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BEREICH DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Modulations- und Demodulationsverfahren
sowie den Überträger und
Empfänger,
welche es ermöglichen, Daten
mittels jeglicher Übertragungseinrichtungen
zu übertragen
und zu empfangen, insbesondere wenn es erforderlich oder gewünscht ist,
Spreizspektrum-Techniken zu verwenden.
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STAND DER
TECHNIK
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Das
Spreizspektrum-Konzept wurde aufgrund seiner Immunitätsmerkmale
gegenüber
Rauschen und Interferenz zur Verwendung in Militärkommunikationen entwickelt.
Sein Prinzip beruht auf der Verwendung bestimmter binärer Sequenzen
mit bestimmten Merkmalen, welche ähnlich dem Rauschen sind und
welche jedoch ein Empfänger,
welcher diese Sequenz kennt, als ein Signal feststellen kann. In gleicher
Weise ist die Komprimierung von Impulsen mit Hilfe von binären Sequenzen
auch bei Radar-, Sonar- und
Echogramm-Anwendungen nützlich,
da sie eine bessere Auflösung
der festgestellten Objekte erlaubt. In den letzten Jahren wurde
jedoch ihre Verwendung bei Weltraumeinsätzen und zivilen Kommunikationen
weit verbreitet, wie Mobilfunk, DS-CDMA (Direct Sequence Code-Division
Multiple-Access), Funktelefon-Zugangsschleifen, Internetzugang, drahtlose
lokale Netze, Tiefraum-Kommunikationen, etc.
Alle davonbasieren auf digitaler Modulation mit Hilfe der Verwendung
von Sequenzen, welche für diese
Art von Anwendungen geeignet sind, aufgrund ihrer Autokorrela tions-
und Kreuzkorrelationsmerkmale. Daher begannen internationale Organisationen (IEEE,
UIT, etc.), Modulationssysteme zu normalisieren und zu standardisieren,
was die Verwendung von bestimmten Sequenzen zur Modulation der übertragenen
Binärdaten
erleichtert und so charakteristische Merkmale erhalten, was es ermöglicht,
unter anderem bestimmte Frequenzen zu verwenden, welche für industrielle,
wissenschaftliche und medizinische Anwendungen (ISM-Bänder) reserviert
sind und deren Verwendung und Ausnützung keine Art administrativer
Lizenz erfordern. Das Erfordernis, so viel wie möglich Information mit der gleichen
Bandbreite zu versenden, brachte die Telekommunikationsindustrie
dazu, kommerzielle Anwendungen zu entwickeln, welche den IEEE 802.11-Standard
für die Übertragung
von Information durch Funk in lokalen Netzen verwenden, wodurch
zunehmend höhere
Geschwindigkeiten mit Hilfe der Verwendung von binären Sequenzen
erhalten werden, wie der 11-Bit-Barker (um einen Verarbeitungsgewinn
bzw. eine solche Verstärkung
von im Minimum 10,4 dB zu erhalten) oder 5-Bit-Walsh und verschiedene
Modulationstechniken (BPSK, QPSK, MBOK, QMBOK, etc.), was es ermöglicht; Übertragungsgeschwindigkeiten
von bis zu 11 Mbps zu erhalten. Dieser Standard macht es möglich, innerhalb
drei Frequenzbändern
mit einer Null-zu-Null-Bandbreite und 22 MHz in dem sogenannten
2,4 GHz-Band zu arbeiten.
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In
gleicher Weise werden zuverlässige Übertragungsmethoden
für die
sogenannten Tiefraum-Kommunikationen zwischen Raumschiffen und den
Erdbasen benötigt,
welche einen großen Verarbeitungsgewinn
ermöglichen,
infolge des Erfordernisses, die Emissionsleistung der Übertragungseinrichtung
des Schiffes zu begrenzen und infolge des verminderten Signal-/Rausch-Verhältnisses
dieser Signale, wenn sie empfangen werden.
