidusta ryhmästä. Tämä on y(uusi estimaatti)=a*(Q+l)+b. Ennustusta käytettäessä uusi estimaatti viedään kanavanvalitsinoskillaattoriin ja vanhoista muistissa olevista taajuusvirhe-estimaateista vähennetään tämä arvo (paitsi vanhimmasta, jota ei enää käytetä jatkossa).

15 PCH eli Paging CHannel -tieto-osuus on BPSK-moduloitu kuten BCCH. Sen refe-renssijakso on kuitenkin vain 8 symbolia pitkä. Näin ollen vastaanotin ei laske PCH:sta ajoitusta eikä taajuusvirhettä, vaan käyttää yllä esitettyjä ajoituksen ja taajuuden ennustusmenetelmiä. Vaihe estimoidaan kuitenkin PCH:ssa. Referenssijak-20 soa käytetään vaiheen referenssiarvon laskentaan (kuten edellä) ja kunkin symbolin vaihe estimoidaan aikaisemmin esitetyllä tavalla. Signaalin ilmaisu hoidetaan myös kuten BCCH-datalla.

:'-,j Edellä esitetty BCCH-purskeryhmän ilmaisu koski erityisesti ensimmäisen BCCH- . .·. 25 purskeen käsittelyä signaalin löytymisen jälkeen. Kun vastaanotin on joutotilassa, se .··’·. vastaanottaa ja ilmaisee BCCH-purskeryhmiä edullisesti noin kerran minuutissa.

Joutotilan jatkuessa BCCH-purskeryhmien käsittely eroaa ensimmäisestä purske-. . ryhmästä vain siten, että siinä käytetään hyväksi edellä kuvatulla tavalla laskettuja • · r *;]; ennusteita koskien ajoituksen siirtymää ja doppler-taajuuden muutosta purskeryh- v 30 mien välillä. Lisäksi jatkossa desimoinnin ajoitus tunnetaan jo valmiiksi sen verran ; tarkemmin, että ei tule edellä yhtenä mahdollisuutena esitetyn kaltaista epätietoi- • · · suutta siitä, onko aloitussymboli eräs tietty symboli vai toinen kahdesta vierekkäisestä symbolista.

35 Kun signaali/kohinasuhteen estimaatin ja ilmaistun signaalin bittivirhesuhteen (BER, Bit Error Ratio) välillä on merkittävää ristiriitaa tai tahdistusparametrit ovat olleet jäädytettyinä tietyn ajan, vastaanottimen täytyy selvittää, johtuuko tämä siitä, että tahdistus on pielessä (^virhetilanne) vai onko signaali kadonnut. Tämä tehdään 15 102338 mittaamalla BCCH:n teho (ajoitus ei ole koskaan siirtynyt niin paljoa, että tätä ei voida tehdä luotettavasti) ja FCH:n jälkeen tulevalta kohinaosuudelta kohinateho purskeen ajalta. Näin saadaan (S+N)/N. Jos tämä arvo on huonompi kuin esimerkiksi 1,5 tai muu tietty kynnysarvo, signaali on kadonnut ja vastaanotin siirtyy "out 5 of coverage"-tilaan, jota ei käsitellä tässä. Muussa tapauksessa vastaanottimen tahdistus on pielessä, jolloin virhetilanteesta toipuminen voidaan rakentaa sisään ilmai-suprosessiin. Tämä tarkoittaa lähinnä tilannetta, jossa ajoitusta seurattaessa malli-jakson symbolit eivät kertolaskua laskettaessa kerrokaan vastaavia symboleita vastaanotetussa näytejonossa vaan joko aikaisempia tai myöhäisempiä symboleita. Toi-10 nen mahdollisuus on, että taajuusvirhe on riistäytynyt käsistä. Paluu tahdistukseen tehdään signaalin hakuperiaatetta kevennetysti noudattaen eli ensin lasketaan taajuusvirhe kahdesta FCH-purskeesta. Tämän virheen täytyy olla hyvin lähellä nolla-taajuusvirhettä, koska taajuus ei ole voinut ajautua paljoa sivuun. Jos taajuusvirheen itseisarvo ylittää kynnys aivon, joka voi olla esimerkiksi n. 400 Hz , vastaanotin siir-15 tyy "out of coverage"-tilaan. Muuten taajuusvirhe korjataan, kunhan kehyksen hie-notahdistus on ensin hoidettu. Samalla kun kahden FCH-purskeen näytteet vastaanotettiin, vastaanotin tallensi myös kaksi SCH-pursketta sekä esimerkiksi 10 näytettä niiden ympäriltä. Kehyksen hienotahdistus tehdään näillä näytteillä kuten on esitetty saman hakijan suomalaisessa patenttihakemuksessa "Signaalin haku eräässä satel-20 liittipuhelinjärjestelmässä", minkä jälkeen vastaanotin aloittaa signaalin seurannan : tässä hakemuksessa esitetyn menetelmän mukaisesti.

