FI101440B

FI101440B - Combined cellular and broadcasting network

Info

Publication number: FI101440B
Application number: FI964475A
Authority: FI
Inventors: Ari Salomaeki; Jari Junell; Mikko Kokkonen; Kari-Pekka Estola
Original assignee: Nokia Oy Ab
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1996-11-07
Publication date: 1998-06-15
Also published as: FI964475A0; FI101440B1

Description

101440101440

Yhdistetty solukko-ja yleisradioverkko - Kombinerat cellular- och rundradionätCombined cellular and broadcasting network - Kombinerat cellular- och rundradionät

Keksintö koskee yleisesti tiedonsiirtokapasiteetin parantamista solukkoradiojärjes-5 telmässä ja erityisesti kahden erilaisen radiojärjestelmän joustavaa yhdistämistä, jolloin kummankin ominaisuuksia käytetään valikoivasti hyväksi tarjolla olevan tiedonsiirtokapasiteetin hyödyntämiseksi optimaalisella tavalla.The invention relates generally to the improvement of data transmission capacity in a cellular radio system and in particular to the flexible combination of two different radio systems, whereby the features of each are selectively used to make optimal use of the available data transmission capacity.

Solukkoradioverkot muodostavat tärkeimmän tiedonvälitysjärjestelmän, jossa yksit-10 täisille käyttäjille tarkoitetut langattomat päätelaitteet voivat olla kaksisuuntaisessa tiedonsiirtoyhteydessä keskuslaitteiden ja toistensa kanssa. Tunnetut solukkoradio-järjestelmät, kuten GSM (Global System for Mobile telecommunications), on suunniteltu erityisesti puheyhteyksien välittämistä varten, jolloin niiden tiedonsiirtokapasiteetti on suhteellisen rajoitettu. On kuitenkin oletettavissa, että tulevaisuudessa 15 kannettavilta päätelaitteilta edellytetään paljon nykyistä nopeampia ja monipuoli sempia datansiirto-ominaisuuksia esimerkiksi nopeiden tiedostonsiirtojen tai kuvapuhelinyhteyksien välittämistä varten. Tällöin on keksittävä menetelmiä ja laitteistoratkaisuja, joilla pystytään oleellisesti parantamaan digitaalisen tiedonsiirron nopeutta, tehokkuutta ja virheettömyyttä.Cellular radio networks constitute the main communication system in which wireless terminals for single users can be in two-way communication with central devices and with each other. Known cellular radio systems, such as GSM (Global System for Mobile telecommunications), are specially designed for the transmission of voice connections, whereby their data transmission capacity is relatively limited. However, it can be assumed that in the future 15 portable terminals will be required to have much faster and more versatile data transfer capabilities, for example for the transmission of high-speed file transfers or videophone connections. In this case, methods and hardware solutions must be invented which can substantially improve the speed, efficiency and error-free nature of digital data transmission.

2020

Laitetekniikan kehittyessä on kuitenkin muistettava, että käyttäjäystävällisyyden säilyttämiseksi uudet ratkaisut eivät saisi tehdä vanhemmista laitemalleista kovin nopeassa tahdissa käyttökelvottomia. Käyttäjän mielestä voi olla turhauttavaa, jos vanha laite ei toimi uudessa järjestelmässä. Näin ollen kapasiteettia lisäävät uudis-25 tukset tulisi tehdä siten, että vanhoja päätelaitteita on mahdollista käyttää niiden alkuperäiseen tarkoitukseen rinnan uusien ja monipuolisempien mallien kanssa.However, as device technology evolves, it must be borne in mind that, in order to maintain user-friendliness, new solutions should not render older device models unusable at a very rapid pace. The user may find it frustrating if the old device does not work on the new system. Therefore, capacity-enhancing innovations should be made in such a way that old terminals can be used for their original purpose in parallel with new and more versatile models.

Tekniikan tason mukaisissa ratkaisuissa solukkoradioverkkojen tiedonsiirtokapasiteettia on pyritty parantamaan lähinnä antamalla tietyn nopean yhteyden käyttöön 30 tavallista suurempi osa jäijestelmän resursseista. Esimerkiksi suomalaisesta patenttihakemuksesta n:o 953282, "Kapeakaistaiseen TDMA-järjestelmään perustuva laajakaistainen sovellus", tunnetaan ratkaisu, jossa kapeakaistaisen tiedonsiirtojärjestelmän taajuuskaistoja voidaan antaa useampia kerrallaan tietyn nopean siirtoyhteyden käyttöön määräajaksi. Ratkaisu perustuu havaintoon, jonka mukaan on mahdollista 35 jakaa laajakaistaista modulaatiota vastaava toiminto rinnakkaisiksi modulointiloh-koiksi, joista kukin vastaa rakenteeltaan ja toiminnaltaan yhtä tavallisen kapeakaistaisen järjestelmän modulaattoria. Samaa periaatetta soveltaen laajakaistainen demo-dulaattori voidaan koota rinnakkaisista kapeakaistaisista demodulaatiolohkoista.Prior art solutions have sought to improve the data transmission capacity of cellular radio networks mainly by providing a certain high-speed connection with a larger than usual part of the system's resources. For example, Finnish patent application No. 953282, "Broadband application based on a narrowband TDMA system", discloses a solution in which several frequency bands of a narrowband data transmission system can be made available at a time for the use of a certain high-speed transmission connection for a limited time. The solution is based on the finding that it is possible to divide the function corresponding to wideband modulation into parallel modulation blocks, each of which corresponds in structure and function to one modulator of a conventional narrowband system. Applying the same principle, a wideband demodulator can be assembled from parallel narrowband demodulation blocks.

101440 2101440 2

Tekniikan tasossa viitataan myös nykyisten radiotiejärjestelyjen korvaamiseen jollain muulla yhteyskäytännöllä. Suomalaisessa patenttihakemuksessa n:o 953283, "Yhdistetty radiosignaalin modulointi-ja monikäyttömenetelmä ", selostetaan 5 OFDM-modulaatiomenetelmän (Orthogonal Frequency Division Multiplex) mahdollista käyttöä TDMA-monikäyttöjärjestelmässä (Time Division Multiple Access), jossa matkapuhelimen ja solukkoverkon tukiaseman välinen tiedonsiirto tapahtuu purskeittain hyvin lyhyessä aikavälissä kerrallaan. Yksi OFDM-symboli koostuu tunnetusti samanaikaisista alkeiselementeistä, jotka välitetään vierekkäisillä alitaa-10 juuksilla. Mainitun patenttihakemuksen esittämässä ratkaisussa vain yksi alitaajuus tai suhteellisen pieni joukko alitaajuuksia nimetään ensimmäisen symbolin vaihere-ferensseiksi, jolloin muiden alitaajuuksien modulaatio tapahtuu johtamalla vaihein-formaatio difFerentiaalisesti alitaajuudesta toiseen. Kun ensimmäisellä symbolilla saadaan näin välitettyä tietty vaiheinformaatio kaikille alitaajuuksille, seuraavien 15 samaan sekvenssiin kuuluvien symbolien alitaajuuskohtainen vaihemodulaatio mää ritellään vaihe-erona edellisessä symbolissa samalla alitaajuudella välitettyyn signaaliin.The state of the art also refers to the replacement of existing radio path arrangements by some other protocol. Finnish patent application No. 953283, "Combined radio signal modulation and multiplexing method", describes the possible use of 5 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) modulation methods in a TDMA (Time Division Multiple Access) multicast system where run one at a time. One OFDM symbol is known to consist of simultaneous elementary elements transmitted by adjacent alita-10 hairs. In the solution presented by said patent application, only one sub-frequency or a relatively small number of sub-frequencies are designated as phase references of the first symbol, whereby modulation of the other sub-frequencies takes place by phasing the differential information from one sub-frequency to another. When the first symbol thus transmits certain phase information for all sub-frequencies, the sub-frequency-specific phase modulation of the next 15 symbols belonging to the same sequence is defined as the phase difference in the previous symbol for the signal transmitted at the same sub-frequency.