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Bei
den vorliegenden Anwendungen (1) bestimmt
die Länge
der Kodierungssequenz (Barker, PN, Walsh, etc...) sowohl den Verarbeitungsgewinn als
auch die verwendete Bandbreite. Im Allgemeinen wird die Übertragungsgeschwindigkeit
verringert, wenn wir versuchen, den Verarbeitungsgewinn zu erhöhen, Grund
dafür ist,
dass immer ein Kompromiss zwischen den zwei Parametern gefunden
werden muss. Die Übertragungsgeschwindigkeit
kann durch Erhöhen
der Anzahl von Modulationsphasen erhöht werden, die Beschränkungen
dieser Technik nehmen jedoch mit der Abnahme des Signal-/Rausch-Verhältnisses
während
dem Empfang zu.
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Basierend
auf dem obigen kann abgeleitet werden, dass ein Bedürfnis für eine digitale
Modulationstechnik für
ein Spreizspektrum besteht, welche einerseits die Übertragungsgeschwindigkeit
erhöhen kann
und es andererseits ermöglicht,
einen größeren Verarbeitungsgewinn
zu erhalten, um es zu ermöglichen,
die erforderliche Übertragungsleistung
zu reduzieren oder das Signal-/Rausch-Verhältnis während des Empfanges zu verbessern
und zur gleichen Zeit die Komplexität der derzeitigen Modulationstabellen
zu reduzieren.
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Zu
den Dokumenten, welche im internationalen Recherchenbericht für relevant
erachtet worden sind:
- A. Zunächst ist
das Patent JP-A-09093295 ein verbessertes Verfahren zur Kodierung
und Korrektur von Daten durch Kombination von Faltungs- und Golay-Code
(1, 8, 6) an einer QPSK-Konstellation. Die
vorliegende Erfindung bezieht sich jedoch in ihrer einfachsten Version auf
eine digitale Modulations- und
Demodulationstechnik von Daten mittels eines Spreiz-Spektrums durch direkte
Sequenz (DSSS) in welcher die verwendeten Sequenzen Paare von komplementären Golay-Sequenzen
sind.
- B. Gegenstand des Patentes JP-A-09093295 ist es, die Daten zu
kodifizieren, um die Feststellungskapazität zu verbessern und Fehler
am Empfang zu korrigieren, indem die Daten über QPSK-Modulation übertragen
werden. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es jedoch, die
Daten so zu modulieren, dass Information übertragen und empfangen und
der simultane Datenstrom geändert
werden kann, mittels orthogonaler Gruppen von Paaren komplementärer Golay-Sequenzen,
ohne dass man die Feststellung oder Korrektur möglicher Fehler in den empfangenen
Daten berücksichtigt.
- C. In dem Diagramm von Kodifizierungsblocks des Patentes JP-A-09093295, Seite 2,
können bestimmte
Unterschiede in dem Verfahren beobachtet werden.
C.1. In JP-A-09093295
werden die Daten in zwei getrennte Binärströme unterteilt, mittels (3):
einer davon geht in einen typischen Faltungskodifizierungsblock
(4) und der andere geht in einen typischen Golay-Kodifizierungsblock
(5) (n, k, d) mit den folgenden Werten: n=1, k=8 und d=6.
Das Ergebnis ist mittels einer Schaltung (6) über beide Diagonalen
einer QPSK-Kombination (Quadrature Phase Shift Keying) aufgezeigt
und diese wird an das Medium über
einige typische QPSK-Blocks (7, 8, 9) übertragen.
C.2.
In der vorliegenden Anmeldung werden die Mehrfachebenen-Daten (1)
gleichzeitig in zwei lineare Filter (3 und 4) gesendet, deren Quotienten die
Werte eines Paares von jeweils komplementären Golay-Squenzen sind (secA
und secB, 2). Das Ausgangsende beider dieser Filter wird in Quadratur
moduliert, mittels des Produktes für eine Sinus- bzw. Kosinusfunktion,
welche eine M-QASFC-Modulation (M-levels Quadrature Amplitude Phase
Shift Keying) und nicht QPSK erzeugt.