Edellä keksinnön mukaiseen menetelmään kuuluviksi esitettyjen toimenpiteiden ; järjestys ja esimerkinomaisiksi mainittujen menetelmävaiheiden toteutus eivät ole . . ·. 25 keksinnön kannalta rajoittavia, vaan keksintöä voidaan soveltaa eri tavoin jäljem- # · · ·. pänä esitettävien patenttivaatimusten määrittämissä rajoissa.

• · · • · • · • · · • · • · · • · · • · · • · · » · · · • ·

Claims (12)

16 102338

1. Menetelmä vastaanottimen tahdistumiseksi signaaliin, jonka signaalin taajuus ja symboliajoitus eivät ole tarkkaan mainitun vastaanottimen tiedossa, tunnettu 5 siitä, että siinä - tallennetaan mallijaksoja, jotka ovat syntetisoituja näytejonoja, jotka kuvaavat vastaanottimen vastetta tunnettuihin tahdistusvirheisiin, - etsitään mahdollisimman suuri korrelaatio tietyn mallijakson ja vastaanotetusta signaalista muodostetun näytejonon välillä ja 10. käytetään korrelaatiota tallennettujen mallijaksojen ja vastaanotetusta signaalista muodostetun näytejonon välillä signaalin ilmaisun parantamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä - muodostetaan tietty määrä mallijaksoja, jotka kuvaavat mainitun vastaanottimen 15 vastetta tietyn ylinäytteistetynja alustaja lopusta lyhennetyn referenssijakson desi- mointiin eri desimointikohdista, jolloin kukin mallijakso ilmaisee tiettyä desimointi-kohdan etäisyyttä optimaalisesta desimointikohdasta, - muodostetaan ensimmäinen näytejono vastaanottamalla ja ylinäytteistämällä mainitusta signaalista ensimmäinen osuus, joka oleellisesti vastaa mainittua referenssi- 20 jaksoa lyhennettynä alustaja lopusta, - muodostetaan toinen näytejono desimoimalla mainittu ensimmäinen näytejono tietystä ensimmäisestä desimointikohdasta, : - tutkitaan mainitun toisen näytejonon ja kaikkien mainittujen mallijaksojen korre- . ·. : laatiota, ja , ' 25 - korjataan mainittua ensimmäistä desimointikohtaa määrällä, joka vastaa sen malliin jakson, joka parhaiten korreloi mainitun toisen näytejonon kanssa, ilmaisemaa etäi- ·* syyttä optimaalisesta desimointikohdasta.

3. Förfarande enligt patentkrav 2, kännetecknat av att dessutom - bildas en tredje provsträng genom att ta emot och översampla ur nämnda signal, efter mottagande av nämnda första andel, en andra andel, som väsentligen motsvarar 10 nämnda referenssekvens förkortad i början och slutet, - bildas en fjärde provsträng genom att decimera nämnda tredje provsträng ur ovan korrigerade decimeringspunkt, - undersöks korrelationen mellan nämnda fjärde provsträng och endast en del av nämnda mönstersekvenser, och 15. korrigeras nämnda korrigerade decimeringspunkt ytterligare med en mängd mot- svarande avständet detekterat av den mönstersekvens som bäst korrelerar med nämnda fjärde provsträng frän den optimala decimeringspunkten.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä lisäksi ·.· ’ 30 - muodostetaan kolmas näytejono vastaanottamalla ja ylinäytteistämällä mainitusta . signaalista mainitun ensimmäisen osuuden vastaanottamisen jälkeen toinen osuus, . · · ·. j oka oleellisesti vastaa mainittua referenssij aksoa lyhennettynä alusta ja lopusta, - muodostetaan neljäs näytejono desimoimalla mainittu kolmas näytejono edellä korjatusta desimointikohdasta, 35. tutkitaan mainitun neljännen näytejonon ja vain osan mainituista mallijaksoista korrelaatiota, ja 17 102338 - korjataan mainittua korjattua desimointikohtaa edelleen määrällä, joka vastaa sen mallijakson, joka parhaiten korreloi mainitun neljännen näytejonon kanssa, ilmaisemaa etäisyyttä optimaalisesta desimointikohdasta.