Esitetyistä tekniikan tason mukaisista ratkaisuvaihtoehdoista ensimmäinen eli suu-20 remman kapasiteettiosuuden ohjaaminen väliaikaisesti tietyn yhteyden käyttöön ei rajoita vanhojen päätelaitteiden käyttöä, mutta saavutettu tiedonsiirtonopeuden lisäys jää yleensä varsin vaatimattomaksi. Jälkimmäisessä järjestelyssä on puolestaan se huono puoli, että se edellyttää täysin uudenlaisia laitteistoja, koska modulaatio- ja demodulaatiomenetelmää täytyy vaihtaa.Of the prior art solutions presented, the first, i.e. temporarily allocating a larger share of capacity to a particular connection, does not limit the use of older terminals, but the increase in data rate achieved is generally quite modest. The latter arrangement, on the other hand, has the disadvantage that it requires completely new types of equipment, since the modulation and demodulation method must be changed.

2525

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on esittää menetelmä, jolla solukkoradioverkon tiedonsiirtokykyä voidaan merkittävästi lisätä. Keksinnön tavoitteena on myös, että sen mukaisista lisäyksistä huolimatta vanhoja päätelaitteita voidaan käyttää edelleen järkevällä tavalla. Lisäksi keksinnön tavoitteena on nostaa solukkoradioverkon siir-30 tokapasiteettia käyttämällä hyväksi jo määriteltyjä tiedonsiirron standardeja. Keksinnön tavoitteena on edelleen, että sen mukaisesti tiedonsiirron resursseja voidaan jakaa dynaamisesti ja joustavasti eri käyttäjien ilmaisemien tarpeiden mukaan.It is an object of the present invention to provide a method by which the data transmission capacity of a cellular radio network can be significantly increased. It is also an object of the invention that, despite the additions according to it, old terminals can still be used in a sensible manner. It is a further object of the invention to increase the transmission capacity of a cellular radio network by utilizing already defined communication standards. It is a further object of the invention that, accordingly, data transmission resources can be distributed dynamically and flexibly according to the needs expressed by different users.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan epäsymmetrisellä siirtoratkaisulla, jossa tiedonsiir-35 rossa tukiasemalta päätelaitteen suuntaan hyödynnetään tarvittaessa nopeaa, laajakaistaista siirtomuotoa, ja tiedonsiirrossa päätelaitteelta tukiaseman suuntaan käytetään sinänsä tunnettua solukkoverkon siirtomuotoa.The objects of the invention are achieved by an asymmetric transmission solution, in which a fast, wideband transmission mode is used for data transmission from the base station to the terminal, if necessary, and a cellular network transmission mode known per se is used for data transmission from the terminal to the base station.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että tiedonsiirtojärjestelmäsn päätelaitteiston käsittäessä 3 101440 - matkaviestinverkon viestinlaitteen kaksisuuntaisen tietoliikenteen välittämiseksi 5 sekä - yleisradiovastaanottimen yleisradiolähetyksen vastaanottamiseksi mainitussa menetelmässä siirretään tietoa päätelaitteistosta tiedonsiirtoverkkoon mainitun matkaviestinverkon viestinlaitteen kautta ja tiedonsiirtoverkosta päätelait-10 teistolle mainitun yleisradiovastaanottimen kautta.The method according to the invention is characterized in that when the terminal equipment of the communication system comprises 3 101440 - a mobile communication device for transmitting two-way communication 5

Keksintö kohdistuu myös tiedonsiirtojäijestelmään edellä kuvatun menetelmän toteuttamiseksi. Keksinnön mukaiselle tiedonsiirtojärjestelmälle on tunnusomaista, että mainittu tiedonsiirtoverkko käsittää lähetinlaitteen yleisradiolähetyksen lähet-15 tämiseksi ja sen kanssa tahdistetusti toimivan lähetin/vastaanotinlaitteen matkaviestinverkon kaksisuuntaisen tietoliikenteen välittämiseksi.The invention also relates to a data transmission system for implementing the method described above. The communication system according to the invention is characterized in that said communication network comprises a transmitter device for transmitting a broadcast and a transmitter / receiver device operating in synchronism therewith for transmitting two-way communication in a mobile communication network.

Keksintö perustuu epäsymmetriseen tiedonsiirtoratkaisuun eli erilaisen siirtokäytännön soveltamiseen ylös- ja alassuuntaisessa liikennöinnissä. Ylössuunnalla tarkoite-20 taan vakiintuneen käytännön mukaisesti tiedonsiirron suuntaa päätelaitteesta siirtoverkkoon päin ja alassuunnalla vastaavasti suuntaa siirtoverkosta päätelaitteeseen päin. Keksinnön mukaisesti epäsymmetristä tiedonsiirtoa sovelletaan vain tarvittaessa eli silloin, kun edellytetään tavallista suurempaa siirtokapasiteettia. Tällöin alassuuntaisessa tiedonsiirrossa käytetään digitaalisen yleisradiolähetyksen tyyppistä 25 ratkaisua, joka soveltuu digitaalimuotoisen tiedon lähettämiseen suurella nopeudella radiorajapinnan yli ja jonka kapasiteettia jaetaan dynaamisesti tarvitsijoiden kesken. Tavallisten puhelinyhteyksien välittämiseksi käytetään molempiin suuntiin tavanomaisempaa, nykyisistä solukkoradioverkoista tunnettua menettelyä.The invention is based on an asymmetric data transmission solution, i.e. the application of a different transmission practice in uplink and downlink traffic. In the upward direction, in accordance with established practice, the direction of data transmission from the terminal to the transmission network is meant, and in the downward direction, the direction from the transmission network to the terminal, respectively. According to the invention, asymmetric data transmission is applied only when necessary, i.e. when a higher than normal transmission capacity is required. In this case, a solution of the digital broadcasting type 25 is used for downlink data transmission, which is suitable for transmitting digital information at a high speed over the radio interface and whose capacity is dynamically distributed among the users. In order to transmit ordinary telephone connections in both directions, a more conventional procedure known from existing cellular radio networks is used.