- D. Das in JP-A-09093295 übertragene
Signal entspricht einer QPSK-Modulation, wohingegen das Signal,
welches durch die in der vorliegenden Anmeldung beschriebene Technik übertragen
wird, immer einer Vielfach-ebene-M-QASK-Modulation angehört, wie
aus 2, Blöcke
(6) und (7) des Patentes gesehen werden kann.
- E. Zusammenfassend ist das Patent JP-A-09093295 ein Verfahren
zur Kodierung und Dekodierung, welches eine Kombination von Golay-Sequenzen
und Faltungscode verwendet, um die Feststel lung und Korrektur von
Fehlern bei den empfangenen Daten zu verbessern. Andererseits betrifft
die vorliegende Anmeldung ein Verfahren für die digitale Modulation und
Demodulation von Spreiz-Spektren über direkte Sequenz (DSSS),
deren Sequenzen den komplementären Golay-Sequenzen
entsprechen.
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Es
gibt kein Patent oder Gebrauchsmuster oder dergleichen, dessen Merkmale
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung verwendet Paare von Golay-Komplementärsequenzen
zur Modulation mittels Spreizspektrum und DS-CDMA der Amplituden-modulierten Binärdaten in
Kombination mit einer N-PSK-Modulation, welche häufig in digitalen Kommunikationssystemen
verwendet wird.
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Die
hauptsächlichen
Eigenschaften der bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Sequenzen ist,
dass im Gegensatz zu den Barker-Sequenzen, welche Seitenzipfel aufweisen,
die Golay-Sequenzen durch
eine ideale Autokorrelation gekennzeichnet sind, das heißt, sie
entsprechen einem perfekten Krönecker-Delta, so dass sie
die folgende Gleichung erfüllen: CA[n] + CA[n]
= { 0, n ≠ 0
2M,
n = 0worin CA und Cn die
individuellen Autokorrelationen der A- und B-Sequenzen des Paares
ausgewählter Golay-Komplementärsequenzen
sind, M die Länge ist;
und deren Werte dem zweiwertigen Satz (1, –1) angehören.
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Die
Erzeugung solcher Sequenzen basiert auf den sogenannten Kemel-Grundwerten
von 2, 10 und 28 Bits (Einheiten), die bisher bekannt waren (die Regeln
zur Erzeugung von Golay-Sequenzen sind in dem Artikel "Complementary Sequences" von M.J.E. Golay, veröffentlicht
in IRE Transactions on Information Theory, Bd. IT-7, Seiten 82-87,
April 1961 diskutiert).
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Das
Kommunikationssystem, welches die vorliegende Erfindung zum Gegenstand
hat, macht es möglich,
eine physikalische Ende-zu-Ende- (durchgehende)
oder Ende-zu-Mehrfachpunkt (nicht-durchgehende)-Verbindung bei einer Übertragungsgeschwindigkeit
herzustellen, welche von den verwendeten Einrichtungen und der zur
Verfügung stehenden
Bandbreite und der akzeptierbaren Fehlerrate abhängen werden.
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Es
besteht aus zwei Stücken
Einrichtung oder Vorrichtung: Eines ist ein Überträger und das andere ist ein
Empfänger.
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Die Überträgereinrichtung
wird verwendet, um die folgenden Aufgaben zu erledigen:
- • Empfangen
der Daten und Erzeugen der Symbole, entsprechend der Gruppe von
(m) Bits als Funktion der Golay-Sequenznummer (η) der ausgewählten Länge (M),
der Anzahl von Amplituden (A) pro Symbol, der Anzahl von Phasen
(N), welche zur Modulation und zum Verarbeitungsgewinn verwendet
werden, die erforderlich sind, um mit den Qualitätserfordernissen des Systems überein zu
stimmen.
- • Durchführen der
Aufaddierung der verschiedenen Phasen, um eine N-PSK-Modulation
zu bilden und so das Übertragungssignal
zu erzeugen.
- • Übertragen
des Verbundsignals zur Überträgereinrichtung,
beispielsweise mittels einer RF-Stufe und -Antenne.
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Die
Empfängereinrichtung
wird verwendet, um die folgenden Operationen durchzuführen:
- Demodulieren der N-PSK-Information und Extrahieren
der Komponente jeder der verschiedenen Phasen.