4. Förfarande enligt patentkrav 2 eller 3, kännetecknat av att dessutom 20. bildas ett antal fasvinklar genom att undersöka fasen av proven som ingär i : nämnda andra eller fjärde provsträng, : ·': - bestäms den genomsnittliga förändringen av fasvinkeln mellan tvä successiva prov, ....: vilka motsvarar tvä successiva symboler av den mottagna signalen, och . ·. : - bestäms felet i frekvensen som används vid basfrekvensblandningen av signalmot- , ' 25 tagningen genom att multiplicera nämnda genomsnittliga förändring av fasvinkeln • « * mellan tvä successiva prov och den kända symbolhastigheten av den mottagna sig-’·’ nalen med varandra. • · v .* 5. Förfarande enligt patentkrav 4, kännetecknat av att « · * 30. flera provsträngar bildas genom att ta emot, översampla och decimera ur nämnda . signal andelar väsentligen motsvarande nämnda referenssekvens, • · · .···. - bestäms för varje provsträng den genomsnittliga förändringen av fasvinkeln mellan tvä successiva prov, vilka motsvarar tvä successiva symboler av den mottagna signalen, 35. bestäms för varje provsträng felet hos den frekvens som används vid basfrekvens blandningen av signalmottagningen genom att multiplicera nämnda genomsnittliga förändring av fasvinkeln mellan tvä successiva prov och den mottagna signalens kända symbolhastighet med varandra, 21 102338 - kalkyleras medeltalet av samtliga definierade fel i den frekvens som används vid basfrekvensblandningen, och - korrigeras nämnda frekvens som används vid basfrekvensblandningen av signal-mottagningen utgäende frän det kalkylerade medeltalet av felen. 5

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä li säksi - muodostetaan vaihekulmien joukko tutkimalla mainitun toisen tai neljännen näyte-jonon sisältämien näytteiden vaihetta, - määritetään vaihekulman keskimääräinen muutos kahden peräkkäisen näytteen vä-10 Iillä, jotka kaksi peräkkäistä näytettä vastaavat vastaanotetun signaalin kahta peräkkäistä symbolia, ja - määritetään signaalin vastaanoton kantataajuussekoituksessa käytettävän taajuuden virhe kertomalla mainittu vaihekulman keskimääräinen muutos kahden peräkkäisen näytteen välillä ja vastaanotetun signaalin tunnettu symbolinopeus keskenään. 15

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä - muodostetaan useita näytejonoja vastaanottamalla, ylinäytteistämällä ja desimoi-malla mainitusta signaalista oleellisesti mainittua referenssijaksoa vastaavia osuuksia, 20. määritetään kustakin näytejonosta vaihekulman keskimääräinen muutos kahden pe räkkäisen näytteen välillä, jotka kaksi peräkkäistä näytettä vastaavat vastaanotetun signaalin kahta peräkkäistä symbolia, : - määritetään kutakin näytejonoa kohti signaalin vastaanoton kantataajuussekoituk- . ·. : sessa käytettävän taajuuden virhe kertomalla mainittu vaihekulman keskimääräinen . , 25 muutos kahden peräkkäisen näytteen välillä ja vastaanotetun signaalin tunnettu sym- • « 4 III bolinopeus keskenään, ’** ’ - lasketaan kaikkien määritettyjen kantataajuussekoituksessa käytettävän taajuuden virheiden keskiarvo, ja *. .* - korjataan mainittua signaalin vastaanoton kantataajuussekoituksessa käytettävää • » ; 30 taajuutta lasketun virheiden keskiarvon perusteella. « · · « · · «»· , .···. 6. Jonkin patenttivaatimuksen 2-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä 0 · lisäksi - muodostetaan useita näytejonoja vastaanottamalla, ylinäytteistämällä ja desimoi-35 maila mainitusta signaalista oleellisesti tiettyä datajaksoa vastaavia osuuksia, joka datajakso on toistuva sisältäen osajoukkona mainitun referenssijakson, 18 102338 - määritetään kustakin näytejonosta vaihekulman keskimääräinen muutos kahden peräkkäisen näytteen välillä, jotka kaksi peräkkäistä näytettä vastaavat vastaanotetun signaalin kahta peräkkäistä symbolia, - määritetään kutakin näytejonoa kohti signaalin vastaanoton kantataajuussekoituk-5 sessa käytettävän taajuuden virhe kertomalla mainittu vaihekulman keskimääräinen muutos kahden peräkkäisen näytteen välillä ja vastaanotetun signaalin tunnettu symbolinopeus keskenään, - lasketaan kaikkien määritettyjen kantataajuussekoituksessa käytettävän taajuuden virheiden keskiarvo, ja 10. korjataan mainittua signaalin vastaanoton kantataajuussekoituksessa käytettävää taajuutta lasketun virheiden keskiarvon perusteella.

