FI105437B - Menetelmä langattomassa tietoliikennejärjestelmässä, järjestelmä, lähetin ja vastaanotin - Google Patents

Description

1 105437

Menetelmä langattomassa tietoliikennejärjestelmässä, järjestelmä, lähetin ja vastaanotin

Keksinnön kohteena on menetelmä koodijakomonipääsyteknologiaa 5 käyttävässä langattomassa tietoliikennejärjestelmässä, joka käsittää tietoliikennekeskuksen, lähettimen ja vastaanottimen, jossa menetelmässä määritetään lähettimelle identifiointitunnus ja mainitun lähettimen ja mainitun vastaanottimen väliselle radioyhteyden liikennekanavalle määritetään liikenneka-navatunnus ja jossa menetelmässä lähettimen ja vastaanottimen välisen ra-10 dioyhteyden kanavat erotetaan toisistaan koodisekvenssien avulla. Keksinnön kohteena on myös koodijakomonipääsyteknologiaa käyttävä langaton tietoliikennejärjestelmä, joka käsittää tietoliikennekeskuksen, lähettimen ja vastaanottimen ja jossa järjestelmässä tietoliikennekeskus määrittää lähettimelle identifiointitunnuksen ja joka lähetin määrittää liikennekanavatunnuksen mainitun \ 15 lähettimen ja mainitun vastaanottimen väliselle radioyhteyden liikennekanavalle ja jossa järjestelmässä lähettimen ja vastaanottimen välisen radioyhteyden kanavat on erotettu toisistaan koodisekvenssien avulla. Edelleen keksinnön kohteena ovat järjestelmässä hyödynnettävät lähetin ja vastaanotin.

Langattomissa tietoliikennejärjestelmissä käytetään samanaikaisten 20 mahdollisten käyttäjien määrän maksimoimiseksi ja samalla luotettavan tietoliikenneyhteyden tarjoamiseksi erilaisia monipääsymenetelmiä, joilla radiotien : *'·’ resursseja jaetaan käyttäjille. Näitä ovat mm. FDMA (Frequency Division Mul- tiple Access), TDMA (Time Division Multiple Access) ja CDMA (Code Division Multiple Access). Ns. kolmannen sukupolven matkaviestinjärjestelmissä käy-:··: 25 tetään yleisesti CDMA eli koodijakomonipääsyteknologiaa, joka on hajaspekt- ritekniikkaa hyödyntävä monipääsymenetelmä, jossa kantataajuinen signaali • · moduloidaan koodisekvenssin kanssa ennen kantoaaltomodulointia. Tämän • · · koodisekvenssin avulla eri käyttäjät erotetaan toisistaan. CDMA-teknologian .···, soveltamismahdollisuuksia myös muilla langattoman tiedonsiirron alueilla tut- • · 30 kitaan jatkuvasti.

CDMA-teknologiassa käytetään vain yhtä taajuutta, mutta suurta • · : kaistanleveyttä lähettimen ja vastaanottimen väliseen yksisuuntaiseen tiedon- 4 t siirtoon. Kantataajuisen viestisignaalin kaistanleveyttä kasvatetaan huomatta-j .·; vasti moduloimalla se koodisekvenssin kanssa. Käytetyt koodisekvenssit ovat « 4 « · 35 ns. pseudosatunnaiskohinasekvenssejä eli koodisekvenssit muistuttavat sa-

« * I

/ * 2 105437 tunnaiskohinaa, mutta ovat kuitenkin deterministisiä. Koodisekvenssit ovat myös lähes täysin ortogonaalisia toisiinsa nähden. Signaalin kaistanleveyttä kasvattamalla kohinan, monitie-etenemisen ja muiden käyttäjien tiedonsiirtoyhteyksien aiheuttamia häiriöitä tasoitetaan. Hajaspektritekniikan periaatteiden 5 mukaisesti allokoitu taajuuskanava annetaan kaikkien käyttäjien käyttöön samanaikaisesti ja samalla kontrolloidaan ja rajoitetaan käytettäviä lähetystehoja. Siirrettävä laajakaistainen signaali muistuttaa taustakohinaa, mutta oikean koodisekvenssin tietävä vastaanotin pystyy löytämään taustakohinasta sille tarkoitetun signaalin, josta alkuperäinen viesti saadaan selville demoduloimal- 10 la.

