DE10128353B4 - Digital message transmission method and system for carrying out the method - Google Patents

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Abstract

Digitales Nachrichtenübertragungsverfahren, bei dem das Frequenzspektrum eines in einer fortgesetzten Aneinanderreihung von Übertragungsrahmen auszusendenden Sendesignals mittels jeweils aus N Chips bestehenden Spreizungsfolgen pro Übertragungsrahmen aufgeweitet und empfangsseitig diese Aufweitung des Frequenzspektrums durch Bildung der Kreuzkorrelation zwischen den im Empfangssignal enthaltenen Spreizungsfolgen und empfangsseitig erzeugten, identischen Kopien der im Sender verwendeten Spreizungsfolgen wieder rückgängig gemacht wird, wobei die übertragene Information empfangsseitig aus der Korrelationsspitze der gebildeten Kreuzkorrelationsfunktion detektiert und die Synchronisation unabhängig von der Datenübertragung auf einem gesonderten Synchronisationskanal, also nicht unter Heranziehung der Spreizungsfolgen vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung von weiterer Information die dem Sendesignal aufgeprägte Spreizungsfolge c(t) sendeseitig in der Phase durch Verschiebungen um Vielfache der Chipdauer Tc moduliert wird und dass empfangsseitig zur Detektion dieser übertragenen weiteren Information die Kreuzkorrelationsfunktion in der Weise herangezogen wird, dass aus der Position der Korrelationsspitze dieser Kreuzkorrelationsfunktion auf die übertragene Phase der Spreizungsfolge zurückgeschlossen wird, indem eine synchron zum Sendesignal unter Verwendung des gesonderten Synchronisationskanal vorgenommene Segmentierung des Empfangssignals in Zeitabschnitte der Übertragungsrahmen und damit eine Erzeugung von Signalabschnitten durchgeführt wird, die jeweils genau eine Phase enthalten, und das segmentierte Empfangssignal einer Korrelation unterzogen wird, bei der aus dem jeweiligen Signalabschnitt und der empfangsseitig erzeugten, identischen Kopie der im Sender verwendeten Spreizungsfolge c(t) die Kreuzkorrelationsfunktion mit ihrer die jeweilige Verschiebung der Spreizungsfolge c(t) im Sendesignal angebenden Korrelationsspitzenposition bestimmt wird.Digital message transmission method in which the frequency spectrum of a transmission signal to be transmitted in a continuous series of transmission frames is expanded by means of spreading sequences consisting of N chips per transmission frame, and on the receiving side this widening of the frequency spectrum by forming the cross-correlation between the spreading sequences contained in the received signal and the identical copies of the ones generated in the receiving signal Sender spreading sequences used is reversed again, the transmitted information being detected on the receiving end from the correlation peak of the cross-correlation function formed and the synchronization being carried out independently of the data transmission on a separate synchronization channel, i.e. not using the spreading sequences, characterized in that for the transmission of further information the spread sequence c (t) impressed on the transmission signal on the transmission side in phase by verse Chiebungen is modulated by multiples of the chip duration Tc and that the cross-correlation function is used at the receiving end to detect this transmitted further information in such a way that the position of the correlation peak of this cross-correlation function is used to draw conclusions about the transmitted phase of the spreading sequence by using a synchronous to the transmission signal using the separate synchronization channel made segmentation of the received signal into time sections of the transmission frames and thus a generation of signal sections is carried out, each containing exactly one phase, and the segmented received signal is subjected to a correlation in which the identical signal section generated from the respective signal section and the reception side Transmitter used spreading sequence c (t) determines the cross-correlation function with its correlation peak position indicating the respective shift of spreading sequence c (t) in the transmission signal approx.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein digitales Nachrichtenübertragungsverfahren, bei dem das Frequenzspektrum eines in einer fortgesetzten Aneinanderreihung von Übertragungsrahmen auszusendenden Sendesignals mittels jeweils aus N Chips bestehenden Spreizungsfolgen pro Übertragungsrahmen aufgeweitet und empfangsseitig diese Aufweitung des Frequenzspektrums durch Bildung der Kreuzkorrelation zwischen den im Empfangssignal enthaltenen Spreizungsfolgen und empfangsseitig erzeugten, identischen Kopien der im Sender verwendeten Spreizungsfolgen wieder rückgängig gemacht wird, wobei die übertragene Information empfangsseitig aus der Korrelationsspitze der gebildeten Kreuzkorrelationsfunktion detektiert und die Synchronisation unabhängig von der Datenübertragung auf einem gesonderten Synchronisationskanal, also nicht unter Heranziehung der Spreizungsfolgen vorgenommen wird.The invention relates to a digital message transmission method in which the frequency spectrum of a transmission string to be transmitted in a continuous transmission signal spread by each consisting of N chips spreading sequences per transmission frame and the receiving side this expansion of the frequency spectrum by forming the cross-correlation between the spreading signals contained in the received signal and the receiving end produced, identical copies of the spreading sequences used in the transmitter is reversed again, the transmitted information detected on the receiving side from the correlation peak of the cross-correlation function formed and the synchronization is carried out independently of the data transmission on a separate synchronization channel, ie not using the spreading sequences.

Die Erfindung betrifft auch ein System zur Durchführung des digitalen Nachrichtenübertragungsverfahrens.The invention also relates to a system for carrying out the digital message transmission method.

Aus EP 05 26 040 A2 ist ein digitales Nachrichtenübertragungsverfahren bekannt, bei dem das Frequenzspektrum eines Sendesignals mittels aus N Chips bestehenden Spreizungsfolgen aufgeweitet und empfangsseitig die Aufweitung des Frequenzspektrums durch Bildung der Autokorrelation zwischen dem Empfangssignal und einem Modellsignal wieder rückgängig gemacht wird, wozu das Empfangssignal mit einem Modellsignal, welches in seiner Zeitabhängigkeit mit der im Sender verwendeten Spreizungsfolge ubereinstimmt, korreliert wird. Bei diesem Nachrichtenübertragungsverfahren wird auch die übertragene Information empfangsseitig aus der Korrelationsspitze der gebildeten Autokorrelation detektiert und die Synchronisation erfolgt unabhängig von der Datenübertragung, also nicht unter Heranziehung der Spreizungsfolge, allerdings auch nicht über einen eigenen Synchronisationskanal, sondern, wie bei GPS üblich, durch den Navigationsempfänger selbst.Out EP 05 26 040 A2 a digital message transmission method is known in which the frequency spectrum of a transmission signal expanded by means of N chip spreading sequences and the receiving side, the expansion of the frequency spectrum by forming the autocorrelation between the received signal and a model signal is reversed, including the received signal with a model signal, which in his Time dependence with the spreading sequence used in the transmitter coincides, is correlated. In this message transmission method, the transmitted information is detected on the receiving side from the correlation peak of the autocorrelation formed and the synchronization is independent of the data transfer, not using the spreading sequence, but not on its own synchronization channel, but, as usual in GPS, by the navigation receiver even.

EP 05 08 621 B1 beschreibt ein Verfahren zur Verarbeitung von L1 und L2 Signalen, die von einem GPS-Satelliten empfangen werden. Jedes der Signale weist ein Trägersignal auf, dem ein bekannter pseudozufälliger P-Kode und ein unbekannter Kode aufmoduliert ist. Das L1 und L2 Signal wird mit einer lokal erzeugten Kopie des darin enthaltenen bekannten P-Kodes demoduliert. Anschließend erfolgt ein Ableiten eines Signals von einem der demodulierten Signale, das mit dem unbekannten aufmodulierten Kode zusammenhängt. Das abgeleitete Signal wird mit dem anderen der L1 und L2 Signale kombiniert, wobei die relative Phase des anderen der L1 und L2 Signale aus dem kombinierten Signal bestimmt wird. Die relative Phase ist zur Abschätzung des Ortes der Empfangsposition verwendbar. EP 05 08 621 B1 describes a method for processing L1 and L2 signals received from a GPS satellite. Each of the signals has a carrier signal to which a known pseudorandom P-code and an unknown code are modulated. The L1 and L2 signal is demodulated with a locally generated copy of the known P-code contained therein. Subsequently, a signal is derived from one of the demodulated signals associated with the unknown modulated code. The derived signal is combined with the other of the L1 and L2 signals, determining the relative phase of the other of the L1 and L2 signals from the combined signal. The relative phase is useful for estimating the location of the receiving position.

Aus EP 0 777 129 A1 ist ein GPS-Receiver bekannt, der seine Position dadurch berechnet, dass er Repliken von Zeitsignalen, die von Satelliten übertragen wurden, generiert. Die Ausbreitungsverzögerung von Signalen von vier Satelliten in bekannten Positionen wird gemessen. Es wird z. B. ein RDS-Receiver verwendet, der FM-Signale empfängt, um die lokale Frequenzreferenz zu korrigieren.Out EP 0 777 129 A1 A GPS receiver is known which calculates its position by generating replicas of time signals transmitted by satellites. The propagation delay of signals from four satellites in known positions is measured. It is z. For example, an RDS receiver that receives FM signals to correct the local frequency reference is used.

Derzeit gibt es im wesentlichen drei unterschiedliche Einsatzbereiche für digitale Nachrichtenübertragungsverfahren, in denen Spreizungsfolgen Verwendung finden.At present, there are essentially three different areas of use for digital communication methods in which spreading sequences are used.

Spreizungsfolgen werden in ”Spread-Spectrum”-Übertragungssystemen eingesetzt. Hier dient die Spreizungsfolge dazu, das Frequenzspektrum des Sendesignals aufzuweiten. Diese Übertragungssysteme werden häufig im militärischen Bereich eingesetzt. Die Aufweitung des Frequenzspektrums durch die Spreizungsfolge bewirkt, daß das Sendesignal im allgemeinem Rauschpegel versteckt werden kann und das Sendesignal unempfindlich gegenüber beabsichtigten Störungen (”Jamming”) wird.Spreading sequences are used in spread-spectrum transmission systems. Here, the spreading sequence serves to widen the frequency spectrum of the transmission signal. These transmission systems are often used in the military field. The spreading of the frequency spectrum by the spreading sequence causes the transmission signal to be hidden in the general noise level and the transmission signal to become insensitive to intended jamming.

Im Empfänger wird die Aufweitung des Frequenzspektrums durch Bildung der Autokorrelation der Spreizungsfolge wieder rückgängig gemacht. Dazu wird das Empfangssignal mit einer identischen Kopie der im Sender verwendeten Spreizungsfolge korreliert. Die übertragene Information befindet sich in der Polarität der Korrelationsspitze der auf diese Weise gebildeten Kreuzkorrelationsfunktion. Durch geeignete Auswahl der Spreizungsfolge wird gewährleistet, daß die Kreuzkorrelationsspitze stark ausgeprägt ist.In the receiver, the widening of the frequency spectrum is reversed by forming the autocorrelation of the spreading sequence. For this purpose, the received signal is correlated with an identical copy of the spreading sequence used in the transmitter. The transmitted information is in the polarity of the correlation peak of the cross-correlation function thus formed. By appropriate selection of the spreading sequence ensures that the cross-correlation peak is pronounced.

Spreizungsfolgen werden auch in ”Code-Division Multiple-Access”-Systemen (CDMA-Systemen) eingesetzt. Beim Vielfachzugriff (”Multiple-Access”) greifen mehrere Nutzer auf einen gemeinsamen Übertragungskanal zu. Prinzipiell kann die Nutzertrennung im Zeitbereich (”Time-Division Multiple-Access; TDMA”), im Frequenzbereich (”Frequency-Division Multiple-Access; FDMA”) oder durch einen nutzerspezifischen Code (”Code-Division Multiple-Access; CDMA”) erfolgen. In CDMA-Systemen erhält jeder Nutzer einen spezifischen Code, der als Spreizungsfolge realisiert wird. Die Spreizungsfolge dient somit in CDMA-Systemen nicht nur zur Aufweitung des Frequenzspektrums, sondern auch zur Nutzertrennung.Spreading sequences are also used in "Code Division Multiple Access" (CDMA) systems. With multiple access ("multiple access") several users access a common transmission channel. In principle, time division multiple access (TDMA), frequency division multiple access (FDMA) or user-specific code (code division multiple access CDMA) respectively. In CDMA systems, each user receives a specific one Code that is realized as a spreading sequence. The spreading sequence thus serves in CDMA systems not only for widening the frequency spectrum, but also for user separation.

Die Nutzertrennung erfolgt im Empfänger durch Korrelation des Empfangssignals mit einer identischen Kopie derjenigen nutzerspezifischen Spreizungsfolge, die in demjenigen Sender verwendet wurde, dessen übertragene Information im Empfänger zurückgewonnen werden soll. Die übertragene Information befindet sich auch hier in der Polarität der Kreuzkorrelationsspitze, die bei geeigneter Auswahl der verwendeten Spreizungsfolgen stark ausgeprägt ist. Durch die Korrelationsbildung im Empfänger werden zudem die Signale unterdrückt, die von anderen Nutzern stammen.The user separation takes place in the receiver by correlation of the received signal with an identical copy of the user-specific spreading sequence which was used in the transmitter whose transmitted information is to be recovered in the receiver. The transmitted information is also here in the polarity of the cross-correlation peak, which is pronounced with a suitable selection of the spreading sequences used. The formation of the correlation in the receiver also suppresses the signals that originate from other users.

Spreizungsfolgen werden außerdem auch zur Synchronisation bzw. Navigation eingesetzt. Da bei geeigneter Auswahl die Kreuzkorrelationsfunktionen von Spreizungsfolgen ausgeprägte Korrelationsspitzen besitzen, eignen sie sich sehr gut für Synchronisationsaufgaben. Spreizungsfolgen werden in den unterschiedlichsten, digitalen Nachrichtenübertragungsverfahren zur Synchronisation verwendet, beispielsweise zur Rahmen-, Symbol- und Bitsynchronisation. Darüber hinaus finden Spreizungsfolgen auch in der Navigation Verwendung, beispielsweise im ”Global Positioning System” (GPS) oder im geplanten europäischen Navigationssystem GALILEO. In der Navigation wird das Problem der Positionsbestimmung auf das Synchronisationsproblem zurückgeführt.Spreading sequences are also used for synchronization or navigation. Since, with a suitable choice, the cross-correlation functions of spreading sequences have pronounced correlation peaks, they are very well suited for synchronization tasks. Spreading sequences are used in a variety of digital message transmission methods for synchronization, for example, for frame, symbol and bit synchronization. In addition, spreading sequences are also used in navigation, for example in the "Global Positioning System" (GPS) or in the planned European navigation system GALILEO. In navigation, the problem of positioning is attributed to the synchronization problem.