6. Förfarande enligt nägot av patentkraven 2-5, kännetecknat av att dessutom - bildas flera provsträngar genom att ta emot, översampla och decimera ur nämnda signal andelar väsentligen motsvarande en given datasekvens, som är aterkommande och innehäller nämnda referenssekvens som delmängd, 10. bestäms för varje provsträng den genomsnittliga förändringen av fasvinkeln mellan tvä successiva prov, som motsvarar tva successiva symboler av den mottagna signa-len, - bestäms för varje provsträng felet i den frekvens som används vid basfrekvensblandningen av signamottagningen genom att multiplicera nämnda genomsnittliga 15 förändring av fasvinkeln mellan tva successiva prov och den mottagna signalens kända symbolhastighet med varandra, - kalkyleras medeltalet av samtliga definierade fel i den frekvens som används vid basfrekvensblandningen, och - korrigeras ffekvensen som används vid basfrekvensblandningen av signalmottag-20 ningen utgäende frän det kalkylerade medeltalet av felen. : 7. Förfarande enligt patentkrav 5 eller 6, kännetecknat av att de bildade prov- ....: strängama bildar en gmpp, och flera sädana grupper tas emot med givna intervaller, : varvid den frekvens som används vid basfrekvensblandningen av signalmottag- ' . ‘ 25 ningen korrigeras prognosticerande före mottagningen av en given grupp utgäende 1“ frän den felkorrigeringstrend som tidigare mottagna grupper indikerar. • · · • · ·

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä muodostetut näytejonot muodostavat ryhmän, jollaisia ryhmiä vastaanotetaan useita 15 tietyn määräajan välein, jolloin mainittua signaalin vastaanoton kantataajuussekoituksessa käytettävää taajuutta korjataan ennustavasti ennen tietyn ryhmän vastaanottoa perustuen aikaisemmin vastaanotettujen ryhmien ilmaisemaan virheenkorjaus-trendiin.

8. Förfarande enligt patentkrav 7, kännetecknat av att dessutom undersöks i en v.· mängd bildad av flera successiva grupper förändringen av den mottagna signalens • · · v ’ 30 dopplerförskjutning och frekvensen som används vid basfrekvensblandningen av . signalmottagningen korrigeras prognosticerande före mottagning av en given grupp .···. utgäende frän felkorrigeringstrenden for den dopplerförskjutning som indikeras av tidigare mottagna grupper. 35

9. Förfarande enligt patentkrav 7 eller 8, kännetecknat av att dessutom under söks huruvida den vid mottagningen använda anordningen far sin driftspänning ur sin egen ackumulator eller ur en extern strömkälla, varvid antalet provsträngar till-hörande en grupp bestäms enligt resultatet av nämnda undersökning. 22 102338

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä lisäksi tutkitaan useiden peräkkäisten ryhmien muodostamasta joukosta, mikä on vastaan- j : otetun signaalin doppler-siirtymän muutos, ja korjataan mainittua signaalin vastaan- : oton kantataajuussekoituksessa käytettävää taajuutta ennustavasti ennen tietyn ryh- : män vastaanottoa perustuen aikaisemmin vastaanotettujen ryhmien ilmaisemaan « · · .' 25 doppler-siirtymän virheenkorjaustrendiin. » I » • · · 19 102338

10. Förfarande enligt patentkrav 9, kännetecknat av att da undersökningen visar att nämnda anordning som används vid mottagningen far sin driftspänning ur sin egen ackumulator blir antalet provsträngar tillhörande en grupp mindre än da undersökningen anger att nämnda anordning som används vid mottagningen fär sin drift- 5 spänning ur en extern strömkälla.