Jotta lähetin ja vastaanotin pystyvät kommunikoimaan keskenään, on molempien tiedettävä yhteydellä käytettävä koodisekvenssi. Koodisekvenssit luodaan ns. koodimaskeista eli tiettyjen sääntöjen mukaan määräytyvistä pitkistä binääriluvuista. Koodimaskeja käsitellään määrättyjä algoritmeja ; \ 15 noudattavilla loogisilla operaattoreilla, jolloin tulokseksi saadaan jaksollinen koodisekvenssi. Koska käytettävien koodisekvenssien määrä on rajallinen ja koska lähettimien peltoalueet eli solut menevät osittain päällekkäin, on samoja koodisekvenssejä käyttävien lähettimien sijaittava riittävän kaukana toisistaan. Kukin lähetin kommunikoi oman solunsa alueella vastaanottimien 20 kanssa käyttäen CDMA-järjestelmän mukaisia liikennekanavia, joille kullekin liikennekanavalle määritetään koodimaskin perusteella oma koodisekvenssi. Käytettävä koodisekvenssi viestitetään vastaanottimelle synkronointikanavien välityksellä. Edellä kuvattu menettely vaikeuttaa optimaalista verkkosuunnittelu': lua, sillä suunnittelussa on otettava huomioon mm. solukoko, käytettävä lähe- ·:«·· 25 tysteho, koodisekvenssien lukumäärä, erilaisten palveluiden lukumäärä, soluk- ;y. koverkon alueellinen kattavuus ja solujen päällekkäisyys.

• · .·:% Erityisesti edellä kuvattu menettely hankaloittaa verkonhallintaa ti lanteessa, jossa olisi hyödyllistä käyttää liikkuvaa lähetintä paikallisten palve- .···. lujen tarjoamiseen. Tulevaisuuden langattomissa tietoliikenneverkoissa, kuten • · 30 matkaviestinverkoissa, tarve paikallisten palvelujen tarjoamiseen kasvaa; esi- *.**’ merkiksi suureen paikalliseen yleisötapahtumaan liittyviä asiakaspalveluita • · · halutaan tarjota paikallisesti yleisen matkaviestinverkon välityksellä. Tällöin liikkuva tukiasema luo useimmissa tapauksissa päällekkäisen solun jo ole-massa olevan kiinteän solun kanssa, jolloin verkonhallinta ja solunvaihto- eli ( « « « 35 handover-päätökset vaikeutuvat. Edelleen tunnettu tapa määrittää koodisek- 3 105437 venssit hidastaa verkon pystyttämistä uusille alueille, sillä käytettävät koodi-maskit ja siten myös koodisekvenssit on suunniteltava tarkkaan, ettei synny päällekkäisyyksiä jo olemassaolevien lähialueen koodisekvenssien kanssa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on luoda menetelmä, jonka avulla 5 lähetin, lähettimen ja vastaanottimen välinen liikennekanava sekä näiden avulla määritettävä koodimaski määritetään yksilöllisesti. Edelleen keksinnön tarkoituksena on luoda menetelmää hyödyntävä tietoliikennejärjestelmä, jossa edellä kuvatut haitat vältetään.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että 10 radioyhteyden kanavilla käytettävät koodisekvenssit määritetään lä hettimen ja vastaanottimen sijaintitietojen perusteella.

Keksinnön mukaiselle langattomalle tietoliikennejärjestelmälle on tunnusomaista se, että radioyhteyden kanavilla käytettävät koodisekvenssit on määritetty lä-15 hettimen ja vastaanottimen sijaintitietojen perusteella.

Keksinnön mukaiselle lähettimelle on tunnusomaista se, että lähetin on järjestetty määrittämään oma sijaintinsa ja että lähetin on järjestetty vastaanottamaan vastaanottimen sijaintitiedot ja että 20 lähetin on järjestetty määrittämään lähettimen ja vastaanottimen väli sen radioyhteyden koodisekvenssi lähettimen ja vastaanottimen sijaintitietojen • « : perusteella.

Y · j Keksinnön mukaiselle vastaanottimelle on tunnusomaista se, että •'T: vastaanotin on järjestetty määrittämään oma sijaintinsa ja että ·:··: 25 vastaanotin on järjestetty lähettämään sijaintitietonsa lähettimelle.

:V: Keksinnön olennainen ajatus on, että tietoliikennejärjestelmään kuu- • · luvien laitteiden tiedonsiirtoparametreja määritetään laitteiden sijainnin perus-teeIla. Edelleen keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon ajatuksena on, .·*·. että näiden tiedonsiirtoparametrien avulla määritetään koodijakomonipääsy- .·♦·. 30 teknologian mukainen pitkäkoodimaski. Vielä keksinnön erään edullisen so- /** vellutusmuodon ajatuksena on, että laitteiden sijainnin määritykseen käyte- <·· : tään satelliittipaikannusta.

• t«

Keksinnön etuna on, että keksinnön mukainen menetelmä helpottaa • verkonhallintaa ja verkkosuunnittelua erityisesti tilanteessa, jossa tukiasema- • « c · 35 järjestelmään halutaan liittää liikkuvia tai väliaikaisia tukiasemia. Vielä keksin- r / · • · · \ 4 105437 nön eräänä etuna on, että keksinnön mukainen menetelmä luo kullekin lähettimen ja vastaanottimen väliselle yhteydelle erilaisen pitkäkoodimaskin, jolloin myös yhteydellä käytettävä koodisekvenssi on yksilöllinen. Edelleen keksinnön etuna on, että keksinnön mukaista menetelmää hyödyntäen voidaan 5 verkko tai sen alueellisia osia pystyttää nopeasti.