30 Keksinnön mukainen tiedonsiirtojäijestelmä muistuttaa rakenteeltaan nykyisiä so-lukkoverkkojäijestelmiä, koska siinä on suuri joukko tukiasemia, joista kullakin on tietty maantieteellinen kattavuusalue eli solu. Tukiasemat ovat yhteydessä keskuksiin, joissa on tarpeelliset tietokantavälineet päätelaitteiden liikkumisen hallitsemiseksi ja niiden käyttöoikeuksien toteamiseksi. Keksinnön mukaisessa järjestelmässä 35 samoja tukiasemia tai samalla alueella kuultavissa olevia yleisradiolähettimiä käytetään yleisradiotyyppiseen lähetykseen, jossa tietty lähetysasema tarjoaa säännöllisenä sähköisenä jakeluna ääni-, kuva-ja/tai tiedostomuotoisia tallenteita suurelle joukolle vastaanottajia. Kun jokin päätelaite pyytää nopeaa alassuuntaista tiedonsiir- 4 101440 toa, siinä solussa, jossa kyseinen päätelaite on, tietty osa yleisradiolähetyksen kapasiteetista osoitetaan väliaikaisesti kyseisen päätelaitteen käyttöön.The communication system according to the invention is similar in structure to the current cellular network systems in that it has a large number of base stations, each of which has a certain geographical coverage area, i.e. a cell. The base stations are connected to the centers, which have the necessary database means to control the movement of the terminals and to establish their access rights. In the system 35 according to the invention, the same base stations or broadcast transmitters that can be heard in the same area are used for broadcast-type transmission, in which a certain transmitting station provides audio, video and / or file recordings as a regular electronic distribution to a large number of recipients. When a terminal requests high-speed downlink data transmission, in the cell where that terminal is located, a certain part of the broadcasting capacity is temporarily allocated to the use of that terminal.

Keksinnön mukainen menetelmä ja jäijestelmä yhdistävät joustavalla tavalla toisaal-5 ta solukkoradiojärjestelmän tarjoaman yksilöllisen kaksisuuntaisen tiedonsiirtopalvelun monelle käyttäjälle ja toisaalta yleisradiolähetyksen suuren kapasiteetin. Käyttöliittymien ja -oikeuksien kontrollointi, päätelaitteiden liikkuvuuden hallinta, lasku-tustoiminnot ja tavanomainen puhelinliikenne tapahtuvat samaan tapaan kuin nykyisissä solukkoradiojärjestelmissä. Yleisradiolähetykseen voidaan käyttää samoja 10 tukiasemia, jolloin vältytään päällekkäisten siirtoverkkojen rakentamiselta. Vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa yleisradiolähettimien kattavuusalueet ovat laajempia, jolloin niitä tarvitaan vähemmän kuin puhelinjäijestelmän tukiasemia. Pelkkään yleisradiovastaanottoon tai pelkkään puhelinliikenteeseen tarkoitettuja vanhempia päätelaitteita voidaan käyttää kuten ennenkin, koska keksinnön mukaista yhdistettyä 15 tiedonsiirtoa sovelletaan vain silloin, kun päätelaite osaa pyytää sellaista. Jäijestel-män yhteenlaskettu siirtokapasiteetti voidaan jäljestää riittävän suureksi ja eri toimintojen priorisointi voidaan tehdä siten, että dynaamisesti tapahtuva yleisradiolähetyksen kapasiteetin väliaikainen varaus tietyn yhden päätelaitteen tai pienen pää-telaiteryhmän käyttöön ei vaikuta tavanomaiseen radiovastaanottoon tai puhelinlii-20 kenteeseen.The method and the system according to the invention flexibly combine, on the one hand, the individual two-way communication service provided by the cellular radio system for many users and, on the other hand, the high capacity of broadcasting. The control of user interfaces and rights, the management of terminal mobility, billing functions and conventional telephone traffic take place in the same way as in current cellular radio systems. The same 10 base stations can be used for broadcasting, thus avoiding the construction of overlapping transmission networks. In an alternative embodiment, the coverage areas of the broadcast transmitters are wider, requiring fewer than base stations in the telephone system. Older terminals intended only for broadcast reception or for telephone communication only can be used as before, because the combined data transmission according to the invention is applied only when the terminal is able to request one. The total transmission capacity of the ice system can be tracked to be large enough and the prioritization of different functions can be done so that the dynamic temporary allocation of broadcasting capacity for the use of a single terminal or a small group of terminals does not affect normal radio reception or telephone traffic.

Seuraavassa selostetaan keksintöä yksityiskohtaisemmin viitaten esimerkkinä esitettyihin edullisiin suoritusmuotoihin ja oheisiin kuviin, joissa 25 kuva 1 esittää kaavamaisesti keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista solukkoradiojärjestelmää, kuva 2 esittää kaavamaisesti sinänsä tunnettua digitaalisen yleisradiolähetyksen kokoonpanoa, kuva 3 esittää sinänsä tunnettua digitaalisen yleisradiolähetyksen jakoa kanaviin, 30 kuva 4a esittää ajoituskaaviona lähetystä tietyiltä keksinnön mukaisen tiedonsiirtojärjestelmän tukiasemilta, kuva 4b esittää ajoituskaaviona lähetystä tietyiltä keksinnön mukaisen tiedonsiirtojärjestelmän tukiasemilta, kun käytetään erästä vaihtoehtoista suoritusmuotoa, 35 kuva 5 esittää lohkokaaviona keksinnön erään suoritusmuodon mukaista CDMA-hajotusta lähettimessä, kuva 6a esittää kaavamaisesti keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa tiedonsiirtojärjestelmässä tarvittavia laitteistoja, ja 5 101440 kuva 6b esittää kaavamaisesti keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisessa tiedonsiirtojäijestelmässä tarvittavia laitteistoja.The invention will now be described in more detail with reference to exemplary preferred embodiments and the accompanying figures, in which Figure 1 schematically shows a cellular radio system according to a preferred embodiment of the invention, Figure 2 schematically shows a digital broadcasting configuration known per se, Figure 3 shows Fig. 4b shows a timing diagram of transmission from certain base stations of the communication system according to the invention, using an alternative embodiment, Fig. 5 shows a block diagram of CDMA spreading , and 5 101440 Figure 6b schematically shows the equipment required in a communication system according to another embodiment of the invention.

Kuvissa käytetään toisiaan vastaavista osista samoja viitenumerolta.In the figures, the same reference numerals are used for the corresponding parts.

55

Kuvassa 1 on esitetty solukkoradiojärjestelmä, joka käsittää useita keskuslaitteita 1, 2 (MSC, Mobile Switching Center) ja kunkin niistä alaisuudessa useita tukiasemia 3, 4, 5, 6, 7, 8 (BTS, Base Transceiver Station). Jäijestelmän kattavuusalue muodostuu tukiasemien 3-8 kattavuusalueista eli soluista. Jäijestelmään on lisäksi liitetty 10 yleisradiotyyppistä lähetystä tuottava radioasema 9 (SP, Service Provider) ja järjestelmän kattavuusalueella liikkuu suuri määrä päätelaitteita 10, 11, 12 (MS, Mobile Station), jotka ovat radioyhteydessä kulloinkin ainakin yhteen tukiasemaan 3-8.Figure 1 shows a cellular radio system comprising a plurality of exchanges 1, 2 (MSC, Mobile Switching Center) and under each of them a plurality of base stations 3, 4, 5, 6, 7, 8 (BTS, Base Transceiver Station). The coverage area of the ice system consists of the coverage areas of base stations 3-8, i.e. cells. In addition, a radio station 9 (SP, Service Provider) producing 10 broadcast-type transmissions is connected to the system, and a large number of terminals 10, 11, 12 (MS, Mobile Station) are in the system coverage area, which are in radio communication with at least one base station 3-8 at a time.