In allen drei beschriebenen Einsatzbereichen führt der Empfänger eine Korrelation des Empfangssignals mit einer identischen Kopie der im Sender verwendeten Spreizungsfolge durch. In den ersten beiden Einsatzbereichen, ”Spread-Spectrum”- und CDMA-Übertragungssystem, wird zur Informationsübertragung die Polarität der im Empfänger gebildeten Kreuzkorrelationsspitze ausgenutzt. Beim Einsatz von Spreizungsfolgen für die Synchronisation dagegen nutzt man die Position der Kreuzkorrelationsspitze aus.In all three applications described, the receiver performs a correlation of the received signal with an identical copy of the spreading sequence used in the transmitter. In the first two applications, "Spread Spectrum" and CDMA transmission system, the polarity of the cross-correlation peak formed in the receiver is used for information transmission. When using spreading sequences for synchronization, on the other hand, one uses the position of the cross-correlation peak.

In ”Spread-Spectrum”- und CDMA-Übertragungssystemen können die verwendeten Spreizungsfolgen prinzipiell auch zur Synchronisation herangezogen werden. Häufig erfolgt die Synchronisation jedoch unabhängig von der Datenübertragung auf einem gesonderten ”Synchronisationskanal”. In diesem Fall werden die Spreizungsfolgen nicht zur Synchronisation verwendet, sondern dienen ausschließlich der Datenübertragung, Aufweitung des Spektrums und/oder der Nutzertrennung. Somit wird im Empfänger lediglich die Polarität der Kreuzkorrelationsspitze ausgewertet. Die zusätzliche Information, die in der Position der Kreuzkorrelationsspitze liegt, wird nicht ausgenutzt.In spread-spectrum and CDMA transmission systems, the spreading sequences used can in principle also be used for synchronization. Frequently, however, the synchronization takes place independently of the data transmission on a separate "synchronization channel". In this case, the spreading sequences are not used for synchronization, but are used exclusively for data transmission, expansion of the spectrum and / or user separation. Thus, only the polarity of the cross-correlation peak is evaluated in the receiver. The additional information that is in the position of the cross-correlation peak is not used.

Als Fazit läßt sich folgendes festhalten: Alle digitalen Nachrichtenübertragungsverfahren, in denen Spreizungsfolgen Verwendung finden, die nicht zur Synchronisation herangezogen werden, sind nicht effizient. Wird nicht nur die Polarität der Kreuzkorrelationsspitze, sondern auch die zusätzliche Information, die in der Position der Kreuzkorrelationsspitze liegt, zur Datenübertragung verwendet, kann die Effizienz dieser digitalen Nachrichtenübertragungsverfahren deutlich verbessert werden.In conclusion, the following can be said: All digital message transmission methods in which spreading sequences are used which are not used for synchronization are not efficient. Not only the polarity of the cross-correlation peak but also the additional information located in the position of the cross-correlation peak is used for data transmission, the efficiency of these digital communication methods can be significantly improved.

Insbesondere gelten obige Überlegungen für die Datenübertragung in Navigationssystemen, wie GPS oder GALILEO, und für Anwendungen, in denen kombinierte Navigations- und Kommunikationsempfänger eingesetzt werden. In diesen Fällen liegt bereits eine hochgenaue Synchronisation durch den Navigationsempfänger vor und die Datenübertragung benötigt keine eigene Synchronisation, sondern kann auf die Synchronisation durch den Navigationsempfänger zurückgreifen.In particular, the above considerations apply to data transmission in navigation systems, such as GPS or GALILEO, and for applications in which combined navigation and communication receivers are used. In these cases, there is already a highly accurate synchronization by the navigation receiver and the data transfer does not require its own synchronization, but can rely on the synchronization by the navigation receiver.

Die Steigerung der Effizienz von digitalen Nachrichtenubertragungsverfahren ist eine grundlegende Fragestellung im Forschungs- und Entwicklungsbereich der Nachrichtentechnik. Dabei kann eine Effizienzsteigerung durch die folgenden vier Kenngrößen eines digitalen Nachrichtenübertragungsverfahrens gemessen werden, nämlich durch die Sendeleistung, die Bandbreite, die Datenrate und durch die Leistungsfähigkeit. Die Leistungsfähigkeit eines digitalen Nachrichtenübertragungsverfahrens wird in der Technik häufig als ”Performance” bezeichnet und mittels der Bitfehlerrate quantifiziert.Increasing the efficiency of digital news broadcasting is a fundamental issue in the research and development of communications engineering. In this case, an increase in efficiency can be measured by the following four characteristics of a digital message transmission method, namely by the transmission power, the bandwidth, the data rate and by the performance. The performance of a digital messaging technique is often referred to in the art as "performance" and quantified by the bit error rate.

Vergleicht man digitale Nachrichtenübertragungsverfahren auf der Grundlage gleicher ”Performance”, so zeichnet sich der bessere Ansatz durch Einsparung an Sendeleistung und/oder Einsparung an Bandbreite und/oder Erhöhung der übertragbaren Datenrate aus. Bei einem Vergleich auf der Grundlage gleicher Sendeleistung, Bandbreite und Datenrate dagegen gewinnt das digitale Nachrichtenübertragungsverfahren, das die bessere ”Performance” aufweist.Comparing digital messaging methods based on equal "performance", the better approach is characterized by saving on transmit power and / or saving bandwidth and / or increasing the transferable data rate. On the other hand, when compared based on equal transmit power, bandwidth and data rate, the digital messaging technique that has the better "performance" wins.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, digitale Nachrichtenübertragungsverfahren, bei denen Spreizungsfolgen zum Einsatz kommen, in ihrer Effizienz zu steigern, wobei die verwendeten Spreizungsfolgen nicht zur Synchronisation herangezogen werden, da die Synchronisation unabhängig von der Datenübertragung auf einem gesonderten ”Synchronisationskanal” erfolgt, und wobei sich diese Effizienzsteigerung durch die gegenüber anderen digitalen Nachrichtenübertragungsverfahren erzielten Gewinne in den Kenngrößen ausdrücken läßt. Darüber hinaus soll durch die Erfindung auch ein System zur Durchfuhrung des in seiner Effizienz gesteigerten digitalen Nachrichtenübertragungsverfahrens geschaffen werden.The invention is based on the object, digital message transmission methods in which spreading sequences are used to increase in their efficiency, the spreading sequences used are not used for synchronization, since the synchronization takes place independently of the data transmission on a separate "synchronization channel", and this efficiency increase can be expressed in the parameters by the profits achieved in comparison to other digital message transmission methods. In addition, the invention is also intended to provide a system for carrying out the increased efficiency of its digital message transmission method.

Gemäß der Erfindung, die sich auf ein digitales Nachrichtenübertragungsverfahren der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zur Übertragung von weiterer Information die dem Sendesignal aufgeprägte Spreizungsfolge c(t) sendeseitig in der Phase durch Verschiebungen um Vielfache der Chipdauer Tc moduliert wird und dass empfangsseitig zur Detektion dieser übertragenen weiteren Information die Kreuzkorrelationsfunktion in der Weise herangezogen wird, dass aus der Position der Korrelationsspitze dieser Kreuzkorrelationsfunktion auf die übertragene Phase der Spreizungsfolge zurückgeschlossen wird, indem eine synchron zum Sendesignal unter Verwendung des gesonderten Synchronisationskanal vorgenommene Segmentierung des Empfangssignals in Zeitabschnitte der Übertragungsrahmen und damit eine Erzeugung von Signalabschnitten durchgeführt wird, die jeweils genau eine Phase enthalten, und das segmentierte Empfangssignal einer Korrelation unterzogen wird, bei der aus dem jeweiligen Signalabschnitt und der empfangsseitig erzeugten, identischen Kopie der im Sender verwendeten Spreizungsfolge c(t) die Kreuzkorrelationsfunktion mit ihrer die jeweilige Verschiebung der Spreizungsfolge c(t) im Sendesignal angebenden Korrelationsspitzenposition bestimmt wird.According to the invention, which relates to a digital message transmission method of the type mentioned above, this object is achieved in that for transmission of further information, the spreading signal c (t) impressed on the transmission signal at the transmitting end in the phase modulated by shifts by multiples of the chip duration T c and that the receiving side for detection of this transmitted further information, the cross-correlation function is used in such a way that is deduced from the position of the correlation peak of this cross-correlation function on the transmitted phase of the spreading sequence by a synchronous to the transmission signal using the separate synchronization channel segmentation of the received signal in Time intervals of the transmission frames and thus a generation of signal sections is carried out, each containing exactly one phase, and the segmented received signal is subjected to a correlation, b ei from the respective signal section and the receiver side generated, identical copy of the spreading sequence c (t) used in the transmitter, the cross-correlation function is determined with their respective shift of the spreading sequence c (t) in the transmission signal indicating correlation peak position.

Der Vorteil der im folgenden Spreizungsfolgen-Phasenmodulation (SFPM) genannten neuartigen Phasenmodulation der Spreizungsfolgen liegt darin, daß die Information ausgenutzt wird, die in der Position der Kreuzkorrelationsspitze liegt. Wird die SFPM in einem digitalen Nachrichtenübertragungssystem eingesetzt, so wird eine Effizienzsteigerung erzielt. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz der SFPM wird es erstmals ermöglicht, in einem digitalen Nachrichtenübertragungssystem nicht nur die Polarität, sondern auch die Position der im Empfänger gebildeten Kreuzkorrelationsspitze zur Übertragung digitaler Nachrichten heranzuziehen.The advantage of the novel phase modulation of the spreading sequences mentioned in the following spreading sequence phase modulation (SFPM) is that the information lying in the position of the cross-correlation peak is utilized. If the SFPM is used in a digital communication system, an increase in efficiency will be achieved. The use according to the invention of the SFPM makes it possible for the first time not only to use the polarity in a digital message transmission system, but also the position of the cross-correlation peak formed in the receiver for transmitting digital messages.

Es bestehen zwei vorteilhafte Ausführungsmöglichkeiten der SFPM bei einem digitalen Nachrichtenübertragungssystem mit Spreizungsfolgeneinsatz, die auf dem gleichen Grundprinzip, nämlich der SFPM, beruhen, sich allerdings in der praktischen Umsetzung dieses Grundprinzips unterscheiden.There are two advantageous embodiments of the SFPM in a digital message transmission system with spreading sequence use, which are based on the same basic principle, namely the SFPM, but differ in the practical implementation of this basic principle.

Die erste Möglichkeit besteht darin, daß die Verschiebung der Spreizungsfolge c(t) linear ist, wobei die Phase p und damit die verschobene Spreizungsfolge cp(t) durch einfache Translation der unverschobenen Spreizungsfolge um p·Tc, auf der Zeitachse erzeugt wird. In vorteilhafter Weise wird dabei im Zeitbereich ein Übertragungsrahmen der Dauer Tr = 2·N·Tc bzw. Tr = 2·Ts vorgesehen, innerhalb welchem die lineare Verschiebung der Spreizungsfolge vorgenommen werden kann, wobei Tc die Chipdauer, Ts die Spreizungsfolgendauer und N die Anzahl der Chips in der Spreizungsfolge ist.The first possibility is that the displacement of the spreading sequence c (t) is linear, the phase p and thus the shifted spreading sequence c p (t) being generated by simple translation of the unshifted spreading sequence by p · T c , on the time axis. Advantageously, a transmission frame of duration T r = 2 * N * T c or T r = 2 * T s is provided in the time domain, within which the linear displacement of the spreading sequence can be carried out, where T c is the chip duration, T s the spreading sequence duration and N is the number of chips in the spreading sequence.

Die zweite Möglichkeit besteht darin, daß die Verschiebung der Spreizungsfolge c(t) zyklisch ist, wobei im Zeitbereich ein Übertragungsrahmen von Tr = N·Tc bzw. Tr = Ts vorgesehen wird, innerhalb welchem Chips, die auf der Zeitachse nach rechts über den Zeitbereich Ts hinaus verschoben worden sind, links wieder an den Anfang der verschobenen Spreizungsfolge angehängt werden und wobei Tc die Chipdauer, Ts die Spreizungsfolgendauer und N die Anzahl der Chips in der Spreizungsfolge ist.The second possibility is that the displacement of the spreading sequence c (t) is cyclic, wherein in the time domain, a transmission frame of T r = N · T c or T r = T s is provided, within which chip, the on the time axis after have been moved to the right over the time period T s also, be attached to the left back to the beginning of the shifted spreading sequence, and wherein T c s is the spreading sequence length and N is the chip duration, T is the number of chips in the spreading sequence.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen des digitalen Nachrichtenübertragungsverfahrens nach der Erfindung sind in den Ansprüchen 6 bis 22 angegeben, die sich unmittelbar oder mittelbar auf den Anspruch 1 beziehen.Advantageous and expedient developments of the digital message transmission method according to the invention are specified in claims 6 to 22, which relate directly or indirectly to claim 1.

Die gestellte Aufgabe, zweckmäßige Systeme zur Durchführung des in seiner Effizienz gesteigerten digitalen Nachrichtenübertragungsverfahrens zu schaffen, wird durch die in den Ansprüchen 21 und 22 angegebenen Maßnahmen gelöst. In den Ansprüchen 23 bis 25 sind vorteilhafte Weiterbildungen bzw. zweckmäßige Varianten dieser Systeme angegeben.The stated object, to provide appropriate systems for carrying out the increased in its efficiency digital message transmission method, is achieved by the measures indicated in claims 21 and 22. In the claims 23 to 25 advantageous developments or expedient variants of these systems are given.

Die Ansprüche 26 bis 28 enthalten Möglichkeiten einer nützlichen Verwendung des digitalen Nachrichtenübertragungsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20 oder der Systeme nach einem der Ansprüche 21 bis 25.Claims 26 to 28 include possibilities for a useful use of the digital communication method according to any one of claims 1 to 20 or the systems according to any one of claims 21 to 25.