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten samalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää pelkistettynä lohkokaaviona erästä matkaviestinjärjestelmän rakennetta 10 kuvio 2 esittää pelkistettynä lohkokaaviona IS-95-järjestelmän mu kaista CDMA-myötäkanavan koodikanavarakennetta kuvio 3 esittää pitkäkoodimaskin yleistä bittiformaattia IS-95-järjes- telmässä kuvio 4 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista 15 tietoliikennekeskuksen suorittamaa lähettimen identifiointitunnuksen määritystä esimerkinomaisena vuokaaviona kuvio 5 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista lähettimen suorittamaa lähettimen ja vastaanottimen välisen radiotien liikenne-kanavan identifiointitunnuksen määritystä esimerkinomaisena vuokaaviona.

20 Kuviossa 1 on esitetty erään keksinnössä hyödynnettävän rhatka- viestinverkon yleistä rakennetta. Matkaviestimet (MS1-MS4, Mobile Station) • » : ovat radioteitse yhteydessä tukiasemiin (BS1-BS4, Base Station). Tukiasemat 1 . .

BS1-BS4 ovat puolestaan yhteydessä matkaviestinkeskukseen (MTSO, Mo-bile Telephone Switching Office) yleensä langallisen yhteyden välityksellä, 25 mutta yhteys voi olla myös langaton. Matkaviestinkeskus on puolestaan yhte-ydessä paikallisen puhelinvaihteen (LE, Local Exchange) kautta kiinteään pu- • · helinverkkoon (ei esitetty). Matkaviestinverkon yleinen rakenne on alan ammattimiehelle tuttu, eikä sen tarkempi selostus ole tässä yhteydessä tarpeen.

.···. Keksintöä selostetaan esimerkinomaisesti seuraavassa tarkemmin • « .·*·. 30 kuvioiden 2 ja 3 pohjalta viitaten matkaviestinverkoissa käytettyyn CDMA- järjestelmään (IS-95). On selvää, että keksintö ei ole rajattu pelkästään mat-? kaviestinverkkoihin, vaan keksintöä voidaan soveltaa missä tahansa langatto- H( \massa tietoliikennejärjestelmässä oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

• Kyseisessä järjestelmässä yhdellä CDMA-myötäkanavalla (Forward « I « i ;···. 35 CDMA Channel) signaloidaan yhdeltä tukiasemalta useille matkaviestimille.

/ 4 5 105437

Yksi CDMA-myötäkanava käsittää 64 koodikanavaa, joista tyypillisen järjestelyn mukaan koodikanava W0 on varattu pilottikanavaksi (Pilot channel) ja W32 synkronointikanavaksi (Synchronization channel), koodikanavat - W7on varattu hakukanaviksi (Wp> Paging ch) ja loput 55 koodikanavaa (Wn, Forward 5 traffic channel) voidaan käyttää liikennöintikanaviksi. Pilottikanavalla lähetetään jatkuvasti moduloimatonta, loogista 0-dataa, jota matkaviestimet käyttävät ajoituksen ja oikean demodulaatiovaihereferenssin löytämiseen. Muiden koodikanavien data kanavakoodataan konvoluutioenkooderissa (CE, Convolution Encoder) redundanssin lisäämiseksi. Näiden koodikanavien konvoluutio-10 enkooderille CE tulevan datan nopeus voi vaihdella 1,2 - 9,6 kbps, minkä vuoksi konvoluutioenkooderilta CE tuleva data viedään symbolin toistolohkolle (SR, Symbol Repetition), joka huolehtii erinopeuksisten kanavien saattamisesta määrätylle nopeudelle ennen lohkolomitusta (Bl, Block Interleaving). Synkronointikanavalla tämä nopeus on 4,8 kbps ja liikennöinti- ja hakukana-15 villa 19,2 kbps. Lohkolomituksella Bl ehkäistään useiden peräkkäisten purske-virheiden osumista samalle kanavalle. Liikenne- ja hakukanavien signaalit salataan suorittamalla sekoittimessa (DS, Data Scrambling) kullekin lomitetulle signaalille modulo-2-summaus ns. pitkän koodin kanssa. Tämä pitkä koodi on jaksollinen koodisekvenssi, joka luodaan 42-bittisestä, kullekin tukiasemalle ja 20 koodi- sekä hakukanavalle ominaisesta pitkäkoodimaskista. Pitkäkoodigene-raattori (LCG, Long Code Generator) luo pitkäkoodimaskista 1,2288 MHz taa-: juudella jaksollista pseudosatunnaiskohinasekvenssiä (PN-sekvenssi), josta ensimmäinen jakajapiiri (Dec1, Decimator) syöttää joka 64. bitin sekoittimeen. v : Liikennöintikanavilla toisen jakajapiirin Dec2 tahdistamana syötetään mul- '.**·: 25 tiplekserissä mux lähettävään signaaliin tehonsäätöbittejä matkaviestimen te- :Y: honohjausta varten. Jokaisen koodikanavan signaali saatetaan ortogonaali- seksi toisiin signaaleihin nähden kertomalla kukin signaali omalla Walsh-funktiollaan. Tämän jälkeen signaalien spektriä levitetään (QS, Quadrature .···. Spreading) edelleen kertomalla signaali edellä mainitun PN-sekvenssin kvad- • · · .···. 30 ratuurivaiheilla (I- ja Q-signaalit). Kantataajuussuodatuksen (BBF, Baseband /·* Filtering) jälkeen CDMA-myötäkanavalla summataan kantoaaltomoduloidut • · · ·';; ·* BPSK-komponentit (Binary Phase Shift Keying), jotta saadaan lähetettäväksi sopivaa QPSK-moduloitua (Quadrature Phase Shift Keying) signaalia.