Osa päätelaitteista 10 - 12 voi olla radiovastaanottimia, jotka on rakennettu vain vastaanottamaan radioaseman 9 tuottamaa lähetystä. Toinen osa päätelaitteista 10 -15 12 voi olla sinänsä tunnettuja solukkojärjestelmän matkapuhelimia, jotka on raken nettu vain lähettämään ja vastaanottamaan puhelinliikennettä esimerkiksi GSM-jär-jestelmän spesifikaatioiden mukaisesti. Keskuksista 1, 2 on lisäksi edullisesti tiedonsiirtoyhteys 13 muihin tiedonsiirtoverkkoihin, kuten johdinvälitteisiin puhelinverkkoihin ja tietokoneiden välisiin tietoverkkoihin.Some of the terminals 10 to 12 may be radio receivers built only to receive the transmission produced by the radio station 9. The second part of the terminals 10-15 may be mobile telephones of a cellular system known per se, which are constructed only for transmitting and receiving telephone traffic in accordance with, for example, the specifications of the GSM system. In addition, the exchanges 1, 2 preferably have a data transmission connection 13 to other data transmission networks, such as wired telephone networks and computer-to-computer data networks.

2020

Keskuslaitteiden 1 ja 2, tukiasemien 3 - 8 ja radioaseman 9 väliset tiedonsiirtoyhteydet sekä yhteydet 13 keskuksista muihin tiedonsiirtoverkkoihin on edullisesti toteutettu kiinteinä johdin- tai valokaapeliyhteyksinä ja niissä voidaan soveltaa mitä tahansa sinänsä tunnettua suurikapasiteettista tiedonsiirtokäytäntöä. Päätelaitteiden 25 10-12 liikkuessa solusta toiseen niihin suunnattu päätelaitekohtainen tiedonsiirto on vaihdettava kulkemaan toisen tukiaseman kautta, mitä kutsutaan yleisesti handover-toiminnoksi. Tiedonsiirron reititys keskusten 1, 2 välillä ja keskuksista tukiasemiin 3-8 perustuu keskusten ylläpitämiin koti-ja vierailijatietokantoihin (ei erikseen esitetty kuvassa), joihin tallennettuja sijaintitietoja päivitetään aina 30 handover-toiminnon yhteydessä. Keskukset 1, 2 keräävät myös sinänsä tunnetulla *: tavalla laskutustietoja sen perusteella, miten kukin päätelaite käyttää verkon palve luja. Lisäksi keskusten tietokantoja käytetään hyväksi päätelaitteisin liittyvien käyttöoikeuksien valvonnassa.The data transmission connections between the central devices 1 and 2, the base stations 3 to 8 and the radio station 9, as well as the connections 13 from the exchanges to other data transmission networks, are preferably implemented as fixed wire or fiber optic connections and any high-capacity data transmission method known per se. As the terminals 25 move from one cell to another, the terminal-specific data transmission to them must be switched to pass through another base station, commonly referred to as a handover function. The routing of data transmission between exchanges 1, 2 and from exchanges to base stations 3-8 is based on home and visitor databases (not shown separately) maintained by the exchanges, in which the stored location information is always updated in connection with 30 handover operations. The exchanges 1, 2 also collect billing information in a manner known per se *: based on how each terminal uses the network service. In addition, the centers' databases are used to control access rights related to terminals.

35 Radioaseman 9 tuottama digitaalinen yleisradiolähetys voidaan keksinnön edullisessa suoritusmuodossa tehdä esimerkiksi DAB®-spesifikaatioiden (Digital Audio Broadcasting) mukaisesti. Kyseinen menettely digitaalisen yleisradiolähetyksen muodostamiseksi, lähettämiseksi ja vastaanottamiseksi on sinänsä tunnettu ETSI:n 6 101440 (European Telecommunications Standards Institute) standardista ETS 300 401, "Radio broadcast systems: Digital Audio Broadcasting (DAB) to mobile portable and fixed receivers". Keksinnön sovellettavuuden selvittämiseksi seuraavassa selostetaan kuviin 2 ja 3 viitaten lyhyesti DAB-järjestelmän niitä piirteitä, jotka ovat 5 keksinnön kannalta merkittäviä.In a preferred embodiment of the invention, the digital broadcasting produced by the radio station 9 can be performed, for example, in accordance with the DAB® (Digital Audio Broadcasting) specifications. This procedure for generating, transmitting and receiving a digital broadcast is known per se from ETSI 6 101440 (European Telecommunications Standards Institute) standard ETS 300 401, "Radio broadcast systems: Digital Audio Broadcasting (DAB) to mobile Portable and fixed receivers". In order to determine the applicability of the invention, the features of the DAB system which are relevant to the invention will be briefly described below with reference to Figures 2 and 3.

Yksi standardin mukaisen lähetinlaitteen lähettämä signaalivirta muodostaa DAB-kokonaisuuden 21 (DAB ensemble), joka voi sisältää kuvan 2 mukaisesti useita palveluita 22, 23, 24 (service). Kukin palvelu vastaa käyttäjän kannalta nykyisten jär-10 jestelmien yhtä radiokanavaa ja se koostuu yhdestä tai useammasta palvelukompo- nentista 25, 26, 27, 28, 29, 30 (service component). Yksittäinen palvelukomponentti 25 voi sisältää esimerkiksi palvelun 22 tarjoaman audio-osuuden, kuten musiikin, tai jonkin siihen liittyvän dataosuuden, kuten parhaillaan soitettavan laulun sanat, tai muuta palveluun 22 liittyvää informaatiota. Yksi palvelukomponentti 26 voi olla 15 osana useampaa palvelua 22, 24. Palvelun kannalta oleellisinta palvelukomponenttia nimitetään ensisijaiseksi palvelukomponentiksi (primary service component) ja muita palveluun kuuluvia palvelukomponentteja nimitetään toissijaisiksi palvelukompo-nenteiksi (secondary service component). Ensisijainen palvelukomponentti on usein palvelun tarjoama audio-osuus, mutta se voi olla myös jokin dataosuus. Palvelu voi 20 sisältää palvelukomponentteina myös useita audio-osuuksia. Kuvassa 2 on esitetty yhteys kunkin palvelun (esim. Radio A; 22) ja sen ensisijaisen palvelukomponentin (tässä tapauksessa Audio; 25) välillä paksulla viivalla.One signal stream transmitted by a standard transmitter device forms a DAB ensemble 21, which may include several services 22, 23, 24 (service) according to Figure 2. Each service corresponds, from the user's point of view, to one radio channel of the current systems and consists of one or more service components 25, 26, 27, 28, 29, 30 (service component). The individual service component 25 may include, for example, an audio portion provided by the service 22, such as music, or an associated data portion, such as the words of the currently playing song, or other information related to the service 22. One service component 26 may be 15 as part of a plurality of services 22, 24. The service component most relevant to the service is referred to as the primary service component and the other service components included in the service are referred to as secondary service components. The primary service component is often the audio portion provided by the service, but it can also be some data portion. The service may also include several audio portions as service components. Figure 2 shows the connection between each service (e.g. Radio A; 22) and its primary service component (in this case Audio; 25) in bold.