Das digitale Nachrichtenübertragungsverfahren nach der Erfindung und vorteilhafte Ausführungsbeispiele davon werden nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The digital communication method according to the invention and advantageous embodiments thereof are explained below with reference to drawings. Show it:

1 in zwei untereinander angeordneten Zeitdiagrammen die Erzeugung verschiedener Phasen einer Spreizungsfolge c(t) mittels linearer Verschiebung, wobei c0(t) (= Phase 0) und c5 (t) (= Phase 5) einer Spreizungsfolge c(t) der Länge N = 8 dargestellt sind, 1 in two time diagrams arranged one above the other, the generation of different phases of a spreading sequence c (t) by means of linear displacement, where c 0 (t) (= phase 0) and c 5 (t) (= phase 5) of a spreading sequence c (t) of length N = 8 are shown,

2 ebenfalls in zwei untereinander angeordneten Zeitdiagrammen die Erzeugung verschiedener Phasen einer Spreizungsfolge c(t) mittels zyklischer Verschiebung, wobei c0(t) (= Phase 0) und c5(t) (= Phase 5) einer Spreizungsfolge c(t) der Länge N = 8 dargestellt sind, 2 likewise in two time diagrams arranged one above the other, the generation of different phases of a spreading sequence c (t) by means of cyclic shifting, where c 0 (t) (= phase 0) and c 5 (t) (= phase 5) of a spreading sequence c (t) of length N = 8 are shown,

3 in einem Blockschaltbild den Prinzipaufbau eines Senders für die SFPM-Realisierung in einer ersten Systemrealisierungsversion (lineare Verschiebung der Phase) zur Durchführung des in seiner Effizienz gesteigerten digitalen Nachrichtenübertragungsverfahrens nach der Erfindung, wobei im gezeigten Beispiel Spreizungsfolgen der Länge N = 2n verwendet werden, 3 1 shows a block diagram of the principle structure of a transmitter for the SFPM implementation in a first system realization version (linear phase shift) for carrying out the efficiency-enhanced digital message transmission method according to the invention, wherein in the example shown spreading sequences of length N = 2 n are used,

4 in einem Blockschaltbild den möglichen Prinzipaufbau eines Empfängers für die erste Systemrealisierungsversion (lineare Verschiebung der Phase), wobei wie im Sender der 3 beispielhaft Spreizungsfolgen der Länge N = 2n betrachtet werden, 4 in a block diagram the possible basic structure of a receiver for the first system realization version (linear phase shift), where as in the transmitter 3 exemplary spreading sequences of length N = 2 n are considered,

5 in zwei untereinander angeordneten Zeitdiagrammen ein Beispiel für die synchrone Segmentierung des Basisbandempfangssignals y(t), wobei das Basisbandempfangssignal y(t) hier für den rauschfreien Fall dargestellt ist, 5 an example of the synchronous segmentation of the baseband receive signal y (t) in two time diagrams arranged one below the other, wherein the baseband receive signal y (t) is shown here for the noise-free case,

6 in vier untereinander angeordneten Zeitdiagrammen ein Beispiel zur Bestimmung der Korrelationsfunktion Rrc(τ) zwischen dem Signalabschnitt r(t) und der Spreizungsfolge c(t) bei linearer Verschiebung für den Bereich 0 ≤ τ ≤ Ts – Tc = (N – 1)·Tc, wobei der Signalabschnitt r(t) hier für den rauschfreien Fall dargestellt ist, 6 an example for determining the correlation function R rc (τ) between the signal section r (t) and the spreading sequence c (t) with linear displacement for the range 0 ≦ τ ≦ T s -T c = (N-1 ) · T c , where the signal section r (t) is shown here for the noise-free case,

7 in einem Blockschaltbild den Prinzipaufbau eines Senders für die SFPM-Realisierung in einer zweiten Systemrealisierungsversion (zyklische Verschiebung der Phase) zur Durchführung des in seiner Effizienz gesteigerten digitalen Nachrichtenübertragungsverfahrens nach der Erfindung, wobei im gezeigten Beispiel Spreizungsfolgen der Länge N = 2n verwendet werden, 7 in a block diagram the basic structure of a transmitter for SFPM implementation in a second system realization version (cyclic phase shift) for performing the increased in its efficiency digital message transmission method according to the invention, in the example shown spreading sequences of length N = 2 n are used,

8 in einem Blockschaltbild den möglichen Prinzipaufbau eines Empfängers für die zweite Systemrealisierungsversion (zyklische Verschiebung der Phase), wobei wie im Sender der 7 beispielhaft Spreizungsfolgen der Länge N = 2n betrachtet werden, und 8th in a block diagram the possible basic structure of a receiver for the second system realization version (cyclic phase shift), where as in the transmitter of 7 exemplary spreading sequences of length N = 2 n are considered, and

9 in vier untereinander angeordneten Zeitdiagrammen ein Beispiel zur Bestimmung der Korrelationsfunktion Rrc(τ) bei zyklischer Korrelation zwischen dem Signalabschnitt r(t) und der Spreizungsfolge c(t) für den Bereich 0 ≤ τ ≤ Ts – Tc = (N – 1)·Tc, wobei der Signalabschnitt r(t) hier für den rauschfreien Fall dargestellt ist. 9 an example for determining the correlation function R rc (τ) in cyclic correlation between the signal section r (t) and the spreading sequence c (t) for the range 0 ≤ τ ≤ T s -T c = (N-1 ) · T c , where the signal section r (t) is shown here for the noise-free case.

Nachfolgend wird eine digitale Datenübertragung mit einer Symboldauer von Ts betrachtet. Die Spreizungsfolgen bestehen aus N Chips, die jeweils eine Chipdauer Tc besitzen. Üblicherweise werden Ts und Tc in digitalen Nachrichtenübertragungssystemen gemäß Ts = N·Tc (1) gewählt. Diese Konvention wird für die Beschreibung der SFPM übernommen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Gleichung (1) keine Voraussetzung für die Spreizungsfolgenphasenmodulation (SFPM) darstellt und lediglich zur Beschreibung herangezogen wird. Die SFPM kann auch angewendet werden, wenn die Gleichung (1) nicht erfüllt ist.A digital data transmission with a symbol duration of T s is considered below. The spreading sequences consist of N chips, each having a chip duration T c . Usually, T s and T c in digital communication systems according to T s = N * T c (1) selected. This convention is used to describe the SFPM. It should be noted that the equation (1) is not a prerequisite for the spreading sequence phase modulation (SFPM) and is only used for description. The SFPM can also be applied if equation (1) is not satisfied.

Spreizungsfolgen mit guten Korrelationseigenschaften, wie beispielsweise m-Sequenzen, Gold- oder Kasami-Sequenzen, besitzen in üblicher Weise eine Länge N = 2n – 1, n ∊ {2, 3, 4, ...}. Diese Spreizungsfolgen können um ein Chip verlängert werden, um Spreizungsfolgen mit einer Länge N = 2n zu ergeben, die eine Zweierpotenz ist. Die so verlängerten Spreizungsfolgen werden als ”verlängerte Spreizungsfolgen” bezeichnet und können so erzeugt werden, wie dies beispielsweise beschrieben ist in Fiebig, U.-C.; Schnell, M.: ”Correlation Properties of Extended m-Sequences”, Electronics Letters, Bd. 29 (1993), Nr. 20, S. 1753–1755 und in Fiebig, U.-C.: ”Auto- and Crosscorrelation Properties for Extended m-Sequences and Related Sequences”, Conf. Proc. of the 3rd IEEE Int. Symposium an Spread Spectrum Techniques and Applications (ISSSTA '94), Oulu, Finnland, Juli 1994, S. 406–410.Spreading sequences with good correlation properties, such as m-sequences, gold or Kasami sequences, usually have a length N = 2n-1, n ε {2, 3, 4, ...}. These spreading sequences can be extended by one chip to give spreading sequences with a length N = 2 n , which is a power of two. The thus-extended spreading sequences are referred to as "extended spreading sequences" and can be produced as described, for example, in Fiebig, U.-C .; Schnell, M .: "Correlation Properties of Extended m-Sequences", Electronics Letters, Vol. 29 (1993), No. 20, pp. 1753-1755, and in Fiebig, U.-C .: "Auto and Cross Correlation Properties for Extended m-Sequences and Related Sequences ", Conf. Proc. of the 3rd IEEE Int. Symposium on Spread Spectrum Techniques and Applications (ISSTA '94), Oulu, Finland, July 1994, pp. 406-410.

Daneben gibt es Spreizungsfolgen, deren Länge N konstruktionsbedingt eine Zweierpotenz ist. Ein Beispiel dafür sind die orthogonalen Hadamard-Codes, die allerdings schlechte Korrelationseigenschaften aufweisen und daher für die meisten Anwendungen durch eine zweite Spreizungsfolge verwürfelt werden. Die SFPM weist eine besonders hohe Effizienz auf, wenn Spreizungsfolgen mit einer Länge N = 2n verwendet werden. In addition, there are spreading sequences whose length N is a power of two due to the design. An example of this is the orthogonal Hadamard codes, which, however, have poor correlation properties and therefore are scrambled by a second spreading sequence for most applications. The SFPM has a particularly high efficiency when spreading sequences with a length N = 2 n are used.

Die nachfolgende Beschreibung erfolgt unter Verwendung von Spreizungsfolgen der Länge N = 2n. Es sei darauf hingewiesen, daß die SFPM nicht nur mit Spreizungsfolgen der Länge N = 2n, sondern mit allen denkbaren Spreizungsfolgen erfolgen kann. Die Verwendung von Spreizungsfolgen der Länge N = 2n ist bei der SFPM allerdings besonders effizient, wie noch gezeigt werden wird. Im folgenden wird die im Sender verwendete Spreizungsfolge mit c(t) bezeichnet.The following description is made using spreading sequences of length N = 2 n . It should be noted that the SFPM can be done not only with spreading sequences of length N = 2 n , but with all possible spreading sequences. However, the use of spreading sequences of length N = 2 n is particularly efficient in the SFPM, as will be shown. In the following, the spreading sequence used in the transmitter is denoted by c (t).

Die unterschiedlichen Phasen einer Spreizungsfolge c(t) erhält man aus Verschiebungen der Spreizungsfolge um Vielfache der Chipdauer Tc. Somit gibt es für jede Spreizungsfolge N mögliche Phasen. Die ursprüngliche, unverschobene Spreizungsfolge wird dabei als Phase 0 der Spreizungsfolge bezeichnet. Dementsprechend wird die um 1·Tc verschobene Spreizungsfolge als Phase 1 der Spreizungsfolge bezeichnet. Die um 2·Tc verschobene Spreizungsfolge wird als Phase 2 der Spreizungsfolge bezeichnet, usw. Allgemein gilt, daß die um p·Tc verschobene Spreizungsfolge cp(t) als Phase p der Spreizungsfolge c(t) bezeichnet wird, p = 0, 1, 2, ..., N – 1.The different phases of a spreading sequence c (t) are obtained from shifts in the spreading sequence by multiples of the chip duration T c . Thus, there are N possible phases for each spreading sequence. The original, unshifted spreading sequence is referred to as phase 0 of the spreading sequence. Accordingly, the spreading sequence shifted by 1 * T c is referred to as phase 1 of the spreading sequence. The spreading sequence shifted by 2 × T c is referred to as phase 2 of the spreading sequence, etc. In general, the spreading sequence c p (t) shifted by p × T c is referred to as the phase p of the spreading sequence c (t), p = 0 , 1, 2, ..., N - 1.

Es gibt zwei Möglichkeiten (Versionen), Verschiebungen der Spreizungsfolge zu realisieren, nämlich die ”lineare Verschiebung” und die ”zyklische Verschiebung”. Bei der linearen Verschiebung wird die Phase p und damit cp(t) durch eine einfache Translation der unverschobenen Spreizungsfolge c(t) um p·Tc Chips auf der Zeitachse nach rechts erzeugt.There are two possibilities (versions) to realize shifts in the spreading sequence, namely the "linear shift" and the "cyclic shift". In the case of the linear displacement, the phase p and thus c p (t) are generated to the right by a simple translation of the unshifted spreading sequence c (t) by p × T c chips on the time axis.

In 1 ist die lineare Verschiebung veranschaulicht und zeigt beispielhaft die Phasen 0 und 5 einer Spreizungsfolge c(t) der Länge N = 8. Um alle möglichen Phasen einer Spreizungsfolge mittels linearer Verschiebung erzeugen zu können, wird im Zeitbereich ein Übertragungsrahmen von Tr = 2·N·Tc bzw. Tr = 2·Ts vorgesehen. Mathematisch läßt sich eine lineare Verschiebung um p·Tc Chips durch cp(t) = c(t – pTc) (2) beschreiben. Die lineare Verschiebung wird bei der ersten SFPM-Realisierungsversion verwendet.In 1 the linear displacement is illustrated and shows, by way of example, the phases 0 and 5 of a spreading sequence c (t) of length N = 8. In order to be able to generate all possible phases of a spreading sequence by means of linear displacement, a transmission frame of T r = 2 * N is obtained in the time domain · T c or T r = 2 · T s provided. Mathematically, a linear displacement of p × T c chips can be achieved c p (t) = c (t - pT c) (2) describe. The linear displacement is used in the first SFPM implementation version.

Unter Verwendung desselben Beispiels ist in 2 die zyklische Verschiebung veranschaulicht. Man erkennt, daß bei der zyklischen Verschiebung im Zeitbereich lediglich ein Übertragungsrahmen von Tr = N·Tc bzw. Tr = Ts vorzusehen ist. Dies wird dadurch erreicht, daß bei der zyklischen Verschiebung Chips, die auf der Zeitachse nach rechts über den Zeitbereich Ts hinaus verschoben worden sind, links wieder an den Anfang der verschobenen Spreizungsfolge angehängt werden. Mathematisch läßt sich eine zyklische Verschiebung um p·Tc Chips durch

Figure DE000010128353B4_0002
beschreiben. Die zweite SFPM-Realisierungsversion beruht auf der zyklischen Verschiebung.Using the same example is in 2 illustrates the cyclic shift. It can be seen that only one transmission frame of T r = N · T c or T r = T s is to be provided in the cyclic shift in the time domain. This is achieved in that in the cyclical shift chips that have been shifted on the time axis to the right over the time range T s addition, are left again appended to the beginning of the shifted spreading sequence. Mathematically, a cyclic shift can be performed by p × T c chips
Figure DE000010128353B4_0002
describe. The second SFPM realization version is based on the cyclic shift.

Das Grundprinzip der SFPM besteht darin, daß zur Übertragung von Information die verschiedenen Phasen der verwendeten Spreizungsfolge herangezogen werden. Bei einer Spreizungsfolge der Länge N können somit N verschiedene Informationssymbole übertragen werden. Der Sender wählt gemäß dem zu übertragenden Informationssymbol eine Spreizungsfolgenphase aus, die im Empfänger wiederum detektiert wird. Aus der detektierten Spreizungsfolgenphase kann der Empfänger auf das übertragene Informationssymbol zurückschließen.The basic principle of the SFPM is that the different phases of the spreading sequence used are used for the transmission of information. With a spreading sequence of length N, N different information symbols can thus be transmitted. The transmitter selects according to the information symbol to be transmitted from a spreading sequence phase, which is in turn detected in the receiver. From the detected spread sequence phase, the receiver can return to the transmitted information symbol.