: Keksinnön edullinen toteutusmuoto liittyy edellä kuvattujen pitkäkoo- ·♦* · 35 dimaskien määrittelyyn tukiaseman sijainnin perusteella ja kullekin koodikana- ·»» s · \ e 105437 valle muodostuvan pitkän koodin määritykseen matkaviestimen sijainnin perusteella. Kuviossa 3 on esitetty yleinen pitkäkoodimaskin formaatti IS-95-järjestelmässä. Pilot-PN-kenttä käsittää 9 bittiä, joilla kuvataan CDMA-myötäkanavan PN-sekvenssin offset-arvoa. Base-ID-kenttään sijoitetaan 16-5 bittinen tukiaseman identifiointitunnus. Käytettävät haku- ja liikennekanavat määritellään omissa 3- ja 5-bittisissä kentissään (PCN, Paging Channel Number, TCN, Traffic Channel Number). Loput 9 bittiä on varattu pitkäkoodimaskin otsikkokentälle (Header).

Seuraavassa keksinnön toteutusta selostetaan tarkemmin kuvion 4 10 pohjalta. Kuvion 4 lohkokaaviossa kuvataan matkaviestinkeskuksen MTSO toimintaa keksinnön erään edullisen toteutusmuodon mukaan suoritettavassa tukiaseman BS identifiointitunnuksen Base-ID määrittelyssä. Keksinnön edullisen toteutusmuodon mukaan matkaviestinkeskus MTSO ylläpitää tietokantaa tukiasemille BS määritetyistä identifiontitiedoista. Pyrkiessään liittymään mat-15 kaviestinverkkoon tukiasema BS lähettää matkaviestinkeskukselle MTSO ky-selyviestin, joka käsittää myös tiedon siitä, onko kyseessä kiinteä vai liikkuva tukiasema. Identifiointitietojen määrittely tapahtuu aluksi jakamalla tukiasemat kiinteisiin ja liikkuviin tukiasemiin, jonka perusteella identifiointitunnuksen Base-ID ensimmäiseksi bitiksi (MSB) määritetään vastaavasti 1 tai 0. Määrittely 20 etenee tukiasemien maantieteellisen sijainnin perusteella siten, että kiinteille tukiasemille identifiontitunnus Base-ID määritetään pysyvästi tukiaseman si- · : V jaintikoordinaattien perusteella. Liikkuville tukiasemille tunnus määritetään tu- kiaseman sijaintikoordinaattien perusteella sillä hetkellä, jolloin tukiasema liit-tyy verkkoon. Tämä liikkuvan tukiaseman identifiointitunnus voidaan resetoida ;··: 25 tarvittaessa. Paikannusjärjestelmän epätarkkuudesta johtuen kaksi lähekkäin olevaa tukiasemaa BS1 ja BS2 saattaa ilmoittaa matkaviestinkeskukselle • · :*:*· MTSO samat sijaintitiedot, mistä johtuen kullekin sijaintitiedoille on oltava yksi ensisijainen ja useita toissijaisia identifiointitunnuksia. Tukiasema BS ilmoittaa .···. sijaintikoordinaattinsa matkaviestinkeskukselle MTSO, joka vastaanotettujen .···. 30 sijaintitietojen perusteella tarkistaa tietokannasta, onko kyseiselle alueelle en- sisijaisesti muodostuva tukiaseman identifiointitunnus vapaana. Matkaviestin- ?·** : keskus MTSO allokoi vapaana olevan ensisijaisen identifiointitunnuksen tuki-

• I I

asemalle. Ensisijaisen identifiointitunnuksen ollessa jo varattuna, allokoidaan » • tukiasemalle BS jokin vapaana oleva toissijainen identifiointitunnus. Edellä ku- • · · a 35 vattu menettely sopii siis sekä kiinteästi asennetuille että liikkuville tukiasemil- t • · · / * 7 105437 le. Käytännössä kiinteän matkaviestinverkon tukiasemat saavat käyttöönsä alueelle ensisijaisesti tarkoitetun identifiointitunnuksen ja liikkuville tukiasemille määritetään jokin toissijaisista identifiointitunnuksista.