- • Anpassen,
Filtern und Korrelieren der extrahierten Komponenten mit ihren entsprechenden
Komplementärpaaren
oder Golay.
- • Aufsummieren
der Korrelationen und so Erhalten des ursprünglichen Datenstroms als digitale Niveaus
bzw. Ebenen.
- • Durchführen der
Niveau-Decodierung, um die ursprünglichen
Daten zu erhalten.
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Der
erste Vorteil dieser Methode ist es, dazu in der Lage zu sein, so
viel Verarbeitungsgewinn bzw. -verstärkung zu erhalten wie man wünscht, unabhängig von
der Übertragungsgeschwindigkeit,
wie später gesehen
werden wird, und nur durch Vergrößern der Länge der
ausgewählten
Golay-Sequenzen, zu welchem Zweck eine hohe Übertragungsleistung nicht erforderlich
ist, um ein hohes Signal-/Rausch-Verhältnis während des Empfanges zu erhalten.
Der Verarbeitungsgewinn (in Dezibel) wird in diesem Fall definiert
als: GP = 10 log10 (2M) dB. (1.1)worin M
der Länge
der bei dieser Modulation verwendeten Golay-Sequenzen entspricht. Dieses Merkmal ist
bei Anwendungen sehr wichtig, bei denen eine niedrige Übertragungsleistung
erwünscht
wird (bewegliche Endämter,
Raumschiffe und Kommunikationssatelliten), die Kommunikation über große Entfernungen
durchgeführt
wird (Tiefraumübertragungen), und
sogar bei militärischen
Einsätzen,
bei welchen die vom Feind verursachte Interferenz oder das Erfordernis,
die Übertragung
zu verschlüsseln,
die Sicherheit und Qualität
der Kommunikation bestimmen.
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Des
Weiteren macht es diese Methode möglich, gleichzeitig Informationsflüsse in den
gleichen Frequenzbändern über den
Kanal mit Hilfe der Verwendung von η verschiedenen niedrigen Kreuzkorrelation-Golay-Sequenzen
zu übertragen,
wodurch die Erzeugung von η Kommunikationsunternetzen
innerhalb eines gleichen Bandes erleichtert wird oder um die Übertragungsgeschwindigkeit
durch einen Faktor proportional zu η zu multiplizieren bzw. zu
vervielfachen.
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In
gleicher Weise ist es möglich,
die Übertragungsgeschwindigkeit
sogar noch mehr zu erhöhen, wenn
eine vorangehende Amplitudenmodulation der Eingangsdaten mittels
A-Amplituden durchgeführt wird.
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Daher
kann von dem vorangehend Erwähnten
abgeleitet werden, dass die Übertragungsgeschwindigkeit
oder Kapazität
(C), welche in einem Spreizspektrum-Kommunikationssystem, welches dieses
Verfahren verwendet, erhalten werden kann, dem Folgenden entspricht: C = η·log2A·(1/2)·log2N·(B/2)η Bits/sec (1.2)wobei B
(Hertz) die Null-zu-Null-Bandbreite ist, welche verwendet wird,
N die Anzahl von Phasen ist, welche bei der Modulation verwendet
wird (Potenz 4), A die Anzahl von Amplituden ist, welche bei der Kodierung
binärer
Daten verwendet wird, und η die Zahl
von Paaren von Golay-Komplementärsequenzen
ist, die verwendet werden. Bei dem vorangehenden Ausdruck wird beobachtet,
dass C unabhängig von
M ist.
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Daher
bildet die beschriebene Erfindung ein leistungsfähiges Kommunikationssystem
zur Verwendung in Spreizsprektrum-Einsätzen,
DS-CDMA, aggressiven Umgebungen, wenn Beschränkungen für die Übertragungsleistung bestehen,
oder einfach, wenn der Wunsch besteht, die Qualität der Kommunikation
ohne einen Übertragungsgeschwindigkeitsabbau
zu verbessern.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
die derzeitige Standard-Übertragungstechnik
eines Spreizspektrumsystems, welches insbesondere eine 11-Bit-Barker-Sequenz
verwendet, welches durch eine aus schließliche ODER-Funktion die Spreizung
des Spektrums des ursprünglichen
Datensignals durchführt.