Liegt die zu übertragende Information beispielsweise in Form von Bits vor, werden jeweils M Bits zu M-wertigen Symbolen zusammengefaßt, wobei M = ⌊ldN⌋ (4) zu wählen ist. Dabei gibt ⌊x⌋ die größte ganze Zahl an, die kleiner oder gleich x ist. Die Erzeugung der M-wertigen Symbole und damit die SFPM ist besonders effizient, wenn Spreizungsfolgen der Länge N = 2n verwendet werden. In diesem Fall wird die Anzahl M Bits pro Symbol maximiert und es gilt: M = ⌊ldN⌋ = n. (5) If the information to be transmitted is present in the form of bits, for example, M bits are combined into M-ary symbols, where M = ⌊ldN⌋ (4) to choose. Where ⌊x⌋ is the largest integer less than or equal to x. The generation of the M-ary symbols and thus the SFPM is particularly efficient when spreading sequences of length N = 2 n are used. In this case, the number of M bits per symbol is maximized and the following applies: M = ⌊ldN⌋ = n. (5)

Jedem M-wertigen Symbol wird dann eine Spreizungsfolgenphase zugeordnet. Diese Zuordnung kann beispielsweise durch eine einfache Abbildungsvorschrift (”Mapping”) erfolgen. In Tabelle 1 ist eine solche Abbildungsvorschrift für N = 8 und damit M = n = 3 angegeben, wobei die Bits durch ”+” und ”–” repräsentiert sind. In günstiger Weise wählt man die Abbildungsvorschrift so, daß sich die Symbole, die auf benachbarte Spreizungsfolgenphasen abgebildet werden, nur in einem Bit unterscheiden. Detektiert der Empfänger nicht die richtige Spreizungsfolgenphase, sondern eine benachbarte, dann entsteht aus diesem Symbolfehler nur ein einziger Bitfehler. Diese spezielle Zuordnung ist dem ”Gray-Mapping” sehr ähnlich und wird im folgenden als ”erweitertes Gray-Mapping” bezeichnet.Each M-valued symbol is then assigned a spreading sequence phase. This assignment can be made for example by a simple mapping rule ("mapping"). Table 1 shows such a mapping rule for N = 8 and thus M = n = 3, the bits being represented by "+" and "-". Conveniently, the mapping rule is chosen such that the symbols mapped to adjacent spreading sequence phases differ only in one bit. If the receiver does not detect the correct spreading sequence phase but an adjacent one, then this symbol error results in only a single bit error. This special assignment is very similar to the "gray mapping" and is referred to in the following as "extended gray mapping".

Der Unterschied zum ”Gray-Mapping” besteht darin, daß sich auch das erste und das letzte Symbol nur in einem Bit unterscheiden. Diese Eigenschaft ist insbesondere für die zweite SFPM-Realisierungsversion von Bedeutung, da diese die zyklische Verschiebung verwendet. Bei der ersten SFPM-Realisierungsversion dagegen spielt es keine Rolle, ob das ”Gray-” oder das erweiterte ”Gray-Mapping” verwendet wird. In der nachfolgenden Tabelle 1 ist das erweiterte ”Gray-Mapping” anhand eines Beispiels N = 8 und M = n = 3 für eine Abbildungsvorschrift zur Zuordnung zwischen M-wertigem Symbol und Spreizungsfolgenphase auf der Grundlage des erweiterten ”Gray-Mapping” dargestellt. M-wertige Symbole Spreizungsfolgenphase p + + + 0 – + + 1 – + – 2 + + – 3 + – – 4 – – – 5 – – + 6 + – + 7 Tabelle 1 The difference to the "gray mapping" is that also the first and the last symbol differ in only one bit. This property is particularly important for the second SFPM implementation version, as it uses the cyclic shift. For the first version of SFPM, however, it does not matter if the "Gray" or the "Gray Mapping" is used. In the following Table 1, the expanded "Gray Mapping" is shown using an example N = 8 and M = n = 3 for a mapping rule for mapping between M-valued symbol and spreading sequence phase based on the extended "Gray Mapping". M-valued symbols Spreading sequence phase p + + + 0 - + + 1 - + - 2 + + - 3 + - - 4 - - - 5 - - + 6 + - + 7 Table 1

Die erste SFPM-Realisierungsversion beruht auf der linearen Verschiebung zur Erzeugung der verschiedenen Phasen der Spreizungsfolge im Sender. Ein möglicher Prinzipaufbau eines Senders für die erste SFPM-Realisierungsversion ist in 3 dargestellt, wobei beispielhaft eine Spreizungsfolge der Länge N = 2n zu Grunde gelegt wurde.The first SFPM realization version relies on the linear shift to generate the different phases of the spreading sequence in the transmitter. A possible basic structure of a transmitter for the first SFPM realization version is in 3 represented, for example, a spreading sequence of length N = 2 n was used as a basis.

Jeweils n Bits des zu übertragenden Bitstroms d(k) werden zu M-wertigen Symbolen zusammengefaßt, wobei mit nTb die Abtastrate bezeichnet ist. Man beachte, daß M = n aufgrund der Wahl für die Spreizungsfolgenlänge N gilt. Ein ”Symbol-Mapper” SM, der Bestandteil eines Spreizungsfolgenphasengenerators SP ist, realisiert die Abbildungsvorschrift zur Zuordnung zwischen M-wertigem Symbol und Spreizungsfolgenphase p. Die lineare Verschiebung zur Erzeugung der verschiedenen Spreizungsfolgenphasen kann beispielsweise in der in 3 dargestellten Weise mit einem einfachen Verzögerungsglied VG erzielt werden, das Verzögerungen τ um Vielfache der Chipdauer Tc realisiert τ = p·Tc. (6) In each case n bits of the bit stream d (k) to be transmitted are combined to form M-valued symbols, where nT b denotes the sampling rate. Note that M = n due to the choice for the spreading sequence length N. A "symbol mapper" SM, which is part of a spreading sequence phase generator SP, implements the mapping rule for the association between the M-valued symbol and the spreading sequence phase p. The linear displacement for generating the various spreading sequence phases can be found, for example, in US Pat 3 shown manner can be achieved with a simple delay element VG, the delays τ realized by multiples of the chip duration T c τ = p * T c. (6)

Das Verzögerungsglied VG ist gleichfalls Bestandteil des Spreizungsfolgenphasengenerators SP. Der Faktor p und damit die ausgewählte Spreizungsfolgenphase wird dem Verzögerungsglied VG vom ”Symbol-Mapper” SM zur Verfügung gestellt.The delay element VG is also part of the spreading sequence phase generator SP. The factor p and thus the selected spreading sequence phase is provided to the delay element VG by the "symbol mapper" SM.

Mit jedem Beginn eines Übertragungsrahmens, der aufgrund der linearen Verschiebung eine Dauer Tr = 2·Ts besitzt, erzeugt ein Spreizungsfolgengenerator SG, der gleichfalls Bestandteil des Spreizungsfolgenphasengenerators SP ist, die unverschobene Spreizungsfolge c(t). Diese wird durch das Verzögerungsglied VG entsprechend der ausgewählten Spreizungsfolgenphase p im Übertragungsrahmen positioniert, um das gewünschte Ausgangssignal cp(t) des Spreizungsfolgenphasengenerators SP zu realisieren. Das Basisbandsendesignal s(t) entsteht aus der fortgesetzten Aneinanderreihung von Übertragungsrahmen. Während der Dauer Tr eines Übertragungsrahmens gilt s(t) = cp(t), (7) wenn für diesen Übertragungsrahmen die Phase p der Spreizungsfolge c(t) ausgewählt wurde.With each beginning of a transmission frame, which has a duration T r = 2 * T s due to the linear displacement, a spreading sequence generator SG, which likewise forms part of the Spreading sequence phase generator SP is the unshifted spreading sequence c (t). This is positioned by the delay element VG corresponding to the selected spreading sequence phase p in the transmission frame in order to realize the desired output signal c p (t) of the spreading sequence phase generator SP. The baseband transmit signal s (t) arises from the continued stringing of transmission frames. During the duration T r of a transmission frame s (t) = cp (t), (7) if the phase p of the spreading sequence c (t) has been selected for this transmission frame.

In 4 ist ein möglicher Prinzipaufbau eines Empfängers für die erste SFPM-Realisierungsversion dargestellt, wobei wie bereits bei der anhand der 3 erfolgten Beschreibung des Senders beispielhaft Spreizungsfolgen der Länge N = 2n betrachtet werden. Das Basisbandsendesignal s(t) wird durch den Übertragungskanal h(t) und aufgrund des additiven, weißen, gaussverteilten Rauschens (”Additive White Gaussian Noise”; AWGN) n(t) beeinflußt und erreicht als Empfangssignal y(t) den Empfänger, wobei y(t) = s(t)*h(t) + n(t) (8) gilt. Der Operator ”*” spezifiziert die Faltungsoperation. Die SFPM ist bei beliebigen Übertragungskanälen h(t) einsetzbar.In 4 is a possible basic structure of a receiver for the first SFPM implementation version shown, wherein as already in the basis of the 3 described description of the transmitter are considered example spreading sequences of length N = 2 n . The baseband transmission signal s (t) is influenced by the transmission channel h (t) and due to the additive, white gaussian noise (AWGN) n (t) and reaches the receiver as the reception signal y (t) y (t) = s (t) * h (t) + n (t) (8) applies. The operator "*" specifies the convolution operation. The SFPM can be used with any transmission channels h (t).

Für die weitere Beschreibung wird der Einfachheit und Übersichtlichkeit halber ein reiner AWGN-Kanal mit h(t) = δ(t) zu Grunde gelegt, wobei δ(t) die Dirac-Funktion bezeichnet. In diesem Fall ergibt sich für das Basisbandempfangssignal y(t) der Ausdruck y(t) = s(t) + n(t), (9) der bis auf den additiven Rauschterm n(t) mit dem Basisbandsendesignal s(t) identisch ist. Zunächst wird mittels eines Segmentierungsglieds SEG eine Segmentierung des Empfangssignals y(t) in Zeitabschnitte der Länge Tr = 2·Ts eines Übertragungsrahmens vorgenommen und so der Signalabschnitt r(t) erzeugt.For the sake of clarity and clarity, a pure AWGN channel with h (t) = δ (t) is used for the further description, where δ (t) denotes the Dirac function. In this case, the expression for the baseband received signal y (t) y (t) = s (t) + n (t), (9) which is identical to the baseband transmission signal s (t) except for the additive noise term n (t). First, a segmentation of the received signal y (t) is carried out by means of a segmentation element SEG in time segments of length T r = 2 * T s of a transmission frame, thus producing the signal section r (t).

Diese Segmentierung erfolgt in der in 5 dargestellten Weise synchron zum Sendesignal, wobei die mittels einer Synchronisierungseinrichtung SYN vorgenommene Synchronisation auf das Sendesignal und damit der Ausgleich für die Signallaufzeit t0 ohne Verwendung des Empfangssignals y(t) erfolgt, sondern unter Verwendung eines gesonderten Synchronisationskanals. Durch die Synchronisation ist gewährleistet, daß der Signalabschnitt r(t) stets genau eine Phase p der Spreizungsfolge c(t) beinhaltet und wegen der Gleichung (7) und der Gleichung (9) gilt: r(t) = cp(t) + n(t). (10) This segmentation takes place in the in 5 shown in synchronism with the transmission signal, wherein the means of a synchronization SYN synchronization to the transmission signal and thus the compensation for the signal delay time t 0 without using the received signal y (t) takes place, but using a separate synchronization channel. The synchronization ensures that the signal section r (t) always contains exactly one phase p of the spreading sequence c (t) and, because of equation (7) and equation (9), r (t) = cp (t) + n (t). (10)

In einem Korrelator KO wird aus dem Signalabschnitt r(t) und der in einem empfängerseitig angeordneten Spreizungsfolgengenerator SGE erzeugten, identischen Kopie der im Sender verwendeten Spreizungsfolge c(t) in der in 6 dargestellten Weise die Korrelationsfunktion Rrc(τ) für den Bereich 0 ≤ τ ≤ Ts – Tc = (N – 1)·Tc bestimmt:

Figure DE000010128353B4_0003
In a correlator KO, an identical copy of the spreading sequence c (t) used in the transmitter is generated from the signal section r (t) and the spread sequence generator SGE arranged in a receiver-side spreading sequence generator SGE 6 As shown, the correlation function R rc (τ) for the range 0 ≤ τ ≤ T s -T c = (N-1) · T c determines:
Figure DE000010128353B4_0003

Für die in 6 dargestellten linearen Verschiebungen c(t – l·Tc) = cl(t), l = 0, ..., N – 1, der Spreizungsfolge c(t) kann die Korrelationsfunktion Rrc(τ) an den diskreten Stellen τ = l·Tc, l = 0, ..., N – 1, berechnet werden. Zur Detektion der Korrelationsspitze ist eine Bestimmung der Korrelationsfunktion Rrc(τ) an diesen diskreten Stellen vollkommen ausreichend. Selbstverständlich kann auch ein Korrelator KO eingesetzt werden, der die gesamte Korelationsfunktion Rrc(τ) für den Bereich 0 ≤ τ ≤ Ts – Tc = (N – 1)·Tc, bestimmt.For the in 6 illustrated linear displacements c (t - l · T c) = c l (t), l = 0, ..., N - 1, the spreading sequence c (t), the correlation function R rc (τ) to the discrete sites τ = l · T c , l = 0, ..., N - 1. For the detection of the correlation peak, a determination of the correlation function R rc (τ) at these discrete locations is completely sufficient. Of course, it is also possible to use a correlator KO which determines the entire correlation function R rc (τ) for the range 0 ≦ τ ≦ T s -T c = (N-1) * T c .

Unter Verwendung der Gleichung (2) und der Gleichung (10) läßt sich die Gleichung (11) zu

Figure DE000010128353B4_0004
umformen. Während der zweite Term in der Gleichung (12) eine additive Rauschstörung darstellt, repräsentiert der erste Term die Kreuzkorrelationsfunktion der Spreizungsfolge c(t), die aufgrund der linearen Verschiebung zur Erzeugung der Phase p der Spreizungsfolge c(t) ihr Maximum für τ = p·Tc aufweist. Diese Korrelationsspitze wird durch einen in 4 eingetragenen Korrelationsspitzendetektor (”Peak”-Detektor) PD bestimmt. Aus der Position τ = p·Tc der Korrelationsspitze kann auf die ubertragene Phase p der Spreizungsfolge c(t) zurückgeschlossen werden. Über einen ”Symbol-Demapper” SD wird aus der Spreizungsfolgenphase p das entsprechende M-wertige Symbol und daraus der ursprüngliche Bitstrom d(k) zurückgewonnen, wobei mit nTb die Abtastrate bezeichnet ist. Detektion und Zurückgewinnen des ursprünglichen Bit-stroms d(k) sind bei rauschfreier Übertragung stets fehlerfrei möglich.Using equation (2) and equation (10), equation (11) can be added
Figure DE000010128353B4_0004
reshape. While the second term in equation (12) represents an additive noise penalty, the first term represents the cross-correlation function of the spreading sequence c (t) which, due to the linear shift to produce the phase p of the spreading sequence c (t), is its maximum for τ = p · T c has. This correlation peak is indicated by a in 4 registered correlation peak detector ("peak" detector) PD. From the position τ = p · T c of the correlation peak it is possible to deduce the transferred phase p of the spreading sequence c (t). Via a "symbol demapper" SD, the corresponding M-valued symbol is retrieved from the spread sequence phase p and the original bit stream d (k) is retrieved therefrom, where nT b denotes the sampling rate. Detection and recovery of the original bit stream d (k) are always error-free possible with noise-free transmission.