Edelleen kullekin tukiaseman BS ja matkaviestimen MS väliselle lii-5 kennekanavalle muotoutuva pitkäkoodimaski määrittyy käytettävän kanavan identifiointitunnuksen perusteella. Seuraavassa kuvion 5 mukaisen lohkokaavion pohjalta selostetaan tukiaseman BS suorittamaa liikennekanavan identifiointitunnuksen määrittämistä. Keksinnön edullisen toteutusmuodon mukaan tukiasema BS allokoi yhteydelle liikennekanavan (TCN) matkaviestimen MS 10 sijainnin perusteella. Tämä voi tapahtua esimerkiksi siten, että tukiasema BS ylläpitää tietokantaa, jossa on määritettynä tukiaseman peittoalue eli solu si-jaintikoordinaattien mukaan sekä kyseinen solu jaettuna liikennekanavien määrän mukaisiin osa-alueisiin, joille kullekin osa-alueelle on määritetty ensisijainen liikennekanava TCN. Matkaviestimen MS muodostaessa yhteyttä tuki-15 asemaan BS, matkaviestin MS lähettää samalla sijaintikoordinaattinsa tukiasemalle BS. Tukiasema BS määrittää sijaintikoordinaatteja vastaavan liikennekanavan TCN ja tarkistaa tietokannasta, onko matkaviestimen sijaintikoordi-naatit käsittävän solun osa-alueen ensisijainen liikennekanava vapaana. Vapaana oleva ensisijainen liikennekanava allokoidaan matkaviestimelle MS ja 20 samalla liitetään liikennekanavan tunnus TCN yhteydellä käytettävään pitkä-koodimaskiin. Mikäli ensisijainen liikennekanava ei ole vapaana, pyrkii tuki- » : asema BS allokoimaan matkaviestimelle MS liikennekanavan, joka ensisijai- • « •Y·: sesti kuuluu mahdollisimman lähellä matkaviestintä MS olevalle solun osa- •«· v ·’ alueelle.

:“i 25 Keksinnön edullisen toteutusmuodon mukaan matkaviestinkeskuk- : V: sen MTSO, tukiaseman BS ja matkaviestimen MS implementointi vastaa kek- sinnön toteutukseen vaadittavia muutoksia lukuunottamatta muilta osin nor- maalia, alan ammattimiehelle sinänsä tuttua toteutusta. Näin ollen on itsestään selvää, että sekä tukiasema BS että matkaviestin MS käsittävät esimerkiksi lä- .···. 30 hetin-vastaanotinyksikön viestien välittämiseksi radioteitse toisilleen, muistia /** tietojen tallentamiseksi sekä mikroprosessorin tietojen käsittelemiseksi.

• · · : ! * Liikkuva, väliaikainen tukiasema muodostaa yleensä päällekkäisen solun kiinteiden tukiasemien muodostaman solukkoverkon kanssa. Tästä ei ole haittaa, koska tukiaseman identifiointitunnus poikkeaa kiinteiden tukiase- : ; 35 mien tunnuksista ja siten muodostuva pitkäkoodimaski on myös kullekin liikku- «· » / * 8 105437 valle tukiasemalle ominainen. Verkonhallinnan kannalta saattaisi muodostua ongelma siitä, kumpaan päällekkäisistä soluista matkaviestin liittyy. Yleensä liikkuva tukiasema tarjoaa jotain erityispalvelua, esim. liittyen paikalliseen yleisötapahtumaan. Jos matkaviestin pyytää verkolta tätä erityispalvelua, liitetään 5 pyyntöviestiin palvelulle ominainen palvelutunniste, jolloin matkaviestinkeskus osaa ohjata matkaviestimen oikean tukiaseman piiriin palvelutunnisteen perusteella. Yleisten verkkopalvelujen ollessa kyseessä tapahtuu solun vaihto eli handover-operaatio tunnettujen handover-algoritmien mukaan.

Keksinnön eräs sovellutus onkin edellä kuvattujen erityispalveluiden 10 välitys broadcast-tyyppisinä viesteinä, jotka sopivat hyvin viranomais- tai yrityskäyttöön. Tällöin kunkin solun alueella, jossa kyseistä palvelua halutaan tarjota, varataan yksi liikennekanava broadcast-kanavaksi, jolla palveluviestejä välitetään käyttäen yhtä ainoaa koodisekvenssiä. Matkaviestimen muistiin on edullisesti talletettu kullakin alueella käytössä oleva koodisekvenssi. Tällöin 15 matkaviestin, joka haluaa käyttää tai on valtuutettu käyttämään kyseistä palvelua, osaa sljaintitietojensa perusteella valita oikean koodisekvenssin käytettäväksi broadcast-viestien vastaanottoon ja virittyy oikean kanavan kuunteluun.