Es ist ersichtlich, dass die Bit-Frequenz 11 mal niedriger zu jener
ist, welche für
die Barker-Sequenz verwendet wird, was es ermöglicht, einen Verarbeitungsgewinn von
10·log10(11) ≈ 10.4
dB zu erhalten.
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2 zeigt
die Standarddarstellung der Übertragungsmethode
und eine mögliche
Implementierung des Überträgers, der
diese Methode für
N = 4 verwendet. Die Binärdaten
(1) treten in den Emitter in Gruppen von η×m-Bits
ein. Jede i-Gruppe von m-Bits vervielfacht sich mit Zeichen (3)
durch beide Golay-Sequenzen A und B (2), entsprechend der
BMB i-Zahl. Das Ergebnis beider Multiplikatoren akkumuliert unabhängig in
jeder dieser Phasen und in jedem Element innerhalb des Verschiebungsregisters
(4) und bewegt sich nach rechts, um auf das nächste Symbol
zu warten.
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Die
Ausgabewerte des Verschiebungsregisters eines jeden BMB werden summiert
(5) und das Ergebnis wird mittels des Produktes mit beispielsweise
einem Sinus- oder Kosinus-Symbol (6) Phasen- und Quadratur-moduliert.
Das Ergebnis wird an eine herkömmliche Übertragungsstufe
(7) gesendet.
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3 zeigt
eine Standarddarstellung der Empfangsmethode und insbesondere ein
Beispiel eines Empfängers,
welcher diese Methode für
N = 4 verwendet. Beide Phasen werden durch eine 4-PSK-Demodulation
reduziert, wodurch ein innerphasiges Signal und eine weitere Quadratur
erhalten wird (1). Die erhaltenen analogen inphasigen (I)
und Quadratur(Q)-Signale werden quantifiziert und in alle BDBs eingeführt, und
das Ergebnis von beiden wird mit den entsprechenden ursprünglichen
Sequenzen korreliert (2), die Summe (3) von beiden
Strömen wird
uns ein amplitudenkodiertes Signal liefern, entsprechend den Daten
jeder Untergruppe von m ursprünglichen
Bits, welche demoduliert werden. Ein Multiplexerblock (4)
regelt die Dekodierung und Anordnung der Bits, um den ursprünglichen
Datenstrom wieder zu gewinnen.
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4 entspricht
einer möglichen
Ausführungsform
der Modulation. Zur Vereinfachung ist nur die Ausführungsform
von Phase 1 gezeigt. Phase Q ist identisch, moduliert aber mit der
Komplementärsequenz.
Daher ist nur eines der Golay-Register (1), einer der Akkumulatoren
und ein Schieberegister (2) und ein Multiplizierer (3)
gezeigt.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine
mögliche
Ausführungsform
dieser Methode, angewendet auf ein durchgehendes Außenraumfunk-Kommunikationssystem,
ist unten gezeigt. Aus Gründen
der Klarheit ist die Implementierung im Falle einer QPSK-Übertragung
(N = 4) in 2 dargestellt, welche Datenmodulation
unter Verwendung von η-Golaysequenzen
durchführt,
Amplituden-moduliert mittels A-Amplituden. Unter Anwendung der Formel
(1.2) wird daher die Übertragungsgeschwindigkeit
die folgende sein: C
= η·log2A·(B/2)
Bits/sec (1.3).
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In Übereinstimmung
mit dem was oben erklärt
worden ist, ist der Ausgangspunkt ein Satz von η-Paaren von Golay-Sequenzen
von M Bits, welche in der Übertragungseinrichtung
erzeugt und gespeichert werden, mittels im Allgemeinen 2 × η Binärregistern
(Werte 1 und –1),
welche wir mit A-Amplituden und mit 4-Q-PSK-Phasen (4-PSK) Amplituden-modulieren
wollen. In der gleichen 2 ist einer der Standardmodulatorblöcke (BMB),
aus welchen die Übertragungseinheit
besteht, genauer gezeigt.