Nachfolgend werden die Gewinne in der übertragbaren Datenrate bestimmt, welche die erste SFPM-Realisierungsversion gegenüber einem DS-CDMA Übertragungsverfahrens mit BPSK(”Binary Phase Shift Keying”)-Modulation erzielt. Bei DS(”Direct Sequence”)-CDMA mit BPSK-Modulation kann jeder Nutzer während einer Symboldauer Ts = N·Tc genau 1 Bit übertragen und die übertragbare Datenrate RBPSK ergibt sich zu:

Figure DE000010128353B4_0005
Subsequently, the gains in the transmittable data rate which the first SFPM realization version achieves over a DS-CDMA transmission method with BPSK (Binary Phase Shift Keying) modulation are determined. In the case of DS ("Direct Sequence") CDMA with BPSK modulation, each user can transmit exactly 1 bit during a symbol duration T s = N * T c , and the transferable data rate R BPSK results in:
Figure DE000010128353B4_0005

Bei der ersten SFPM-Realisierungsversion dagegen können von jedem Nutzer während eines Übertragungsrahmens Tr = 2·Ts insgesamt M Bits übertragen werden. In günstiger Weise wird eine Spreizungsfolge der Länge N = 2n verwendet, um die Anzahl der übertragbaren Bits gemäß der Gleichung (5) auf M = n zu maximieren. Daraus ergibt sich eine übertragbare Datenrate RSFPM von:

Figure DE000010128353B4_0006
In contrast, in the first SFPM implementation version, each user can transmit M bits in total during a transmission frame T r = 2 × T s . Conveniently, a spreading sequence of length N = 2n is used to maximize the number of transmissible bits according to equation (5) to M = n. This results in a transferable data rate R SFPM of:
Figure DE000010128353B4_0006

In der nachfolgenden Tabelle 2 sind die Gewinne für die erste SFPM-Realisierungsversion in der übertragbaren Datenrate für unterschiedliche Spreizungsfolgenlängen von N = 8 bis N = 1024 angegeben. Spreizungsfolgenlänge N Anzahl M Bits pro Symbol: M = n Gewinn: RSFPM/RBPSK 8 3 1.5 16 4 2 32 5 2.5 64 6 3 128 7 3.5 256 8 4 512 9 4.5 1024 10 5 Tabelle 2 Table 2 below shows the gains for the first SFPM implementation version in the transmittable data rate for different spreading sequence lengths from N = 8 to N = 1024. Spreading sequence length N Number of M bits per symbol: M = n Profit: R SFPM / R BPSK 8th 3 1.5 16 4 2 32 5 2.5 64 6 3 128 7 3.5 256 8th 4 512 9 4.5 1024 10 5 Table 2

Da es sich bei der SFPM im Gegensatz zur bipolaren BPSK-Modulation um ein quasi-orthogonales Modulationsverfahren handelt, ist ein Performance-Verlust der SFPM gegenüber der BPSK-Modulation von ca. 3 dB zu erwarten. Dieser Performance-Verlust ist dem Gewinn in der übertragbaren Datenrate gegenzurechnen.Since SFPM, in contrast to BPSK bipolar modulation, is a quasi-orthogonal modulation method, a performance loss of SFPM compared to BPSK modulation of about 3 dB is to be expected. This performance loss is to be offset against the profit in the transferable data rate.

Zum Abschluß der Beschreibung der ersten SFPM-Realisierungsversion sei angemerkt, daß der Übertragungsrahmen auch auf eine Dauer Tr = 2·Ts – Tc reduziert werden kann, wodurch sich die in der Tabelle 2 angegebenen Gewinne noch geringfügig erhöhen lassen.To conclude the description of the first version of SFPM realization, it should be noted that the transmission frame can also be reduced to a duration T r = 2 * T s -T c , whereby the gains indicated in Table 2 can still be slightly increased.

Die zweite SFPM-Realisierungsversion beruht auf der zyklischen Verschiebung zur Erzeugung der verschiedenen Phasen der Spreizungsfolge im Sender. Ein möglicher Prinzipaufbau eines Senders für die zweite SFPM-Realisierungsversion ist in 7 dargestellt, wobei wie bereits bei der ersten SFPM-Realisierungsversion wieder beispielhaft eine Spreizungsfolge der Länge N = 2n zu Grunde gelegt wurde.The second SFPM realization version relies on the cyclic shift to generate the different phases of the spreading sequence in the transmitter. A possible basic structure of a transmitter for the second SFPM realization version is in 7 represented as in the first SFPM implementation version again exemplified a spreading sequence of length N = 2 n was used as a basis.

Jeweils n Bits des zu übertragenden Bitstroms d(k) werden zu M-wertigen Symbolen zusammengefaßt, wobei mit nTb die Abtastrate bezeichnet ist. Man beachte, daß M = n aufgrund der Wahl für die Spreizungsfolgenlänge N gilt. Ein ”Symbol-Mapper” SYM, der Bestandteil eines Spreizungsfolgenphasengenerators SGN ist, realisiert die Abbildungsvorschrift zur Zuordnung zwischen M-wertigem Symbol und Spreizungsfolgenphase p. Die zyklische Verschiebung zur Erzeugung der verschiedenen Spreizungsfolgenphasen kann beispielsweise in der in 7 dargestellten Weise direkt bei der Erzeugung der Spreizungsfolge c(t) realisiert werden. In diesem Fall wird die Spreizungsfolge c(t) in vorteilhafter Weise mittels rückgekoppelter Schieberegister realisiert. In each case n bits of the bit stream d (k) to be transmitted are combined to form M-valued symbols, where nT b denotes the sampling rate. Note that M = n due to the choice for the spreading sequence length N. A "symbol mapper" SYM, which is part of a spreading sequence phase generator SGN, implements the mapping rule for the association between the M-valued symbol and the spreading sequence phase p. The cyclic shift for generating the various spreading sequence phases can be found, for example, in US Pat 7 illustrated manner directly in the generation of the spreading sequence c (t) can be realized. In this case, the spreading sequence c (t) is realized in an advantageous manner by means of feedback shift registers.

Je nach Auswahl der Startbelegung für die Schieberegister ist jede beliebige Phase der Spreizungsfolge realisierbar. Ein Block ”Spreizungsfolgengenerator mit zyklischer Verschiebung” SZV, der ebenfalls Bestandteil des Spreizungsfolgenphasengenerators SGN ist, erhält die ausgewählte Spreizungsfolgenphase p vom ”Symbol-Mapper” SYM zur Verfügung gestellt und wählt diejenige Startbelegung für die Schieberegister aus, die zur Erzeugung der zyklisch verschobenen Spreizungsfolge cp(t) benötigt wird.Depending on the selection of the start assignment for the shift registers, any phase of the spreading sequence can be realized. A block "spread-order generator with cyclical shift" SZV, which is also part of the spread sequence phase generator SGN, receives the selected spread sequence phase p from the "symbol mapper" SYM and selects the start assignment for the shift registers used to generate the cyclically shifted spread sequence c p (t) is needed.

Mit jedem Beginn eines Übertragungsrahmens, der aufgrund der zyklischen Verschiebung lediglich eine Dauer Tr = Ts besitzt, erzeugt der Block ”Spreizungsfolgengenerator mit zyklischer Verschiebung” SZV direkt die zyklisch verschobene Spreizungsfolge cp(t) und damit das gewünschte Ausgangssignal cp(t) des Spreizungsfolgenphasengenerators SGN. Das Basisbandsendesignal s(t) entsteht aus der fortgesetzten Aneinanderreihung von Übertragungsrahmen. Während der Dauer Tr eines Übertragungsrahmens gilt s(t) = cp(t), (15) wenn für diesen Übertragungsrahmen die Phase p der Spreizungsfolge c(t) ausgewählt wurde.With each start of a transmission frame, which has only a duration T r = T s due to the cyclical shift, the block "Spreading sequence generator with cyclic shift" SZV directly generates the cyclically shifted spreading sequence c p (t) and thus the desired output signal c p (t ) of the spreading sequence phase generator SGN. The baseband transmit signal s (t) arises from the continued stringing of transmission frames. During the duration T r of a transmission frame s (t) = cp (t), (15) if the phase p of the spreading sequence c (t) has been selected for this transmission frame.

In 8 ist ein möglicher Prinzipaufbau eines Empfängers für die zweite SFPM-Realisierungsversion dargestellt, wobei wie bereits bei der Beschreibung des Senders beispielhaft Spreizungsfolgen der Länge N = 2n betrachtet werden. Ein Vergleich mit 4 zeigt, daß sich die Empfänger für die erste und zweite SFPM-Realisierungsversion lediglich in der Durchführung der Korrelation unterscheiden, siehe Block ”Korrelator” KO in 4 bzw. Block ”Zyklischer Korrelator” ZKO in 8. Dieser Unterschied kommt dadurch zustande, daß die erste SFPM-Realisierungsversion die lineare und die zweite SFPM-Realisierungsversion die zyklische Verschiebung verwendet. In der weiteren Beschreibung des Empfängers für die zweite SFPM-Realisierungsversion wird daher nur auf die Durchführung der zyklischen Korrelation eingegangen.In 8th a possible basic structure of a receiver for the second version of SFPM implementation is shown, wherein, as already described in the description of the transmitter example spreading sequences of length N = 2 n . A comparison with 4 shows that the receivers for the first and second version of SFPM realization differ only in the performance of the correlation, see block "correlator" KO in 4 or Block "Cyclic Correlator" ZKO in 8th , This difference is due to the fact that the first SFPM implementation version uses the linear shift and the second SFPM realization version the cyclic shift. In the further description of the receiver for the second SFPM implementation version, therefore, only the implementation of the cyclic correlation will be discussed.

Durch die in einem Segmentierungsglied SGL unter Zuhilfenahme einer Synchronisierungseinrichtung SYH unter Verwendung eines gesonderten Synchronisationskanals durchgeführte synchrone Segmentierung des Empfangssignals y(t) in Zeitabschnitte der Länge Tr = Ts eines Übertragungsrahmens, ist gewährleistet, daß der resultierende Signalabschnitt r(t) stets genau eine Phase p der Spreizungsfolge c(t) beinhaltet und entsprechend zur Gleichung (10) auch für die zweite SFPM-Realisierungsversion r(t) = cp(t) + n(t) (16) gilt. Im zyklischen Korrelator ZKO wird aus dem Signalabschnitt r(t) und der in einem Spreizungsfolgengenerator SPG des Empfängers erzeugten identischen Kopie der im Sender verwendeten Spreizungsfolge c(t) in der in 9 dargestellten Weise die Korrelationsfunktion Rrc(τ) für den Bereich 0 ≤ τ ≤ Ts – Tc = (N – 1)·Tc bestimmt:

Figure DE000010128353B4_0007
The synchronous segmentation of the received signal y (t) into time segments of length T r = T s of a transmission frame carried out in a segmentation element SGL with the aid of a synchronization device SYH using a separate synchronization channel ensures that the resulting signal section r (t) is always accurate includes a phase p of the spreading sequence c (t) and according to the equation (10) also for the second SFPM realization version r (t) = cp (t) + n (t) (16) applies. In the cyclic correlator ZKO, from the signal section r (t) and the identical copy of the spreading sequence c (t) used in the transmitter in a spreading sequence generator SPG of the receiver, in the in 9 As shown, the correlation function R rc (τ) for the range 0 ≤ τ ≤ T s -T c = (N-1) · T c determines:
Figure DE000010128353B4_0007

Für die in 9 dargestellten zyklischen Verschiebungen cl(t), l = 0, ..., N – 1, der Spreizungsfolge c(t) kann die Korrelationsfunktion Rrc(τ) an den diskreten Stellen τ = l·Tc, l = 0, ..., N – 1, berechnet werden. Zur Detektion der Korrelationsspitze ist eine Bestimmung der Korrelationsfunktion Rrc(τ) an diesen diskreten Stellen vollkommen ausreichend. Selbstverstandlich kann auch ein zyklischer Korrelator ZKO eingesetzt werden, der die gesamte Korrelationsfunktion Rrc(τ) für den Bereich 0 ≤ τ ≤ Ts – Tc = (N – 1)·Tc bestimmt.For the in 9 cyclic shifts c 1 (t), l = 0,..., N-1, the spreading sequence c (t) can be the correlation function R rc (τ) at the discrete locations τ = 1 · T c , l = 0, ..., N - 1. For the detection of the correlation peak, a determination of the correlation function R rc (τ) at these discrete locations is completely sufficient. Of course, it is also possible to use a cyclic correlator ZKO which determines the entire correlation function R rc (τ) for the range 0 ≦ τ ≦ T s -T c = (N-1) * T c .

Unter Beachtung der Gleichung (16) läßt sich die Gleichung (17) zu

Figure DE000010128353B4_0008
umformen. Während die zweite Zeile der Gleichung (18) eine additive Rauschstörung darstellt, repräsentiert die erste Zeile die zyklische bzw. periodisch fortgesetzte Kreuzkorrelationsfunktion der Spreizungsfolge c(t). Aufgrund der zyklischen Verschiebung zur Erzeugung der Phase p der Spreizungsfolge c(t) tritt das Maximum für τ = p·Tc auf. Diese Korrelationsspitze wird durch den in 8 eingetragenen Korrelationsspitzendetektor (”Peak”-Detektor) KD bestimmt.Considering the equation (16), the equation (17) can be added
Figure DE000010128353B4_0008
reshape. While the second row of equation (18) represents an additive noise disorder, the first row represents the cyclic or periodically continued cross-correlation function of the spreading sequence c (t). Due to the cyclic shift for generating the phase p of the spreading sequence c (t), the maximum occurs for τ = p · T c . This correlation peak is determined by the in 8th registered correlation peak detector ("peak" detector) KD.