Keksinnön mukainen sijainnin määritys tehdään keksinnön edullisen 20 toteutusmuodon mukaan käyttäen satelliittipaikannusta. Kolmannen sukupolven matkaviestimiä suunniteltaessa on tullut esille myös ajatus satelliittipai-kannusvastaanottimen integroimisesta matkaviestimeen. Keksinnön edullisen toteutusmuodon mukaan vastaavanlainen satelliittipaikannusvastaanotin integroidaan myös tukiasemaan. Eräs pisimmälle kehitetty satelliittipaikannusjär-25 jestelmä tunnetaan nimellä Global Positioning System (GPS). Seuraavassa :Y: kuvataan lyhyesti GPS-järjestelmän toimintaa. Satelliittipaikannusjärjestelmän toteutustapa ei kuitenkaan ole keksinnön toiminnan kannalta relevanttia, joten sitä ei ole tarpeen kuvata tässä yhteydessä tarkemmin. Alan ammattimiehelle .*··. on selvää, että paikannukseen voidaan käyttää myös mitä tahansa muuta sa- .·»·. 30 telliittipaikannusjärjestelmää kuin GPS:ää.

GPS on Yhdysvaltain puolustusministeriön operoima satelliittipaikan- ‘ · nusjärjestelmä, joka käsittää 24 maata kiertävää satelliittia. Satelliittien kierto- radat ja sijainnit kiertoradalla on suunniteltu siten, että satelliittipaikannusvas- : taanotin pystyy missä tahansa vastaanottamaan signaalia vähintäin viidestä •«« 35 satelliitista samanaikaisesti. Koska sijainnin tarkka määritys edellyttää neljän » / ' • · m 9 105437 ulottuvuuden (3 dimensiota ja aika) mittaamista, sijainnin laskemiseen käytetään neljän eri satelliitin signaalia. GPS-järjestelmän satelliitit lähettävät signaalia kahdella eri taajuudella, siviilikäyttöön tarkoitetulla L1-taajuudella n.

1,57 GHz ja militäärikäyttöön tarkoitetulla L2-taajuudella n. 1,23 GHz. Näiden 5 signaalien mukana lähetetään kahta binääristä ajoituskoodia, C/A-koodia (Coarse/Acquisition) vain L1-taajuudella ja P-koodia (Precise) sekä L1- että L2-taajuudella. Näitä ajoituskoodeja analysoimalla pystytään paikannusvas-taanottimen sijainti määrittämään vastaanottimen tasosta riippuen 1-100 metrin tarkkuudella. Tarkempaan mittaukseen päästään tekemällä ensin analyysi 10 ajoituskoodeista, jonka jälkeen ajoituskoodit suodatetaan pois signaalista ja määritetään signaaliin syntynyt vaiheen Doppler-siirtymä. Tällainen mittaus on hidas suorittaa (5 - 45 min), mutta sillä päästään tarkkuudessa millimetriluok-kaan. Mittaus voidaan suorittaa myös nopeasti käyttämällä hyväksi maanpäällisiä referenssitukiasemia, joiden tarkka sijainti on tiedossa. Tällöin muutaman 15 sekunnin mittauksella saadaan sijainti määritettyä 2 cm - 1 m tarkkuudella, riippuen etäisyydestä referenssitukiasemaan. Edellä esitetyt lukuarvot kuvaavat tämän hetkistä GPS-tekniikan tasoa, mutta on selvää, että järjestelmän suorituskyky paranee tulevaisuudessa sekä mittaustarkkuuden että mittaus-nopeuden suhteen.

20 Keksinnön mukainen järjestelmä helpottaa verkonhallintaa ja verkko- suunnittelua erityisesti tilanteessa, jossa tukiasemajärjestelmään halutaan liit- · : tää liikkuvia tai väliaikaisia tukiasemia. Keksinnön mukainen menettely takaa • · Y·: kullekin yhteydelle erilaisen pitkäkoodimaskin ja sitä kautta erilaisen PN-k- • < « v ·' venssin. Tarvittaessa pitkäkoodimaskeissa voidaan käyttää samoja tukiase- 25 man identifiointitunnuksia, kunhan kahden samaa identifiointitunnusta käyttä-vän tukiaseman välinen etäisyys on riittävän pitkä eli vähintäin kaksi kertaa :T; solun halkaisija. Pitkäkoodimaskissa käyttävät tukiaseman identifiointitunnuk set eivät tarvitse olla samoja kuin mitä matkaviestinkeskus käyttää tukiasemi-en hallintaa hoitaessaan. On myös huomattava, että tukiaseman ei tarvitse • · « .·*·, 30 välttämättä olla maanpäällinen tukiasema, vaan järjestelmässä voidaan so- , ’·* veltaa myös satelliittitukiasemia.