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Die Übertragungseinheit
führt die
folgenden Operationen durch, worin R die Übertragungsgeschwindigkeit
in Symbolen ist:
- (1) Kodierer: Die bei η×m×R Bits/sec.
empfangenen digitalen NRZ-Daten kommen kodiert an und werden in η-Gruppen
von m = log2A Bits kodiert. Jeder BMB verarbeitet
parallel eine Gruppe von m Bits, so dass das System n×m Bits
pro Symbol übertragen
wird. Das Bit mit der höchsten
Wertigkeit jeder Gruppe entspricht dem Zeichen und m – 1 von
geringerem Gewicht dem Modul.
- (2) Golay-Register: Gebildet durch zwei binäre Register der Länge M, welches
das Paar von A- und B-Komplementärsequenzen
speichert, deren Werte dem Satz (1, –1) angehören, welche die Daten modulieren
werden, die durch das entsprechende BMB verarbeitet sind.
- (3) Multiplizierer: Besteht aus zwei Multiplizierern mit Kennzeichnung
(Bit von höchstem
Gewicht) des Paares von A- und B-Golaysequenzen des BMB mit dem
arithmetischen Wert der entsprechenden Gruppe innerhalb des Satzes
von Gruppen des Eingabesymbols.
- (4) Doppel-Akkumulator und Verschieberegister: Führt die
arithmetische Aufaddierung des Ergebnisses der Multiplizierer mit
dem Inhalt des Doppel-Verschieberegisters (der obere Weg mit A und der
innere Weg mit B) durch und verschiebt für jeden Symbolzyklus ein Register
nach rechts, was das Register auf den neuesten Stand bringt, das am
Weitesten links zu demselben angeordnet ist, auf den Wert Null.
Das Verschieberegister ist aus Standardelementen aufgebaut, welche
Signalwerte speichern, und daher muss die Zahl (η) von Bits, welche in jedem
Standardelement dieses Registers verwendet wird, so dimensioniert
sein, dass ein Überfließen während der
Akkumulierungsoperationen verhindert wird. Daher muss die Anzahl
von Elementen in dem Verschieberegister gleich oder höher als
M für jeden
der Wege A und B sein.
- (5) Summierer: Summiert unabhängig die Daten auf, welche
der Ausgabe eines jeden Verschieberegisters von allen der BMBs entspricht,
wodurch so die gesamten IT- und QT-Signale erhalten werden, welche danach
moduliert werden.
- (6) QPSK-Modulator: Moduliert die Ausgangssignale aus dem Summierer
durch Multiplizieren der Ausgangssignale der Summierer durch zwei
Quadratursymbole, beispielsweise einem sinusförmigen Symbol mit Phase Φv (über
IT) und einer weiteren Quadraturen Φ0 – π/2 (über QT) und Addieren des Ergebnisses beider Phasen,
wodurch das Übertragungssignal
in QPSK erhalten wird.
- (7) Ausgangsstufe: Besteht aus einem D/A-Wandler und einer herkömmlichen
Funkfrequenzstation, welche beispielsweise das Signal zu der Übertragungseinrichtung
sendet.
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3 zeigt
eine beispielhafte Darstellung eines Empfängers für N = 4, welcher aus η-Standarddemodulatorenblocks
(BDB) gebildet ist, welche in der gleichen Figur genau angegeben
sind, und den Aufbau des Empfängers,
welcher aus den folgenden Blöcken
besteht:
- (1) QPSK-Empfänger: Verstärkt das RF-Eingangssignal und
wandelt gegebenenfalls das Signal in eine intermediäre Frequenz
(IF) um, erhält die
Phaseninformation und macht es möglich,
die verschiedenen Ströme
in-phasig I und Quadratur Q entsprechend den Phasen Φ0 und Φ0 – π/2 zu demodulieren
und zurückzugewinnen.
Die I- und Q-Signale werden digitalisiert und ihr Ausgang auf die
Korrelatorblöcke
geleitet. Dieser Block ist für alle
BDBs gleich.