Wie bei der ersten SFPM-Realisierungsversion kann aus der Position τ = p·Tc der Korrelationsspitze auf die übertragene Phase p der Spreizungsfolge c(t) zurückgeschlossen werden und damit letztendlich unter Verwendung eines ”Symbol-Demappers” SDM auf den ursprünglichen Bitstrom d(k), wobei mit nTb die Abtastrate bezeichnet ist. Detektion und Zurückgewinnen des ursprünglichen Bitstroms d(k) sind bei rauschfreier Übertragung stets fehlerfrei möglich.As with the first SFPM realization version, the correlation peak can be deduced from the position τ = p · T c of the spread phase c of the spreading sequence c (t) and thus finally converted to the original bit stream d (using a "symbol demapper" SDM). k), where nT b is the sampling rate. Detection and recovery of the original bitstream d (k) are always error-free possible with noise-free transmission.

Im folgenden werden die Gewinne in der übertragbaren Datenrate bestimmt, welche die zweite SFPM-Realisierungsversion gegenüber einem DS-CDMA Übertragungsverfahrens mit BPSK-Modulation erzielt. Für die übertragbare Datenrate RBPSK bei DS-CDMA mit BPSK-Modulation gilt wiederum die Gleichung (13). Bei der zweiten SFPM-Realisierungsversion können von jedem Nutzer während eines Übertragungsrahmens Tr = Ts insgesamt M Bits übertragen werden.In the following, the gains in the transmissible data rate which the second SFPM realization version achieves over a DS-CDMA transmission method with BPSK modulation are determined. For the transmittable data rate R BPSK in DS-CDMA with BPSK modulation again the equation (13) applies. In the second version of SFPM implementation, each user can transmit a total of M bits during a transmission frame T r = T s .

In vorteilhafter Weise wird eine Spreizungsfolge der Länge N = 2n verwendet, um die Anzahl der übertragbaren Bits gemäß Gleichung (5) auf M = n zu maximieren. Daraus ergibt sich eine ubertragbare Datenrate RSFPM von

Figure DE000010128353B4_0009
Advantageously, a spreading sequence of length N = 2 n is used to maximize the number of transferable bits according to equation (5) to M = n. This results in a transferable data rate R SFPM of
Figure DE000010128353B4_0009

In der nachfolgenden Tabelle 3 sind für die zweite SFPM-Realisierungsversion die Gewinne in der übertragbaren Datenrate für unterschiedliche Spreizungsfolgenlängen von N = 8 bis N = 1024 angegeben. Man erkennt, daß die Gewinne im Falle der zweiten SFPM-Realisierungsversion doppelt so hoch ausfallen wie bei der ersten SFPM-Realisierungsversion. Spreizungsfolgenlänge N Anzahl M Bits pro Symbol: M = n Gewinn: RSFPM/RBPSK 8 3 3 16 4 4 32 5 5 64 6 6 128 7 7 256 8 8 512 9 9 1024 10 10 Tabelle 3 In the following Table 3, the gains in the transferable data rate for different spreading sequence lengths of N = 8 to N = 1024 are given for the second SFPM implementation version. It can be seen that the profits in the case of the second SFPM realization version are twice as high as in the first SFPM implementation version. Spreading sequence length N Number of M bits per symbol: M = n Profit: R SFPM / R BPSK 8th 3 3 16 4 4 32 5 5 64 6 6 128 7 7 256 8th 8th 512 9 9 1024 10 10 Table 3

Um bei digitalen Nachrichtenübertragungsverfahren, in denen Spreizungsfolgen zum Einsatz kommen, eine gute Performance zu erzielen, sind Spreizungsfolgen mit gut geeigneten Auto- und/oder Kreuzkorrelationseigenschaften von besonderem Interesse. Dies gilt auch für die SFPM. Insbesondere ist es bei der Auswahl der Spreizungsfolgen c(t) für die SFPM vorteilhaft, wenn alle N Phasen p, p = 0, ..., N – 1, der Spreizungsfolgen c(t) unterschiedlich sind.In order to achieve a good performance in digital message transmission methods in which spreading sequences are used, spreading sequences with well-suited auto and / or cross-correlation properties are of particular interest. This also applies to the SFPM. In particular, when selecting the spreading sequences c (t) for the SFPM, it is advantageous if all N phases p, p = 0,..., N-1, of the spreading sequences c (t) are different.

Dies gilt insbesondere für die zweite SFPM-Realisierungsversion, da in diesem Fall nur so gewährleistet werden kann, daß alle möglichen Informationssymbole im Empfänger eindeutig detektiert werden können. Gängig verwendete Spreizungsfolgen, wie m-Sequenzen, Gold- oder Kasami-Sequenzen, weisen diese Eigenschaft auf. This applies in particular to the second SFPM implementation version, since in this case it is only possible to ensure that all possible information symbols can be unambiguously detected in the receiver. Commonly used spreading sequences, such as m-sequences, gold or Kasami sequences, have this property.

Die Erzeugung der linearen und zyklischen Verschiebung kann auch auf andere Weisen erfolgen als bisher beschrieben. Beispielsweise kann sowohl die Erzeugung der linearen als auch die Erzeugung der zyklischen Verschiebung unter Verwendung eines sogenannten ”Look-up Table” durchgeführt werden. Ein ”Look-up Table” ist ein großer adressierbarer Speicher. In diesem Speicher werden die N Spreizungsfolgenphasen cp(t), p = 0, ..., N – 1, in digitaler Form abgelegt. Als Adresse zum Auslesen der Spreizungsfolgenphasen cp(t) kann bei entsprechender Anordnung im ”Look-up Table” beispielsweise die Phase p verwendet werden, die vom ”Symbol-Mapper” SM bzw. SYM zur Verfügung gestellt wird.The generation of the linear and cyclic shift can also be done in other ways than previously described. For example, both the generation of the linear shift and the generation of the cyclical shift can be carried out using a so-called look-up table. A "look-up table" is a large addressable memory. In this memory 0, the N-phase spreading sequence c p (t) = p, ..., N - 1, stored in digital form. With an appropriate arrangement in the look-up table, for example, the phase p which is provided by the "symbol mapper" SM or SYM can be used as the address for reading out the spreading sequence phases c p (t).

Die Korrelation im Empfänger kann auch in anderer Weise erfolgen als bisher beschrieben. Beispielsweise kann die Korrelation unter Verwendung eines ”Look-up Table” durchgeführt werden. In diesem Speicher werden die N Spreizungsfolgenphasen cp(t), p = 0, ..., N – 1, der identischen Kopie der im Sender verwendeten Spreizungsfolge c(t) in digitaler Form abgelegt. Der Signalabschnitt r(t) des Empfangssignals y(t) wird mit allen möglichen N Spreizungsfolgenphasen korreliert. Die Phase p, die den größten Korrelationskoeffizienten liefert, wird als gesendet betrachtet und dem ”Symbol-Demapper” SD bzw. SDM übergeben. Man beachte, daß die Korrelationsbildung mittels ”Look-up Table” parallelisierbar ist.The correlation in the receiver can also be done in other ways than previously described. For example, the correlation may be performed using a look-up table. In this memory, the N spreading sequence phases c p (t), p = 0,..., N-1, of the identical copy of the spreading sequence c (t) used in the transmitter are stored in digital form. The signal section r (t) of the received signal y (t) is correlated with all possible N spreading sequence phases. The phase p, which provides the largest correlation coefficient, is considered to be sent and passed to the "symbol demapper" SD or SDM. Note that the correlation formation can be parallelized by means of a look-up table.

Das SFPM-Verfahren nach der Erfindung ist nicht nur bei Spreizungsfolgen mit rechteckiger Impulsform, sondern auch bei Spreizungsfolgen beliebiger Impulsform einsetzbar. Die Impulsform der Spreizungsfolgen schränkt die Anwendbarkeit der SFPM in keiner Weise ein.The SFPM method according to the invention can be used not only for spreading sequences with a rectangular pulse shape but also for spreading sequences of any desired pulse shape. The pulse shape of the spreading sequences in no way restricts the applicability of the SFPM.

Das SFPM-Übertragungsverfahren nach der Erfindung ist darüber hinaus nicht nur bei reellwertigen Spreizungsfolgen, sondern auch bei komplexwertigen Spreizungsfolgen einsetzbar. Insbesondere ist die SFPM anwendbar, wenn die komplexen Spreizungsfolgen durch jeweils zwei reelle Spreizungsfolgen repräsentiert werden. Dabei wird die eine reelle Spreizungsfolge in der Inphasenkomponente und die andere reelle Spreizungsfolge in der Quadraturkomponente eingesetzt.In addition, the SFPM transmission method according to the invention can be used not only for real-valued spreading sequences but also for complex-valued spreading sequences. In particular, the SFPM is applicable if the complex spreading sequences are represented by two real spreading sequences in each case. In this case, the one real spreading sequence in the in-phase component and the other real spreading sequence in the quadrature component is used.

Das SFPM-Verfahren nach der Erfindung kann sowohl als eigenständiges Modulationsverfahren eingesetzt als auch mit einem anderen Modulationsverfahren kombiniert werden. Jedes Modulationsverfahren, das für digitale Nachrichtenubertragungssysteme geeignet ist, in denen Spreizungsfolgen zum Einsatz kommen, ist auch zur Kombination mit der SFPM geeignet. Beispielsweise kann die SFPM mit der BPSK(”Binary Phase Shift Keying”)-Modulation oder der QPSK(”Quarternary Phase Shift Keying”)-Modulation kombiniert werden. Während bei der SFPM die übertragene Information in der Position der Kreuzkorrelationsspitze liegt, nutzt das Modulationsverfahren, das mit SFPM kombiniert wird, die Polarität der Kreuzkorrelationsspitze zur Informationsübertragung.The SFPM method according to the invention can be used both as an independent modulation method and combined with another modulation method. Any modulation scheme that is suitable for digital communications transmission systems that use spreading sequences is also suitable for combining with the SFPM. For example, the SFPM can be combined with BPSK (Binary Phase Shift Keying) modulation or QPSK (Quarternary Phase Shift Keying) modulation. While in the SFPM the transmitted information is in the position of the cross-correlation peak, the modulation method combined with SFPM uses the polarity of the cross-correlation peak for information transmission.

Als Beispiel sei eine Kombination zwischen SFPM und BPSK-Modulation betrachtet. Der zu übertragende Bitstrom d(k) wird auf SFPM und BPSK-Modulation geeignet aufgeteilt. Nach der SFPM kann beispielsweise durch einfaches Umtasten der ausgewählten Spreizungsfolgenphasen cp(t) die BPSK-Modulation realisiert werden. Ob die ursprüngliche oder die umgetastete Spreizungsfolgenphase gesendet wird, wird über das jeweilige, dem BPSK-Modulator zur Übertragung zugewiesene Bit entschieden. Insgesamt können somit n + 1 Bits pro Symbol übertragen werden, nämlich die n Bits der SFPM und das eine Bit der BPSK-Modulation.As an example, consider a combination between SFPM and BPSK modulation. The bitstream d (k) to be transmitted is split appropriately to SFPM and BPSK modulation. After the SFPM, the BPSK modulation can be realized, for example, by simply tapping the selected spreading sequence phases c p (t). Whether the original or the keyed spread sequence phase is transmitted is decided via the respective bit assigned to the BPSK modulator for transmission. In total, n + 1 bits per symbol can thus be transmitted, namely the n bits of the SFPM and the one bit of the BPSK modulation.

Bei der Detektion im Empfänger werden die n Bits der SFPM aus der Position und das eine Bit der BPSK-Modulation aus der Polarität der Kreuzkorrelationsspitze zurückgewonnen. Die Kombination von SFPM mit einem anderen Modulationsverfahren führt zu einer weiteren Effizienzsteigerung, da dadurch mehr Bits pro Symbol übertragen werden können als bei alleiniger Anwendung der SFPM. Die Erhöhung der Datenrate durch die Kombination von SFPM mit einem anderen Modulationsverfahren ist bei gleicher Sendeleistung, Bandbreite und Performance erzielbar.For detection in the receiver, the n bits of the SFPM are recovered from the position and the one bit of BPSK modulation is recovered from the polarity of the cross correlation peak. The combination of SFPM with another modulation method leads to a further increase in efficiency, since more bits can be transmitted per symbol than when using the SFPM alone. Increasing the data rate by combining SFPM with another modulation method is achievable with the same transmission power, bandwidth and performance.

Das Übertragungsverfahren nach der Erfindung läßt sich in vielerlei Gebieten anwenden.The transmission method according to the invention can be used in many fields.

Es ist beispielsweise ein Einsatz in Navigationssystemen möglich. In Navigationssystemen, wie beispielsweise GPS oder GALILEO, liegt aufgrund des Navigationssignals bereits eine hochgenaue Synchronisation vor. Ferner werden in Navigationssystemen neben dem eigentlichen Navigationssignal auch digitale Datensignale zum Informationsaustausch verwendet. Da die Synchronisation für die Datenubertragung über das Navigationssignal gewonnen werden kann, bietet sich die SFPM als digitales Modulationsverfahren für die Datenübertragung an. Mit der SFPM wird somit ein sehr effizientes digitales Datenübertragungsverfahren für Navigationssysteme ermöglicht.For example, use in navigation systems is possible. In navigation systems, such as GPS or GALILEO, due to the navigation signal is already a highly accurate synchronization. Furthermore, in navigation systems in addition to the actual navigation signal and digital data signals are used for information exchange. Since the synchronization for the data transmission can be obtained via the navigation signal, the SFPM offers itself as a digital modulation method for the data transmission. The SFPM thus enables a very efficient digital data transmission method for navigation systems.

Es ist beispielsweise auch ein Einsatz in CDMA-Systemen möglich. Die Verwendung von SFPM in CDMA-Übertragungssystemen ist dann möglich, wenn die Synchronisation nicht aus dem eigentlichen Datensignal, sondern über einen separaten Synchronisationskanal gewonnen werden kann. Unter dieser Bedingung ermöglicht die SFPM die Realisierung sehr effizienter CDMA-Übertragungssysteme. Für die Anwendung der SFPM kommen beispielsweise DS(”Direct Sequence”)-CDMA-Systeme oder MC(”Multi-Carrier”)-CDMA-Systeme in Frage. Während DS-CDMA-Systeme für die dritte Mobilfunkgeneration vorgeschlagen sind, werden MC-CDMA-Systeme für die Anwendung bei neuen Generationen von Mobilfunksystemen diskutiert.For example, it is also possible to use it in CDMA systems. The use of SFPM in CDMA transmission systems is possible if the synchronization can not be obtained from the actual data signal, but via a separate synchronization channel. Under this condition, the SFPM enables the realization of very efficient CDMA transmission systems. For the application of SFPM, for example, DS ("Direct Sequence") - CDMA systems or MC ("multi-carrier") - CDMA systems in question. While DS-CDMA systems are proposed for the third generation of mobile radio, MC-CDMA systems are being discussed for use with new generations of mobile radio systems.