11. Förfarande enligt patentkrav 9, kännetecknat av att da undersökningen anger att nämnda anordning som används vid mottagningen far sin driftspänning ur sin egen ackumulator blir antalet grupper tillhörande en grupp större än da undersök- 10 nignen anger att nämnda anordning som används vid mottagningen far sin driftspänning ur en extern strömkälla.

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tutkimisen osoittaessa, että mainittu vastaanotossa käytettävä laite saa käyttöjännitteensä omasta akusta, yhteen joukkoon kuuluvien ryhmien määrä määräytyy suuremmaksi kuin tutkimisen osoittaessa, että mainittu vastaanotossa käytettävä laite saa käyttöjännit- 5 teensä ulkoisesta virtalähteestä.

12. Radiovastaanotin, joka käsittää välineet (10, 11, 12, 15) radiotaajuisen signaalin vastaanottamiseksi, alaskonvertoimiseksi ja muuntamiseksi näytejonoksi sekä signaalista muodostetun näytejonon korreloimiseksi ennalta määrätyn mallijakson 10 kanssa, tunnettu siitä, että se käsittää muistin (14) mallijaksojen tallentamiseksi, jotka mallijaksot ovat syntetisoituja näytejonoja, jotka kuvaavat radiovastaanottimen vastetta tunnettuihin tahdistusvirheisiin, jolloin se on järjestetty etsimään mahdollisimman suuri korrelaatio tietyn mallijakson ja vastaanotetusta signaalista muodostetun näytejonon välillä ja käyttämään korrelaatiota tallennettujen mallijaksojen ja 15 vastaanotetusta signaalista muodostetun näytejonon välillä signaalin ilmaisun parantamiseksi. 20 1. Förfarande för att synkronisera en mottagare med en signal vars frekvens och : symbolsynkronisering nämnda mottagare inte exakt känner tili, kännetecknat av att : : - mönstersekvenser lagras som är syntetiserade provsträngar som beskriver mottaga- • rens svar pa kända synkroniseringsfel, : - en möjligast stor korrelation visas mellan en given mönstersekvens och prov- ,'. ·' 25 strängen bildad av den mottagna signalen och • · · '.V. - korrelationen används mellan de lagrade mönstersekvensema och den av den mot- * tagna signalen bildade provsträngen för att förbättra signaldetekteringen. *·*'' 2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att v ! 30 - en visst antal mönstersekvenser bildas, vilka beskriver nämnda mottagares svar pä . decimeringen av en given översamplad och i början och slutet förkortad referenssek- .···. vens pä olika decimeringsställen, varvid varje mönstersekvens detekterar decime- ringspunktens avständ frän en optimal decimeringspunkt, - en första provsträng bildas genom att ta emot och översampla en första andel av 35 nämnda signal, som väsentligen motsvarar nämnda referenssekvens förkortad i början och slutet, - en andra provsträng bildas genom att decimera nämnda första provsträng pa en given första decimeringspunkt, 20 102338 - korrelationen mellan nämnda andra provsträng och alla nämnda mönstersekvenser undersöks, och - nämnda första decimeringspunkt korrigeras med en mängd som motsvarar avstän-det detekterat av den mönstersekvens som bäst korrelerar med nämnda andra prov- 5 sträng tili den optimala decimeringspunkten.

12. Radiomottagare innefattande organ (10, 11, 12, 15) för att ta emot en signal pä radiofrekvens, nedkonvertera och omvandla den tili en provsträng samt korrelera 15 provsträngen bildad av signalen med en förutbestämd mönstersekvens, känneteck-nad av att den innefattar ett minne (14) för att lagra mönstersekvensema, vilka är syntetiserade provsträngar som beskriver radiomottagarens svar pä kända synkroni-seringsfel, varvid den anordnats att söka största möjliga korrelation mellan en given mönstersekvens och provsträngen bildad av en mottagen signal och att använda kor-20 relationen mellan de lagrade mönstersekvensema och provsträngen bildad av den mottagna signalen för att förbättra signaldetekteringen. • · 1 • · · • · · • · · • 1 · • « • · k • i » • · • · « • · • · · • · · • · · · · • ·