DAB-järjestelmän radiorajapinnan yli lähettimestä vastaanottimeen välitettävä in-25 formaatio jaetaan sen tarkoituksen mukaisesti kuvan 3 esittämällä tavalla kolmeen kanavaan, jotka ovat palvelukanava 31 (MSC, Main Service Channel), nopea informaatiokanava 32 (FIC, Fast Information Channel) ja synkronointikanava 33 (Synchronization channel). Kanavat lähetetään DAB-kehyksissä (engl. frame) 34. Edellä mainitut palvelukomponentit 25 -30 välitetään palvelukanavassa 31, joka on edel-30 leen jaettu erillisiksi konvoluutiokoodatuiksi alikanaviksi (3 la, 3 Ib, 3 le, 3 Id, 3 le kuvassa 2). Kukin alikanava voi välittää yhden virtamuotoisen (stream mode) tai useampia pakettimuotoisia (packet mode) palvelukomponentteja. Palvelukompo-nenttien ja alikanavien keskinäistä järjestystä nimitetään multipleksauskonfiguraa-tioksi (multiplex configuration). Nopea informaatiokanava 32 sisältää erityisesti 35 mainittua multipleksauskonfiguraatiota koskevat tiedot (MCI, Multiplex Configuration Information), mutta sitä voidaan käyttää myös muiden tietojen välittämiseksi nopeasti lähettimeltä vastaanottimelle. Synkronointikanavaa 33 käytetään järjestel- 7 101440 män lähetys- ja vastaanottotoiminnan ohjaamiseen, kuten lähetyskehysten synkronointiin ja vaihereferenssin välittämiseen.The in-25 information transmitted from the transmitter to the receiver over the radio interface of the DAB system is divided according to its purpose into three channels, as shown in Figure 3, which are the main service channel 31 (MSC), the fast information channel 32 (FIC) and the synchronization channel 33. channel). The channels are transmitted in DAB frames 34. The above-mentioned service components 25-30 are transmitted on a service channel 31, which is further divided into separate convolutionally encoded subchannels (3a, 3 Ib, 3 le, 3 Id, 3 le in Figure 2). . Each subchannel may transmit one stream mode or several packet mode service components. The relative order of the service components and subchannels is called a multiplex configuration. In particular, the fast information channel 32 contains information on said Multiplex Configuration Information (MCI), but it can also be used to quickly transmit other information from the transmitter to the receiver. The synchronization channel 33 is used to control the transmission and reception operations of the system, such as the synchronization of the transmission frames and the transmission of the phase reference.

Suurin osa radioaseman 9 tuottamasta tietyn DAB-kokonaisuuden palvelukanavasta 5 käytetään suurelle vastaanottajajoukolle tarkoitettujen palveluiden välittämiseen solukkoradiojärjestelmän kattavuusalueella. Järjestelmä on kuitenkin rakennettu siten, että sitä voidaan laajentaa lisäämällä palvelukomponentteja, palveluja ja jopa DAB-kokonaisuuksia. Tällöin voidaan varata tietty osuus näistä resursseista nopeiden alassuuntaisten tiedonsiirtoyhteyksien toteuttamiseen, jolloin kyseiset tiedon-10 siirtoyhteydet on suunnattu vain yhdelle päätelaitteelle tai pienelle joukolle päätelaitteita. Jäljempänä esitetään esimerkinomaisia menettelyjä, joilla tällainen tiedonsiirtoyhteys voidaan salata niin, että muut päätelaitteet eivät voi vastaanottaa niille kuulumatonta tietoa.Most of the service channel 5 of a particular DAB entity produced by the radio station 9 is used to transmit services to a large number of recipients in the coverage area of the cellular radio system. However, the system is built so that it can be expanded by adding service components, services, and even DAB entities. In this case, a certain part of these resources can be reserved for the implementation of high-speed downlink data transmission connections, in which case these data-10 transmission connections are directed to only one terminal device or a small number of terminal devices. The following are exemplary procedures for encrypting such a communication link so that other terminals cannot receive information that does not belong to them.

15 GSM-järjestelmän kaltaisissa solukkoradiojärjestelmissä päätelaitekohtainen lähetys ja vastaanotto tapahtuvat kapealla taajuuskaistalla. Jotta liikennöinti ei aiheuttaisi häiriöitä muihin samaa taajuutta käyttäviin yhteyksiin, vierekkäisissä soluissa ei käytetä samoja taajuuksia. Myös nykyisissä yleisradiojäijestelmissä käytetään saman ohjelman lähettämiseksi eri lähettimien kautta eri taajuuksia, koska signaalin 20 etenemismatka lähettimistä tiettyyn vastaanottimeen on erilainen, jolloin samalla taajuudella lähetetyt signaalit kärsisivät vastaanottimessa haitallisesta interferenssistä. DAB-järjestelmässä sovellettava OFDM-modulaatiomenetelmä, jossa lähetys koostuu suuresta määrästä tietyn keskitaajuuden ympärillä säännöllisin välein olevia kapeahkoja alitaajuuksia, ei ole altis interferenssistä tai yhden signaalin monitie-ete-25 nemisestä johtuville häiriöille. Tällöin DAB-lähetys voi tapahtua yksitaajuisessa verkossa (SFN, Single Frequency Network), jossa käytetään samaa keskitaajuutta laajan alueen kaikissa lähettimissä, jotka lähettävät samaa signaalia. OFDM-modu-laation avulla monitie-etenemisen kielteiset vaikutukset voidaan poistaa, ja sen sijaan hyödyntää eri asemilta tulevat samantaajuiset signaalit vastaanotossa. Yksitaa-30 juisen verkon eri asemilta tulevat signaalit summautuvat toisiinsa jo etenemistiellä ennen vastaanottoa ja muodostavat vastaanotettavan OFDM-signaalin.15 In cellular radio systems such as the GSM system, terminal-specific transmission and reception take place in a narrow frequency band. To avoid interference with other connections using the same frequency, adjacent cells do not use the same frequencies. Also, current broadcasting systems use different frequencies to transmit the same program through different transmitters because the propagation distance of the signal 20 from the transmitters to a particular receiver is different, so that signals transmitted at the same frequency would suffer from harmful interference at the receiver. The OFDM modulation method used in a DAB system, in which the transmission consists of a large number of narrow sub-frequencies at regular intervals around a certain center frequency, is not susceptible to interference or interference due to multipath propagation of a single signal. In this case, DAB transmission can take place in a Single Frequency Network (SFN), which uses the same center frequency in all transmitters in a wide area that transmit the same signal. OFDM modulation can be used to eliminate the negative effects of multipath propagation, and instead utilize co-frequency signals from different stations in reception. The signals from the different stations of the single-frequency network add up to each other already on the propagation path before reception and form the receivable OFDM signal.