Schließlich ist auch ein Einsatz des Übertragungsverfahrens nach der Erfindung in kombinierten Navigations- und Kommunikationssystemen möglich. Durch Kombination von Navigations- und Kommunikationssystem kann die Synchronisation im Kommunikationssystem über das Navigationssignal gewonnen werden. Somit kann die SFPM als digitales Modulationsverfahren im Kommunikationssystem eingesetzt und so ein sehr effizientes Verfahren zur Datenübertragung im Kommunikationssystem ermöglicht werden. Die Kombination von Navigations- und Kommunikationssystemen wird zur Zeit intensiv diskutiert, beispielsweise zum Einsatz in Leitsystemen.Finally, use of the transmission method according to the invention in combined navigation and communication systems is also possible. By combining the navigation and communication system, the synchronization in the communication system can be obtained via the navigation signal. Thus, the SFPM can be used as a digital modulation method in the communication system, thus enabling a very efficient method of data transmission in the communication system. The combination of navigation and communication systems is currently being discussed intensively, for example for use in control systems.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

  • EFEF
    Einrichtung zum Zusammenfassen von n BitsDevice for combining n bits
    EZEZ
    Einrichtung zum Zusammenfassen von n BitsDevice for combining n bits
    KDKD
    Korrelationsspitzendetektor (”Peak”-Detektor)Correlation peak detector ("peak" detector)
    KOKO
    Korrelatorcorrelator
    PDPD
    Korrelationsspitzendetektor (”Peak”-Detektor)Correlation peak detector ("peak" detector)
    SDSD
    Symbol-DemapperSymbol demapper
    SDMSDM
    Symbol-DemapperSymbol demapper
    SEGSEG
    Segmentierungsgliedsegmentation link
    SGSG
    SpreizungsfolgengeneratorSpreading sequence generator
    SGESGE
    SpreizungsfolgengeneratorSpreading sequence generator
    SGLSGL
    Segmentierungsgliedsegmentation link
    SGNSGN
    SpreizungsfolgenphasengeneratorSpreading sequence phase generator
    SMSM
    Symbol-MapperSymbol mapper
    SPSP
    SpreizungsfolgenphasengeneratorSpreading sequence phase generator
    SPGSPG
    SpreizungsfolgengeneratorSpreading sequence generator
    SYMSYM
    Symbol-MapperSymbol mapper
    SYNSYN
    Synchronisierungseinrichtungsynchronizer
    SZVSZV
    Spreizungsfolgengenerator mit zyklischer VerschiebungSpread sequence generator with cyclic shift
    SYHSYH
    Synchronisierungseinrichtungsynchronizer
    VGVG
    Verzögerungsglieddelay
    ZKOZKO
    Zyklischer KorrelatorCyclic correlator

Claims (28)