- (2) Golay-Korrelatoren: Machen es möglich, die verschiedenen Ströme zu korrelieren,
welche mit ihren entsprechenden Golay-Sequenzen erhalten wurden.
Unter der Voraussetzung, dass die Sequenzen zwischen +1 und –1 normalisiert
sind, wird die Korrelation auf die Durchführung von Addition und Subtraktion
reduziert.
- (3) Addierer und Detektor: Führt
die Aufaddierung der Korrelationen zwei-und-zwei durch, so dass die
Ergebnisse den ursprünglichen
Amplituden-modulierten Daten entsprechen. Diese werden eingestuft
und in binäre
Daten, die bei der Symbolrate am Ausgang eines jeden Blocks erzeugt
werden, umgewandelt.
- (4) Dekodierer: Führt
die Gruppierung der η-Gruppen
durch, welche innerhalb des Datenstroms erhalten wurden, entsprechend
den übertragenen Daten
in der Reihenfolge, in welcher sie bei n×m×R Bits/sec. übertragen
wurden.
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Beide
Vorrichtungen bilden zusammen das Übertragungssystem.
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Im
Allgemeinen können
wir für
die folgenden 1, 2, 3 und 4 das
Konzept der Funktion ausweiten.
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Wir
haben bereits festgestellt, dass 1 die derzeitige
Standardübertragungstechnik
eines Spreizspektrumsystems zeigt, das insbesondere eine 11-Bit-Barker-Sequenz
verwendet, welche mittels einer ausschließlichen ODER-Funktion die Spreizung
des Spektrums des ursprünglichen
Datensignals durchführt.
Es ist ersichtlich, dass die Bit-Frequenz 11 mal niedriger als jene
ist, welche für
die Barker-Sequenzen verwendet wird, was es möglich macht, einen Verarbeitungsgewinn
von 10·log10(11) =
10,4 dB zu erhalten.
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2 zeigt
die Standarddarstellung der Übertragungsmethode
und eine mögliche
Implementierung des Überträgers, der
diese Methode für
N = 4 verwendet. Die Binärdaten
(1) treten in den Emitter in Gruppen von η×m-Bits
ein. Jede i-Gruppe von m-Bits multipliziert mit Zeichen (3)
durch beide Golay-Sequenzen A und B (2), entsprechend der
eMB i-Zahl. Das Ergebnis beider Multiplizierer akkumuliert unabhängig in
jeder dieser Phasen und in jedem Element innerhalb des Verschieberegisters
(4) und bewegt sich nach rechts, um auf das nächste Symbol
zu warten.
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Die
Ausgabewerte des Verschieberegisters eines jeden BMB werden addiert
(5) und das Ergebnis wird an eine herkömmliche Übertragungsstufe (7) gesendet.
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3 zeigt
eine Standarddarstellung der Empfangsmethode und insbesondere ein
Beispiel eines Empfängers
(b), welcher diese Methode für
N = 4 verwendet. Beide Phasen werden durch eine 4-PSK-Demodulation
reduziert, wodurch ein Inphasensignal und ein weiteres Quadratursignal
(1) erhalten wird. Die erhaltene analoge Inphase (I) und
Quadratur (Q) werden jeweils quantifiziert und in alle BDBs eingeführt, und
das Ergebnis von beiden wird mit den entsprechenden ursprünglichen
Sequenzen korreliert (2), die Summe (3) von beiden
Strömen wird
uns ein Amplitudenkodiertes Signal liefern, entsprechend den Daten
jeder Untergruppe von m ursprünglichen
Bits, welche demoduliert werden. Ein Multiplexer-Block (4)
führt die
Dekodierung und Anordnung der Bits durch, um den ursprünglichen
Datenstrom wiederzugewinnen.
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4 entspricht
einer möglichen
Ausführungsform
der Modulation. Aus Gründen
der Vereinfachung ist nur die Ausführungsform von Phase 1 gezeigt.
Phase Q ist identisch, moduliert aber mit der Komplementärsequenz.
Daher sind nur eines der Golay-Register
(1), einer der Akkumulatoren und ein Schieberegister (2)
und ein Multiplizierer (3) gezeigt.