Keksinnön mukaisessa solukkoradioverkossa suurelle vastaanottajajoukolle suunnattu yleisradiolähetys voidaan lähettää kaikkien tukiasemien 3-8 kautta samanlai-35 sena, jos käytetään OFDM-modulaatiota tai vastaavaa SFN-lähetyksen mahdollistavaa menetelmää. Päätelaitekohtaisen nopean alassuuntaisen tiedonsiirron multiplek-saus yleisradiotyyppiseen lähetykseen voidaan tehdä joko TDMA- tai CDMA-peri-aatteella (Time Division Multiple Access, Coded Division Multiple Access). Näistä 8 101440 ensinmainittu tarkoittaa, että kunkin tukiaseman lähettämä yleisradiotyyppinen lähetys on jaettu syklisesti toistuviin aikaväleihin kuvien 4a ja 4b esittämällä tavalla.In the cellular radio network according to the invention, a broadcast transmitted to a large number of recipients can be transmitted via all base stations 3-8 in the same way if OFDM modulation or a similar method enabling SFN transmission is used. Terminal-specific high-speed downlink data multiplexing for broadcast-type transmission can be performed on either the TDMA or CDMA (Time Division Multiple Access, Coded Division Multiple Access) principle. Of these, 8 101440, the former means that the broadcast type transmission transmitted by each base station is divided into cyclically repetitive time slots as shown in Figures 4a and 4b.

Kuvassa 4a on esitetty DAB-lähetysasemien BTS 3 ja BTS 4 lähettämä yleisradio-5 tyyppinen lähetys esimerkinomaisena ajoituskaaviona. Kummankin lähetys koostuu DAB-kehyksistä 34 ja lähettimet on synkronoitu niin, että DAB-kehysten rajat ovat samanaikaiset. Koska lähettimet toimivat samalla lähetystaajuudella, niiden on käytettävä samaa taajuusreferenssiä. Kuvan 4a suoritusmuodossa käyttäjäkohtainen tieto eli kaikkiin väliaikaisesti keksinnön mukaisella tavalla perustettuihin paketti-10 välitteisiin yhteyksiin kuuluva tieto 36 lähetetään DAB-kehyksessä nopean informaatiokanavan 32 ja kaikille yhteisen yleisradiolähetyksen 35 välissä. On huomattava, että kuvan mittasuhteet on valittu graafisen selkeyden perusteella eivätkä ne vastaa eri lähetysosien todellista kestoa. Kuvan 4a suoritusmuodossa tietty lähetin lähettää DAB-kehyksen alussa olevan synkronointikanavan 33 ja siihen sisältyvän 15 TFPR-symbolin 33a (Transmission Frame Phase Reference), sitä seuraavan nopean informaatiokanavan 32 ja käyttäjäkohtaisen tieto-osuuden 36 vain silloin, kun sillä on käyttäjäkohtaisen tiedon lähetysvuoro. Lähettimet, joilla ei ole käyttäjäkohtaisen tiedon lähetysvuoroa, ovat tämän ajan hiljaa. Yhtäaikainen SFN-tyyppinen lähetys kaikilta lähettimiltä käsittää vain kaikille yhteisen yleisradiolähetyksen 35 sekä sen 20 alussa vaihereferenssiä välittävän TFPR-symbolin 33b.Figure 4a shows a broadcast-5 type transmission transmitted by the DAB transmission stations BTS 3 and BTS 4 as an exemplary timing diagram. The transmission of each consists of DAB frames 34 and the transmitters are synchronized so that the boundaries of the DAB frames are simultaneous. Because transmitters operate on the same transmission frequency, they must use the same frequency reference. In the embodiment of Figure 4a, the user-specific information, i.e. the information 36 belonging to all packet-10 relay connections temporarily established in accordance with the invention, is transmitted in the DAB frame between the high-speed information channel 32 and the common broadcast 35. It should be noted that the dimensions of the image have been selected on the basis of graphic clarity and do not correspond to the actual duration of the different transmission parts. In the embodiment of Figure 4a, a particular transmitter transmits the synchronization channel 33 at the beginning of the DAB frame and the TFPR symbol 33a (Transmission Frame Phase Reference) therein, the subsequent fast information channel 32 and the user-specific data portion 36 only when it has a user-specific data transmission shift. Transmitters that do not have a user-specific data transmission queue are silent during this time. Simultaneous SFN-type transmission from all transmitters comprises only a broadcast broadcast 35 common to all and at its beginning 20 a TFPR symbol 33b transmitting a phase reference.

Kuvan 4a suoritusmuotoa voidaan kuvata siten, että yhdessä DAB-kehyksessä yksilöllisen datan osuus on allokoitu aina kokonaan yhdelle yleisradiolähetystä lähettävälle asemalle. Lisäksi, koska nopea informaatiokanava 32 lähetetään aina vain yh-25 deltä asemalta kerrallaan, siihen voidaan tarvittaessa lisätä yksilöllistä kontrolli-informaatiota. Kuvassa 4b on esitetty vaihtoehtoinen suoritusmuoto, jossa käyttäjäkohtainen tieto eli kaikkiin väliaikaisesti keksinnön mukaisella tavalla perustettuihin pakettivälitteisiin yhteyksiin kuuluva tieto 36 lähetetään DAB-kehyksessä viimeisenä SFN-tyyppisten nopean informaatiokanavan 32 ja kaikille yhteisen yleisradio-30 lähetyksen 35 jälkeen. Tällöinkin ne lähettimet, jotka eivät ole lähetysvuorossa, ovat hiljaa sillä aikaa, kun yksi lähetin lähettää käyttäjäkohtaista tietoa. Vaihereferenssin saamiseksi käyttäjäkohtaisen tiedon alkuun lisätään TFPR-symboli 33c. Kuvan 4b mukainen suoritusmuoto on lähempänä nykyistä DAB-standardia kuin kuvan 4a suoritusmuoto ja siinä nopea informaatiokanava voi välittää enemmän tietoa, koska 35 se lähetetään jokaisessa kehyksessä jokaiselta lähettimeltä.The embodiment of Figure 4a can be described in such a way that in one DAB frame the proportion of individual data is always completely allocated to one station transmitting the broadcast. In addition, since the high-speed information channel 32 is always transmitted from only one station at a time, individual control information can be added to it if necessary. Figure 4b shows an alternative embodiment in which the user-specific information, i.e. the information 36 belonging to all packet-switched connections temporarily established according to the invention, is transmitted in the DAB frame last after the SFN-type high-speed information channel 32 and the common broadcast-30 transmission 35. Even then, those transmitters that are not in the transmission queue are silent while one transmitter transmits user-specific information. To obtain a phase reference, a TFPR symbol 33c is added to the beginning of the user-specific information. The embodiment of Figure 4b is closer to the current DAB standard than the embodiment of Figure 4a, and in it, the high-speed information channel can transmit more information because it is transmitted in each frame from each transmitter.