Digitales Nachrichtenübertragungsverfahren, bei dem das Frequenzspektrum eines in einer fortgesetzten Aneinanderreihung von Übertragungsrahmen auszusendenden Sendesignals mittels jeweils aus N Chips bestehenden Spreizungsfolgen pro Übertragungsrahmen aufgeweitet und empfangsseitig diese Aufweitung des Frequenzspektrums durch Bildung der Kreuzkorrelation zwischen den im Empfangssignal enthaltenen Spreizungsfolgen und empfangsseitig erzeugten, identischen Kopien der im Sender verwendeten Spreizungsfolgen wieder rückgängig gemacht wird, wobei die übertragene Information empfangsseitig aus der Korrelationsspitze der gebildeten Kreuzkorrelationsfunktion detektiert und die Synchronisation unabhängig von der Datenübertragung auf einem gesonderten Synchronisationskanal, also nicht unter Heranziehung der Spreizungsfolgen vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung von weiterer Information die dem Sendesignal aufgeprägte Spreizungsfolge c(t) sendeseitig in der Phase durch Verschiebungen um Vielfache der Chipdauer Tc moduliert wird und dass empfangsseitig zur Detektion dieser übertragenen weiteren Information die Kreuzkorrelationsfunktion in der Weise herangezogen wird, dass aus der Position der Korrelationsspitze dieser Kreuzkorrelationsfunktion auf die übertragene Phase der Spreizungsfolge zurückgeschlossen wird, indem eine synchron zum Sendesignal unter Verwendung des gesonderten Synchronisationskanal vorgenommene Segmentierung des Empfangssignals in Zeitabschnitte der Übertragungsrahmen und damit eine Erzeugung von Signalabschnitten durchgeführt wird, die jeweils genau eine Phase enthalten, und das segmentierte Empfangssignal einer Korrelation unterzogen wird, bei der aus dem jeweiligen Signalabschnitt und der empfangsseitig erzeugten, identischen Kopie der im Sender verwendeten Spreizungsfolge c(t) die Kreuzkorrelationsfunktion mit ihrer die jeweilige Verschiebung der Spreizungsfolge c(t) im Sendesignal angebenden Korrelationsspitzenposition bestimmt wird.Digital message transmission method in which the frequency spectrum of a transmitted in a continuous sequence of transmission frame transmission signal expanded by each consisting of N chips spreading sequences per transmission frame and the receiving side this expansion of the frequency spectrum by forming the cross-correlation between the spreading signals contained in the received signal and receiving side generated identical copies of the Transmitter sequences used is reversed again, the transmitted information detected on the receiving side from the correlation peak of the cross-correlation function formed and the synchronization is carried out independently of the data transmission on a separate synchronization channel, ie not using the spreading sequences, characterized in that for the transmission of further information the spreading sequence c (t) impressed on the transmission signal at the transmitting end in phase is modulated by shifts multiples of the chip duration T c and that the receiving side for detecting this transmitted further information, the cross-correlation function is used in such a way that is deduced from the position of the correlation peak of this cross-correlation function on the transmitted phase of the spreading sequence by a synchronous to the transmission signal Use of the separate synchronization channel made segmentation of the received signal in time segments of the transmission frame and thus a generation of signal sections is carried out, each containing exactly one phase, and the segmented received signal is subjected to a correlation in which from the respective signal section and the receiver side generated, identical copy of those used in the transmitter Spreading sequence c (t) the cross-correlation function is determined with their respective displacement of the spreading sequence c (t) in the transmission signal indicating correlation peak position. Digitales Nachrichtenübertragungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung der Spreizungsfolge c(t) linear ist, wobei die Phase p und damit die verschobene Spreizungsfolge cp(t) durch einfache Translation der unverschobenen Spreizungsfolge um p·Tc auf der Zeitachse erzeugt wird.Digital message transmission method according to Claim 1, characterized in that the displacement of the spreading sequence c (t) is linear, the phase p and thus the shifted spreading sequence c p (t) being generated by simple translation of the unshifted spreading sequence by p · T c on the time axis becomes. Digitales Nachrichtenübertragungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Zeitbereich ein Übertragungsrahmen der Dauer Tr = 2·N·Tc bzw. Tr = 2·Ts vorgesehen wird, innerhalb welchem die lineare Verschiebung der Spreizungsfolge vorgenommen werden kann, wobei Tc die Chipdauer, Ts die Spreizungsfolgendauer und N die Anzahl der Chips in der Spreizungsfolge ist.Digital message transmission method according to claim 2, characterized in that in the time domain, a transmission frame of duration T r = 2 · N · T c or T r = 2 · T s is provided, within which the linear displacement of the spreading sequence can be made, where T c is the chip duration, T s is the spreading sequence time and N is the number of chips in the spreading sequence. Digitales Nachrichtenübertragungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung der Spreizungsfolge c(t) zyklisch ist, wobei im Zeitbereich ein Übertragungsrahmen von Tr = N·Tc bzw. Tr = Ts vorgesehen wird, innerhalb welchem Chips, die auf der Zeitachse nach rechts über den Zeitbereich Ts hinaus verschoben worden sind, links wieder an den Anfang der verschobenen Spreizungsfolge angehängt werden und wobei Tc die Chipdauer, Ts die Spreizungsfolgendauer und N die Anzahl der Chips in der Spreizungsfolge ist.Digital message transmission method according to claim 1, characterized in that the displacement of the spreading sequence c (t) is cyclic, wherein in the time domain, a transmission frame of T r = N · T c or T r = T s is provided, within which chip on the time axis have been shifted to the right over the time range T s , left again appended to the beginning of the shifted spreading sequence and where T c is the chip duration, T s is the spreading sequence time and N is the number of chips in the spreading sequence. Digitales Nachrichtenübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sendeseitig gemäß dem zu übertragenden Informationssymbol eine Spreizungsfolgenphase ausgewählt wird, wobei bei einer Spreizungsfolge mit einer Länge von N Chips N verschiedene Informationssymbole übertragbar sind, dass die ausgewählte Spreizungsfolge empfängerseitig detektiert wird und dass aus der detektierten Spreizungsfolgenphase empfängerseitig auf das übertragene Informationssymbol zurückgeschlossen wird.Digital message transmission method according to one of the preceding claims, characterized in that a spreading sequence phase is selected on the transmitting side according to the information symbol to be transmitted, wherein in a spreading sequence with a length of N chips N different information symbols are transferable, that the selected spreading sequence is detected on the receiver side and that from detected spreading sequence phase is the receiver side back to the transmitted information symbol. Digitales Nachrichtenübertragungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die zu übertragende Information in Form von Bits vorliegt, jeweils M Bits zu M-wertigen Symbolen zusammengefasst werden, wobei M = ⌊ldN⌋ zu wählen ist und hierbei ⌊x⌋ die größte ganze Zahl angibt, die kleiner oder gleich x ist.Digital message transmission method according to claim 5, characterized in that in the event that the information to be transmitted is in the form of bits, in each case M bits are combined to form M-valued symbols, wherein M = ⌊ldN⌋ is to be selected and in this case ⌊x⌋ indicates the largest integer that is less than or equal to x. Digitales Nachrichtenübertragungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Spreizungsfolgen der Länge N = 2n verwendet werden, so dass die Anzahl M Bits pro Symbol maximiert wird und M = ⌊ldN⌋ = n gilt, und dass jedem M-wertigen Symbol dann eine Spreizungsfolgenphase zugeordnet wird.Digital message transmission method according to claim 6, characterized in that spreading sequences of length N = 2 n are used so that the number of M bits per symbol is maximized and M = ⌊ldN⌋ = n, and that each M-ary symbol then has a spreading sequence phase is assigned. Digitales Nachrichtenübertragungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung der Spreizungsfolgenphasen zu den M-wertigen Symbolen durch eine Abbildungsvorschrift nach Art von ”Mapping” vorgenommen wird.Digital message transmission method according to claim 7, characterized in that the assignment of the spreading sequence phases to the M-ary symbols is performed by a mapping rule in the manner of "mapping". Digitales Nachrichtenübertragungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsvorschrift so gewählt wird, dass sich die Symbole, die auf benachbarte Spreizungsfolgenphasen abgebildet werden, nur in einem Bit unterscheiden.Digital message transmission method according to claim 8, characterized in that the mapping rule is chosen so that the symbols that are mapped to adjacent spreading sequence phases differ only in one bit. Digitales Nachrichtenübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsform der verwendeten Spreizungsfolgen rechteckig ist.Digital message transmission method according to one of the preceding claims, characterized in that the pulse shape of the spreading sequences used is rectangular. Digitales Nachrichtenübertragungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsform der verwendeten Spreizungsfolgen beliebig ist.Digital message transmission method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the pulse shape of the spreading sequences used is arbitrary. Digitales Nachrichtenübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Spreizungsfolgen reellwertig sind.Digital message transmission method according to one of the preceding claims, characterized in that the spreading sequences used are real-valued. Digitales Nachrichtenübertragungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Spreizungsfolgen komplexwertig sind.Digital communication method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the spreading sequences used are complex. Digitales Nachrichtenübertragungsverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die komplexwertigen Spreizungsfolgen durch jeweils zwei reelle Spreizungsfolgen repräsentiert werden, wobei die eine reelle Spreizungsfolge in der Inphasenkomponente und die andere reelle Spreizungsfolge in der Ouadraturphasenkomponente eingesetzt wird. Digital message transmission method according to claim 13, characterized in that the complex-valued spreading sequences are represented by two real spreading sequences, wherein the one real spreading sequence in the in-phase component and the other real spreading sequence in the external component is used. Digitales Nachrichtenübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenmodulation der Spreizungsfolgen als eigenständiges Modulationsverfahren eingesetzt wird.Digital message transmission method according to one of the preceding claims, characterized in that the phase modulation of the spreading sequences is used as an independent modulation method. Digitales Nachrichtenübertragungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenmodulation der Spreizungsfolgen mit einem anderen Modulationsverfahren kombiniert wird, wobei jedes Modulationsverfahren, das für digitale Nachrichtenübertragungssysteme geeignet ist, in denen Spreizungsfolgen zum Einsatz kommen, auch zur Kombination mit der Phasenmodulation der Spreizungsfolgen geeignet ist.Digital messaging method according to one of claims 1 to 14, characterized in that the phase modulation of the spreading sequences is combined with another modulation method, each modulation method suitable for digital communication systems in which spreading sequences are used, also for combination with the phase modulation of Spreading sequences is suitable. Digitales Nachrichtenübertragungsverfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Kombination mit BPSK(”Binary Phase Shift Keying”)-Modulation oder QPSK(”Quartenary Phase Shift Keying”)-Modulation, wobei das Modulationsverfahren, das mit der Phasenmodulation der Spreizungsfolgen kombiniert wird, die Polarität der Korrelationsspitze der Kreuzkorrelationsfunktion zur Informationsübertragung und -detektion nutzt.Digital message transmission method according to claim 16, characterized by a combination with BPSK (Binary Phase Shift Keying) modulation or QPSK (Quartenary Phase Shift Keying) modulation, wherein the modulation method combined with the phase modulation of the spreading sequences, the polarity uses the correlation peak of the cross-correlation function for information transmission and detection. Digitales Nachrichtenübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung von Spreizungsfolgen mit geeigneten Auto- und/oder Kreuzkorrelationseigenschaften.Digital message transmission method according to one of the preceding claims, characterized by the use of spreading sequences with suitable auto and / or cross-correlation properties. Digitales Nachrichtenübertragungsverfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch die Auswahl von Spreizungsfolgen c(t), bei denen alle N Phasen p, p = 0, ..., N – 1, unterschiedlich sind.Digital message transmission method according to claim 18, characterized by the selection of spreading sequences c (t) in which all N phases p, p = 0,..., N-1, are different. Digitales Nachrichtenübertragungsverfahren nach Anspruch 18 und 19, gekennzeichnet durch die Auswahl von m-Sequenzen, Gold- oder Kasami-Sequenzen als verwendete Spreizungsfolgen.Digital message transmission method according to claim 18 and 19, characterized by the selection of m-sequences, gold or Kasami sequences as spreading sequences used. System zur Durchführung des digitalen Nachrichtenübertragungsverfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Sender eine Einrichtung (EZ) zum Zusammenfassen von n Bits eines zu übertragenden Bitstroms d(k) zu M-wertigen Symbolen vorgesehen ist, dass an die Einrichtung zum Zusammenfassen von n Bits ein Symbol-Mapper (SM) angeschlossen ist, der einem Spreizungsfolgenphasengenerator (SP) angehört und die Abbildungsvorschrift zur Zuordnung zwischen M-wertigem Symbol und Spreizungsfolgenphase p realisiert, dass im Spreizungsfolgenphasengenerator ein Spreizungsfolgengenerator (SG) vorgesehen ist, dessen erzeugte Spreizungsfolgen einem Verzögerungsglied (VG) zugeführt werden, dessen Verzögerung vom die Spreizungsfolgenphase p beinhaltenden Signal des Symbol-Mappers gesteuert ist und das Verzögerungen um Vielfache der Chipdauer Tc bildet, dass mit jedem Beginn eines Übertragungsrahmens, der aufgrund der linearen Verschiebung eine Dauer Tr = 2·Ts oder Tr = 2·Ts – Tc besitzt, der Spreizungsfolgengenerator eine unverschobene Spreizungsfolge c(t) erzeugt, die durch das Verzögerungsglied entsprechend der ausgewählten Spreizungsfolgenphase p im Übertragungsrahmen positioniert wird, um das Ausgangssignal cp(t) des Verzögerungsglieds und damit des Spreizungsfolgenphasengenerators zu realisieren, wobei das vom Sender auszusendende Basisbandsendesignal s(t) aus der fortgesetzten Aneinanderreihung von Übertragungsrahmen entsteht, dass in einem Empfänger ein Segmentierungsglied (SEG) vorgesehen ist, welches das Basisbandempfangssignal in Zeitabschnitte der Länge Tr = 2·Ts eines Übertragungsrahmens segmentiert und Signalabschnitte r(t) erzeugt, dass zur synchronen Steuerung der Segmentierung mit dem Sendesignal an das Segmentierungsglied eine Synchronisierungseinrichtung (SYN) angeschlossen ist, die über einen gesonderten Synchronisationskanal betrieben und sicherstellt, dass der Signalabschnitt r(t) stets genau eine Phase p der Spreizungsfolge c(t) beinhaltet, dass das segmentierte Empfangssignal einem Korrelator (KO) zugeführt wird, der aus dem jeweiligen Signalabschnitt r(t) und der in einem Spreizungsfolgengenerator (SGE) des Empfängers erzeugten, identischen Kopie der im Sender verwendeten Spreizungsfolge c(t) die Korrelationsfunktion Rrc(τ) für den Bereich 0 ≤ τ ≤ Ts – Tc = (N – 1)·Tc bestimmt, dass an den Korrelator ein Korrelationsspitzendetektor (PD) zur Detektion der Korrelationsspitze angeschlossen ist, so dass aus der Position τ = p·Tc der Korrelationsspitze auf die übertragene Phase p der Spreizungsfolge c(t) zurückgeschlossen werden kann, und dass an den Korrelationsspitzendetektor ein Symbol-Demapper (SD) angeschlossen ist, über den aus der Spreizungsfolgenphase p das entsprechende M-wertige Symbol und daraus der ursprüngliche Bitstrom d(k) zurückgewonnen wird. System for implementing the digital message transmission method according to claims 2 and 3, characterized in that in a transmitter means (EZ) for combining n bits of a bitstream d (k) to be transmitted to M-ary symbols is provided to the device connected to summarize n bits is a symbol mapper (SM), which belongs to a spreading sequence phase generator (SP) and the mapping rule for mapping between M-valued symbol and spreading sequence phase p realizes that in the spreading sequence phase generator, a spreading sequence generator (SG) is provided whose generated Spreading sequences are supplied to a delay element (VG) whose delay is controlled by the spreading sequence phase p-containing signal of the symbol mapper and the delays formed by multiples of the chip duration T c , that with each start of a transmission frame, due to the linear displacement of a duration T r = 2 · T s or T r = 2 * T s -T c , the spreading sequence generator generates an unshifted spreading sequence c (t) which is positioned by the delay element corresponding to the selected spreading sequence phase p in the transmission frame to produce the output signal c p (t) of the delay element and thus of the delay In order to realize spread sequence phase generator, wherein the base band end signal s (t) to be transmitted by the transmitter results from the continued stringing of transmission frames, a segmentation element (SEG) is provided in a receiver which transmits the baseband receive signal in time segments of length T r = 2 * T s of a transmission frame segmented and signal sections r (t) generates that for synchronous control of the segmentation with the transmission signal to the segmentation a synchronization device (SYN) is connected, which operates via a separate synchronization channel and ensures that the signal section r (t) always exactly one phase p the spreading sequence c (t) comprises that the segmented received signal is fed to a correlator (KO) which generates from the respective signal section r (t) and the identical copy of the spreading sequence c (s) generated in a spread sequence generator (SGE) of the receiver. t) the correlation function R rc (τ) for the range 0 ≦ τ ≦ T s -T c = (N-1) * T c determines that a correlation peak detector (PD) for detecting the correlation peak is connected to the correlator so that from the position τ = p · T c of the correlation peak on the transmitted phase p of the spreading sequence c (t) can be deduced, and in that a symbol demapper (SD) is connected to the correlation peak detector, on the basis of the spreading sequence phase p the corresponding M -valued symbol and from this the original bitstream d (k) is recovered. System zur Durchführung des digitalen Nachrichtenübertragungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Sender eine Einrichtung (EF) zum Zusammenfassen von n Bits eines zu übertragenden Bitstroms d(k) zu M-wertigen Symbolen vorgesehen ist, wobei M = n aufgrund der Wahl für die Spreizungsfolgenlänge N gilt, dass an die Einrichtung zum Zusammenfassen von n Bits ein Symbol-Mapper (SYM) angeschlossen ist, der einem Spreizungsfolgenphasengenerator (SGN) angehört und die Abbildungsvorschrift zur Zuordnung zwischen M-wertigem Symbol und Spreizungsfolgenphase p realisiert, dass im Spreizungsfolgenphasengenerator ein Spreizungsfolgengenerator (SZV) mit zyklischer Verschiebung zur Erzeugung der verschiedenen Spreizungsfolgenphasen vorgesehen ist, dass dem Spreizungsfolgengenerator die ausgewählte Spreizungsfolgenphase p vom Symbol-Mapper zur Verfügung gestellt wird, wobei der Spreizungsfolgengenerator diejenige Startbelegung auswählt, die zur Erzeugung der zyklisch verschobenen Spreizungsfolge cp(t) benötigt wird, dass mit jedem Beginn eines Übertragungsrahmens, der aufgrund der zyklischen Verschiebung eine Dauer Tr = Ts besitzt, der Spreizungsfolgengenerator mit zyklischer Verschiebung direkt die zyklisch verschobene Spreizungsfolge cp(t) und damit das Ausgangssignal cp(t) erzeugt, wobei das vom Sender auszusendende Basisbandsendesignal s(t) aus der fortgesetzten Aneinanderreihung von Übertragungsrahmen entsteht, dass in einem Empfänger ein Segmentierungsglied (SGL) vorgesehen ist, welches das Basisbandempfangssignal in Zeitabschnitte der Länge Tr = 2·Ts eines Übertragungsrahmens segmentiert und Signalabschnitte r(t) erzeugt, dass zur synchronen Steuerung der Segmentierung mit dem Sendesignal an das Segmentierungsglied eine Synchronisierungseinrichtung (SYH) angeschlossen ist, die über einen gesonderten Synchronisationskanal betrieben und sicherstellt, dass der Signalabschnitt r(t) stets genau eine Phase p der Spreizungsfolge c(t) beinhaltet, dass das segmentierte Empfangssignal einem zyklischen Korrelator (ZKO) zugeführt wird, der aus dem jeweiligen Signalabschnitt r(t) und der in einem Spreizungsfolgengenerator (SPG) des Empfängers gebildeten identischen Kopie der im Sender verwendeten Spreizungsfolge c(t) die Korrelationsfunktion Rrc(τ) für den Bereich 0 ≤ τ ≤ Ts – Tc = (N – 1)·Tc bestimmt, dass an den Korrelator ein Korrelationsspitzendetektor (KD) angeschlossen ist, so dass aus der Position τ = p·Tc der Korrelationsspitze auf die übertragene Phase p der Spreizungsfolge c(t) zurückgeschlossen werden kann, und dass an den Korrelationsspitzendetektor ein Symbol-Demapper (SDM) angeschlossen ist, über den aus der Spreizungsfolgenphase p das entsprechende M-wertige Symbol und daraus der ursprüngliche Bitstrom d(k) zurückgewonnen wird.System for implementing the digital message transmission method according to claim 4, characterized in that in a transmitter means (EF) is provided for combining n bits of a bitstream d (k) to be transmitted to M-ary symbols, where M = n by choice for the spreading sequence length N, a symbol mapper (SYM), which belongs to a spreading sequence phase generator (SGN) and realizes the mapping rule for assignment between M-valued symbol and spreading sequence phase p, that in the spreading sequence phase generator is connected to the means for combining n bits a spreading sequence generator (SZV) with cyclic shift for generating the different spreading sequence phases is provided that the spreading sequence generator p is provided by the symbol mapper the spreading sequence phase, wherein the spreading sequence generator selects that starting assignment, for generating the cyclic shifted spreading sequence c p (t) is needed that with each start of a transmission frame, which has a duration T r = T s due to the cyclic shift, the spreading sequence generator with cyclic shift directly the cyclically shifted spreading sequence c p (t) and thus the output signal c p (t) is generated, whereby the base band transmission signal s (t) to be transmitted by the transmitter arises from the continued sequence of transmission frames, that a segmentation element (SGL) is provided in a receiver which transmits the baseband reception signal in time segments of length T r = 2 · T segmented s of a transmission frame and signal segments r (t) that for synchronous control of the segmentation with the transmission signal to the segmentation member comprises a synchronization device (SYH) is connected, operated via a separate synchronization channel and ensuring that the signal portion s (t) is always exactly a phase p of the spreading sequence c (t) means that the segmented received signal is fed to a cyclic correlator (ZKO) consisting of the respective signal section r (t) and the identical copy of the spreading sequence c (t) used in a spreading sequence generator (SPG) of the receiver. the correlation function R rc (τ) for the range 0 ≦ τ ≦ T s -T c = (N-1) * T c determines that a correlation peak detector (KD) is connected to the correlator, so that from the position τ = p T c of the correlation peak on the transmitted phase p of the spreading sequence c (t) can be deduced, and in that a symbol demapper (SDM) is connected to the correlation peak detector, from the spreading sequence phase p the corresponding M-ary symbol and from there original bitstream d (k) is recovered. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass als Spreizungsfolgengenerator (SZV) mit zyklischer Verschiebung rückgekoppelte Schieberegister vorgesehen sind.System according to Claim 22, characterized in that feedback registers which are fed back as a spread sequence generator (SZV) with cyclical displacement are provided. System nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der linearen oder zyklischen Verschiebung ein sogenannter ”Look-up Table” vorgesehen ist, der ein großer adressierbarer Speicher ist, in welchem die N Spreizungsfolgenphasen cp(t), p = 0, ..., N – 1, in digitaler Form abgelegt werden und bei dem als Adresse zum Auslesen der Spreizungsfolgenphasen bei entsprechender Anordnung beispielsweise die Phase p verwendet werden kann, die vom Symbol-Mapper (SM; SYM) zur Verfügung gestellt wird.System according to one of claims 21 to 23, characterized in that for generating the linear or cyclic shift a so-called "look-up table" is provided, which is a large addressable memory in which the N spreading sequence phases c p (t), p = 0, ..., N-1, are stored in digital form and in which, for example, the phase p which is provided by the symbol mapper (SM, SYM) can be used as an address for reading out the spreading sequence phases with a corresponding arrangement , System nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass zur Korrelation im Empfänger ein ”Look-up Table” vorgesehen ist, der ein großer adressierbarer Speicher ist, in welchem die N Spreizungsfolgenphasen der identischen Kopie der im Sender verwendeten Spreizungsfolge c(t) in digitaler Form abgelegt werden, wobei der Signalabschnitt r(t) des Empfangssignals y(t) mit allen möglichen N Spreizungsfolgenphasen korreliert wird und die Phase p, die den größten Korrelationskoeffizienten liefert, als gesendet betrachtet und dem Symbol-Demapper (SD; SDM) übergeben wird.System according to one of Claims 21 to 24, characterized in that a "look-up table" is provided for correlation in the receiver, which is a large addressable memory in which the N spreading sequence phases of the identical copy of the spreading sequence c (t ) are stored in digital form, wherein the signal section r (t) of the received signal y (t) is correlated with all possible N spreading sequence phases and the phase p, which provides the largest correlation coefficient, considered sent and the symbol demapper (SD; SDM ). Verwendung des digitalen Nachrichtenübertragungsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20 oder des Systems nach einem der Ansprüche 21 bis 25 bei einem Navigationssystem, wie z. B. GPS.Use of the digital communication method according to one of claims 1 to 20 or the system according to any one of claims 21 to 25 in a navigation system, such. B. GPS. Verwendung des digitalen Nachrichtenübertragungsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20 oder des Systems nach einem der Ansprüche 21 bis 25 bei einem CDMA-Übertragungssystem, wie z. B. DS(Direct Sequence)-CDMA oder MC(Multi-Carrier)-CDMA.Use of the digital communication method according to any one of claims 1 to 20 or the system according to any one of claims 21 to 25 in a CDMA transmission system, such as e.g. DS (Direct Sequence) CDMA or MC (Multi-Carrier) CDMA. Verwendung des digitalen Nachrichtenübertragungsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20 oder des Systems nach einem der Ansprüche 21 bis 25 bei kombinierten Navigations- und Kommunikationssystemen, wie z. B. bei Leitsystemen.Use of the digital communication method according to any one of claims 1 to 20 or the system according to any one of claims 21 to 25 in combined navigation and communication systems, such as e.g. B. in control systems.
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