• · · ; Keksinnön mukaista järjestelmää hyödyntäen voidaan verkko tai sen

< V

alueellisia osia pystyttää nopeasti. Tästä syystä keksinnön mukainen tietolii-i ;'; kenneverkko sopii erityisen hyvin sotilas- tai viranomaiskäyttöön.

: ‘: 35 Keksinnön toteutus ei ole sidottu pelkästään IS-95-standardin mukai- (Il / · 10 105437 seen CDMA-järjestelmään. Keksintö voidaan toteuttaa myös erilaisissa laajakaistaisissa koodijakomonipääsy- eli WCDMA-järjestelmissä. Nämä WCDMA-järjestelmät poikkeavat jonkin verran toteutukseltaan IS-95-järjestelmästä, mutta esimerkiksi pitkäkoodimaskin muodostaminen ja siitä generoitavat koo-5 disekvenssit tapahtuu periaatteessa samalla tavalla. Siten keksintö on toteutettavissa myös VVCDMA-järjestelmissä.

Keksintö voidaan toteuttaa myös ns. MC-CDMA-järjestelmässä (Multi-Carrier Code Division Multiple Access), jossa OFDM-pohjaiseen (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) monikantoaaltomodulaatioon 10 yhdistetään CDMA-tyyppinen spektrin levitys ja kanavamääritys koodisek-venssien perusteella. MC-CDMA-järjestelmässä välitettävät signaalit jaetaan alikantoaalloille suorittamalla signaalille nopea Fourier-muunnos (FFT, Fast Fourier Transform). Kullekin alikantoaallolle määritetään vakioaikainen vaihe-siirtymä, jonka pituus määräytyy CDMA-tyyppisesti generoitavien koodisek-15 venssien perusteella. Viime aikoina on tutkittu paljon MC-CDMA-järjestelmän sopivuutta esim. langattomiin lähiverkkoihin (WLAN, Wireless Local Area Network), joihin keksintöä voidaan myös soveltaa.

Esimerkit, kuviot ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Alan ammattimiehelle on selvää, että kek-20 sinnön yksityiskohtainen toteutus voidaan tehdä monella eri tavoin oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

• · • · · • · · » · • · · • 1 4 4 9 4 • ·· · • · ♦ « ·»· ··· • · • ♦ · • · • · · • · · « « · « · f f · • « « 4 9 • · « • « 1 fl · « * · • t • « 1

Claims (20)

11 105437

1. Menetelmä koodijakomonipääsyteknologiaa käyttävässä langattomassa tietoliikennejärjestelmässä, joka käsittää tietoliikennekeskuksen, tuki-5 aseman ja langattoman päätelaitteen, jossa menetelmässä määritetään tukiasemalle identifiointitunnus ja mainitun tukiaseman ja mainitun langattoman päätelaitteen väliselle radioyhteyden liikennekanavalle määritetään liikenne-kanavatunnus ja jossa menetelmässä tukiaseman ja langattoman päätelaitteen välisen radioyhteyden kanavat erotetaan toisistaan koodisekvenssien 10 avulla, tunnettu siitä, että tukiaseman identifiointitunnus määritetään tukiaseman sijainnin perusteella ja radioyhteyden kanavilla käytettävät koodisekvenssit määritetään tukiaseman ja langattoman päätelaitteen sijaintitietojen perusteella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tukiaseman ja langattoman päätelaitteen välisen radioyhteyden lii-kennekanavatunnus määritetään langattoman päätelaitteen sijainnin perusteella.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tukiaseman identifiointitunnus ja tukiaseman ja langattoman pääte-laitteen välisen radioyhteyden liikennekanavatunnus sijoitetaan osaksi pitkä-koodimaskia.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että · « ainakin yhtä liikennekanavaa käytetään broadcast-kanavana, jolloin tukiaseman ja kaikkien päätelaitteiden välisellä radioyhteydellä käytetään sa- ... maa liikennekanavatunnusta. • · • * lii 30 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, • · *:** että :,· * langaton päätelaite määrittää sijaintinsa perusteella broadcast-kana- !.,ί valla käytettävän koodisekvenssin. « : 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tun- * i « . 35 n e 11 u siitä, että • < · 12 105437 radioyhteydellä käytetään laajakaistaista koodijakomonipääsytekno-logiaa (WCDMA).

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 5 radioyhteydellä käytetään OFDM-pohjaista (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) monikantoaalto-koodijakomonipääsyteknologiaa (MC-CDMA).

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 10 tukiaseman ja langattoman päätelaitteen sijaintitiedot saadaan satel liittipaikannusjärjestelmän, kuten GPS-järjestelmän kautta.