CDMA-monikäytössä sovelletaan samankaltaista periaatetta, jolloin DAB-lähetyk-sen synkronointikanava, nopea informaatiokanava ja palvelukanavan suurelle vas- 9 101440 taanottajajoukolle tarkoitettu osuus lähetetään kaikkien DAB-lähetystä lähettävien tukiasemien kautta samanlaisina, mutta solukohtaisesti yleisradiolähetykseen voidaan liittää CDMA-hajotettua, tietylle päätelaitteelle tarkoitettua tietoa. Edullisessa CDMA-suoritusmuodossa käyttäjäkohtainen tieto eli kaikkiin väliaikaisesti keksin-5 nön mukaisella tavalla perustettuihin pakettivälitteisiin yhteyksiin kuuluva tieto lähetetään DAB-kehyksessä nopean informaatiokanavan ja kaikille yhteisen yleisra-diolähetyksen jälkeen, ja vain käyttäjäkohtainen tieto hajotetaan CDMA-menetel-mällä. Käyttäjäkohtaista tietoa välittävä kehyksen osa alkaa vaihereferenssisymbo-lilla, jota seuraavat hajotetut datasymbolit niille käyttäjille, joilla on perustettu pa-10 kettivälitteinen yhteys. Eri käyttäjät saavat oman datansa edullisimmin peräkkäin eli tietyn käyttäjän dataosuus alkaa siitä, mihin edellisen käyttäjän osuus loppuu. Tieto siitä, mistä kehyksen kohdasta kunkin käyttäjän päätelaite saa etsiä omaa dataansa, välitetään päätelaitteelle keksinnön mukaiseen järjestelmään kuuluvan kaksisuuntaisen solukkoradiojärjestelmän (esimerkiksi GSM-järjestelmän) kautta.In CDMA multipurpose, a similar principle is applied, in which the synchronization channel of the DAB broadcast, the high-speed information channel and the portion of the service channel intended for a large number of recipients are transmitted in the same way via all base stations transmitting the DAB broadcast, but CDMA . In the preferred CDMA embodiment, the user-specific information, i.e. the information belonging to all packet-switched connections temporarily established in accordance with the invention, is transmitted in the DAB frame after the high-speed information channel and the common broadcast, and only the user-specific information is decomposed by the CDMA method. The part of the frame transmitting user-specific information begins with a phase reference symbol, followed by the spread data symbols for those users who have established a pa-10 chain-switched connection. The different users get their own data most advantageously in succession, i.e. the data share of a certain user starts from where the previous user's share ends. Information on which point in the frame each user's terminal is allowed to search for its own data is transmitted to the terminal via a two-way cellular radio system (e.g. a GSM system) belonging to the system according to the invention.

15 CDMA-suoritusmuodossa kunkin DAB-kehyksen alussa ovat SFN-tyyppiset syn-kronointikanava, nopea informaatiokanava ja palvelukanavan suurelle vastaanottajajoukolle tarkoitettu osuus. Näistä nopeaa informaatiokanavaa voidaan käyttää broadcast-tyyppisen lähetyksen välittämiseen, kuten liikennetiedotukset ja hakulai-20 teviestit (engl. paging), sekä normaaliin DAB-standardin mukaiseen palvelutietojen välittämiseen palvelukanavan sen osuuden osalta, joka on tarkoitettu suurelle vastaanottajajoukolle ja joka voi olla esimerkiksi paikallisradio. Koko signaalin verho-käyrä on täysin DAB-standardin mukainen, koska eri lähettimet eivät joudu jättämään lähetykseensä "aukkoja" samalla tavalla kuin edellä selostetuissa TDMA-25 suoritusmuodoissa. Kehysten perussynkronointi tapahtuu myös täysin DAB-standardin mukaisesti, joten tavanomainen DAB-vastaanotin pystyy vastaanottamaan suurelle vastaanottajajoukolle tarkoitetun osuuden eikä keksinnön mukainen yksilöllisen tiedon liittäminen lähetykseen vaikuta sen toimintaan. Eri lähettimet käyttävät käyttäjäkohtaisen tiedon hajotukseen erilaisia hajotuskoodeja, jolloin lähekkäiset 30 lähettimet eivät häiritse toistensa lähettämää käyttäjäkohtaista tietoa.In the CDMA embodiment, each DAB frame begins with an SFN-type synchronization channel, a high-speed information channel, and a portion of the service channel for a large number of recipients. Of these, the high-speed information channel can be used to transmit broadcast-type transmissions, such as traffic announcements and paging messages, as well as to the normal transmission of service information according to the DAB standard for a portion of the service channel intended for a large number of recipients, such as local radio. The envelope curve of the entire signal is fully compliant with the DAB standard, as the different transmitters do not have to leave "gaps" in their transmission in the same way as in the TDMA-25 embodiments described above. The basic synchronization of the frames also takes place in full compliance with the DAB standard, so that a conventional DAB receiver is able to receive a portion intended for a large number of recipients, and the inclusion of individual information in the transmission according to the invention does not affect its operation. Different transmitters use different spreading codes to spread the user-specific information, so that adjacent transmitters do not interfere with the user-specific information transmitted by each other.

Kuvassa 5 on esitetty lohkokaavio, joka kuvaa CDMA-hajotuksen toteutusta lähetin-laitteessa. Lohkossa 51 käyttäjäkohtainen tieto muunnetaan sarjamuodosta rinnakkaismuotoon ja sille tehdään sinänsä tunnetut symbolikuvaus- (engl. symbol map-35 ping) ja taajuuslomitustoiminnot (engl. frequency interleaving). Lohkoissa 52a - 52n tehtävän differentiaalikoodauksen jälkeen bittijonot hajotetaan lohkoissa cl - c4 ja tulokselle tehdään käänteinen Fourier-muunnos lohkossa 53. Ennen lähetystä lohko 54 generoi lähetteeseen tarvittavat varmuusvälit (engl. guard intervals) ja muuttaa 10 101440 sen rinnakkaismuodosta sarjamuotoon. Ainoa kuvan 5 esittämä muutos DAB-stan-dardiin nähden on bittijonojen hajotus differentiaalisen koodauksen jälkeen. Keksintö ei varsinaisesti rajoita käytettäviä hajotuskoodeja. Koska järjestelmä on aikatah-distettu, esimerkiksi Walsh-Hadamard-koodit ovat mahdollisia. Monitiekanavan ko-5 herenssikaistanleveys rajoittaa koodien pituutta. Kuvan 5 tapauksessa koodin pituus on 4. Kuvan 5 esittämä suoritusmuoto on edullinen, koska hajotuksen toteuttaminen kantataajuudella (engl. baseband) ei edellytä samanlaista monimutkaista synkronointia kuin CDMA-tekniikassa yleensä. Bittisynkronointi varsinaisessa lähetteessä on olemassa DAB-standardin mukaisesti.Figure 5 is a block diagram illustrating the implementation of CDMA spreading in a transmitter device. In block 51, the user-specific information is converted from the serial format to the parallel format and is subjected to the symbol map-35 ping and frequency interleaving functions known per se. After differential coding in blocks 52a-52n, the bit strings are decomposed in blocks cl-c4 and the result is inverted Fourier transform in block 53. Prior to transmission, block 54 generates the guard intervals required for the transmission and converts it from parallel to serial. The only change from the DAB standard shown in Figure 5 is the decoding of the bit strings after differential coding. The invention does not actually limit the spreading codes that can be used. Because the system is timed, Walsh-Hadamard codes, for example, are possible. The co-5 core bandwidth of the multipath channel limits the length of the codes. In the case of Figure 5, the code length is 4. The embodiment shown in Figure 5 is advantageous because performing baseband spreading does not require the same complex synchronization as in CDMA technology in general. Bit synchronization in the actual transmission exists according to the DAB standard.