9. Koodijakomonipääsyteknologiaa käyttävä langaton tietoliikennejärjestelmä, joka käsittää tietoliikennekeskuksen, tukiaseman ja langattoman päätelaitteen ja jossa järjestelmässä tietoliikennekeskus on järjestetty määrit- 15 tämään tukiasemalle identifiointitunnuksen ja joka tukiasema on järjestetty määrittämään liikennekanavatunnuksen mainitun tukiaseman ja mainitun langattoman päätelaitteen väliselle radioyhteyden liikennekanavalle ja jossa järjestelmässä tukiaseman ja langattoman päätelaitteen välisen radioyhteyden kanavat on erotettu toisistaan koodisekvenssien avulla, tunnettu siitä, että 20 tukiaseman identifiointitunnus on määritetty tukiaseman sijainnin pe rusteella ja radioyhteyden kanavilla käytettävät koodisekvenssit on määritetty tu-. ' ·': kiaseman ja langattoman päätelaitteen sijaintitietojen perusteella. * a

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen tietoliikennejärjestelmä, tun- • « 25 nettu siitä, että * * * tukiaseman ja langattoman päätelaitteen välisen radioyhteyden lii- • * ..... kennekanavatunnus on määritetty langattoman päätelaitteen sijainnin perus teella. I · · * 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen tietoliikennejärjestelmä, ... 30 tunnettu siitä, että • · ’»f tukiaseman identifiointitunnus ja tukiaseman ja langattoman pääte laitteen välisen radioyhteyden liikennekanavatunnus on sijoitettu osaksi pitkä-: koodimaskia. : 12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen tietoliikennejärjestelmä, « I < 35 tunnettu siitä,että a a * a · · • · · · « « · i 13 105437 ainakin yksi liikennekanava on määritetty broadcast-kanavaksi, jolla kanavalla tukiaseman ja kaikkien päätelaitteiden välisen radioyhteyden liiken-nekanavatunnus on määritetty samaksi.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen tietoliikennejärjestelmä, 5 tunnettu siitä, että langaton päätelaite on järjestetty määrittämään sijaintinsa perusteella broadcast-kanavalla käytettävän koodisekvenssin.

14. Jonkin patenttivaatimuksen 9-13 mukainen tietoliikennejärjestelmä, tunnettu siitä, että 10 radioyhteydellä on järjestetty käytettäväksi laajakaistaista koodijako- monipääsyteknologiaa (WCDMA).

15. Jonkin patenttivaatimuksen 9-13 mukainen tietoliikennejärjestelmä, tunnettu siitä, että radioyhteydellä on järjestetty käytettäväksi OFDM-pohjaista moni-15 kantoaalto koodijakomonipääsyteknologiaa (MC-CDMA).

16. Jonkin patenttivaatimuksen 9-15 mukainen tietoliikennejärjestelmä, tunnettu siitä, että tukiaseman ja langattoman päätelaitteen sijaintitiedot on järjestetty saatavaksi satelliittipaikannusjärjestelmän, kuten GPS-järjestelmän, kautta.

17. Koodijakomonipääsyteknologiaa käyttävä tukiasema, kuten mat kaviestinverkon tukiasema, joka on järjestetty määrittämään liikennekanava-tunnus tukiaseman ja langattoman päätelaitteen väliselle radioyhteyden liiken-nekanavalle ja joka tukiasema on järjestetty erottamaan langattomat pääte- • I : laitteet toisistaan koodisekvenssien avulla, t u n n e 11 u siitä, että

4 I ’ ' I I . : \ 25 tukiasema on järjestetty määrittämään oma sijaintinsa, « tukiasema on jäljestetty vastaanottamaan tukiaseman identifiointi- * · tunnus, joka on määritetty tukiaseman sijainnin perusteella, • · · ,:;*a tukiasema on järjestetty vastaanottamaan langattoman päätelaitteen • · · * sijaintitiedot ja ... 30 tukiasema on jäljestetty määrittämään tukiaseman ja langattoman • · päätelaitteen välisen radioyhteyden koodisekvenssi tukiaseman ja langatto- • 9 man päätelaitteen sijaintitietojen perusteella. : 18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen tukiasema, tunnettu siitä, että * « « : '.a 35 tukiasema on järjestetty käyttämään laajakaistaista koodijakomoni- f · · Ml * • I · f * i 14 105437 pääsyteknologiaa (WCDMA).

19. Patenttivaatimuksen 17 mukainen tukiasema, tunnettu siitä, että tukiasema on järjestetty käyttämään OFDM-pohjaista monikantoaal-5 to- koodijakomonipääsyteknologiaa (MC-CDMA).

20. Jonkin patenttivaatimuksen 17-19 mukainen tukiasema, tunnettu siitä, että tukiasema on järjestetty määrittämään sijaintitietonsa satelliittipaikannusjärjestelmän, kuten GPS-järjestelmän, kautta. \ \ * · * • · • m « · · • · · • · • ♦ · • · « • · · • · « • · • · • · · • · · • · • » ♦ < « • f · • « • · « · O / 105437