1010

Yhdelle päätelaitteelle tai pienelle päätelaiteryhmälle voidaan maksimissaan osoittaa yksi DAB-kokonaisuus nopeaa alassuuntaista tiedonsiirtoa varten, edellyttäen, että sellainen on vapaana. Tällöin käytössä voidaan olettaa olevan noin 1,2 Mbit/s netto-kapasiteetti, jos koodisuhde on noin 0,5. Voidaan edelleen olettaa, että järjestelmässä 15 tulisi olla vähintään 2 tai 3 DAB-kokonaisuutta yhtä operaattoria kohti, jotta järkevä toiminta olisi mahdollista, mikä kaistanleveytenä vastaa noin viittä megahertsiä.A maximum of one DAB entity can be assigned to one terminal or a small group of terminals for fast downlink data transmission, provided that one is free. In this case, a net capacity of about 1.2 Mbit / s can be assumed to be used if the code ratio is about 0.5. It can further be assumed that the system 15 should have at least 2 or 3 DAB entities per operator in order for sensible operation to be possible, which corresponds to a bandwidth of about five megahertz.

Digitaalinen yleisradiolähetys voidaan salata monilla sinänsä tunnetuilla menetelmillä, jotta lähetysten luvaton vastaanotto olisi vaikeaa tai mahdotonta. Vastaanotta-20 ja saa yleensä käyttöönsä tietyn salauksen purkuavaimen, jonka yleisradiopalvelun myyjä on tallentanut esimerkiksi älykorttiin. Myös GSM-jäijestelmän ja muiden digitaalisten solukkoradiojärjestelmien standardit määrittelevät salausmenettelyn, jolla estetään puhelujen salakuuntelu. Koska keksinnön mukaisessa menetelmässä solukkoradiojärjestelmän keskus välittää myös alassuuntaisen, tietylle käyttäjälle tai 25 pienelle käyttäjäjoukolle tarkoitetun yleisradiolähetyksen, se voi järjestää GSM-lähetyksen ja yleisradiolähetyksen salattaviksi siten, että vastaanottava laitteisto käyttää niiden purkamiseen samaa avainta. Tällöin keksinnön mukainen menetelmä ei edellytä ylimääräisten purkuavaimien tallentamista vastaanottavaan laitteistoon.Digital broadcasting can be encrypted by a number of methods known per se to make unauthorized reception of broadcasts difficult or impossible. Recipient-20 and usually has access to a certain decryption key stored on the smart card by, for example, the broadcaster. The standards for the GSM ice system and other digital cellular radio systems also define an encryption procedure that prevents the eavesdropping of calls. In the method according to the invention, since the exchange of the cellular radio system also transmits a downlink broadcast to a specific user or a small group of users, it can arrange the GSM transmission and the broadcast to be encrypted so that the receiving equipment uses the same key to decrypt them. In this case, the method according to the invention does not require the storage of additional decryption keys in the receiving equipment.

30 Seuraavaksi selostetaan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa järjestelmässä tarvittavia laitteistoja ja niiden käyttöä viitaten kuviin 6a ja 6b. Olete-Next, the equipment required in a system according to a preferred embodiment of the invention and their use will be described with reference to Figures 6a and 6b. Assume

« I«I

taan esimerkin vuoksi, että käyttäjä on vieraaseen kaupunkiin saapuva autoilija, joka haluaa ladata kannettavan tietokoneensa muistiin kaupungin katukartan digitaalisessa muodossa. Käyttäjän päätelaitteisto muodostuu kuvan 6a tapauksessa GSM-puhe-35 limestä 10, auton DAB-vastaanottimesta 14 ja kannettavasta tietokoneesta 15, jotka ovat johdin- tai infrapunavälitteisessä tiedonsiirtoyhteydessä keskenään. Käyttäjä soittaa puhelimella 10 tukiaseman 3 välityksellä keskukseen 1 valitsemalla automaattisen karttapalvelun puhelinnumeron. Nauhoitettu tai elektronisesti tallennettu 11 101440 tiedote kehottaa käyttäjää antamaan tietyn näppäinkomennon, jonka keskus 1 tulkitsee tilaukseksi saada kaupungin katukartta nopeana datasiirtona. Keskus 1, jolla on yhteydet 13 erilaisiin tiedonsiirtoverkkoihin, ottaa ATM-verkon kautta yhteyden paikallisen karttakeskuksen tietopankkiin 16 ja välittää sille käyttäjän tilauksen ja 5 käyttäjätunnuksen. Tietopankki 16 lähettää tilattua karttaa vastaavan tiedoston ATM-datasiirtona paikalliselle radioasemalle 9, joka normaalisti lähettää audiomuo-toista DAB-ohjelmaa. Tiedosto multipleksoidaan DAB-lähetykseen, joka kulkee radioasemalta 9 matkapuhelinkeskukseen 1 ja edelleen tukiasemalle 3, jossa on GSM-lähetin/vastaanotinosuus 3a ja DAB-lähetin 3b.By way of example, a user is a motorist arriving in a foreign city who wants to load his laptop into the memory of the city street map in digital form. In the case of Fig. 6a, the user terminal equipment consists of a GSM voice-35 limiter 10, a car DAB receiver 14 and a laptop computer 15, which are in a wired or infrared-mediated communication connection with each other. The user calls the exchange 1 via the base station 3 on the telephone 10 by dialing the telephone number of the automatic map service. The recorded or electronically stored message 11 101440 prompts the user to issue a specific key command, which is interpreted by the control panel 1 as an order to receive the City Street Map as a high-speed data transfer. The center 1, which has connections 13 to various data transmission networks, connects to the data bank 16 of the local Karttakeskus via the ATM network and forwards it the user order and the user ID 5. The data bank 16 sends a file corresponding to the ordered map as an ATM data transmission to the local radio station 9, which normally transmits an audio DAB program. The file is multiplexed into a DAB transmission which travels from the radio station 9 to the mobile switching center 1 and further to the base station 3 with the GSM transmitter / receiver section 3a and the DAB transmitter 3b.

1010

Tukiaseman DAB-lähetin 3b lähettää saamansa multipleksoidun DAB-lähetyksen, johon sisältyy kyseisen käyttäjän käyttäjätunnuksella merkitty karttatiedosto. Käyttäjän autossa DAB-vastaanotin 14 havaitsee lähetyksessä tiedoston, joka on merkitty GSM-puhelimen 10 välittämällä käyttäjätunnuksella, jolloin se suorittaa tarvittavan 15 demoduloinnin ja mahdollisten salausten avaamisen ja siirtää tiedoston kannettavalle tietokoneelle 15. GSM-puhelin 10 voi vielä välittää automaattisen kuittauksen merkkinä tiedoston onnistuneesta vastaanotosta tukiasemalle 3, joka välittää tiedon edelleen keskukseen 1 ja radioasemalle 9, jolloin tiedoston siirtoon varattu DAB-kapasiteetti vapautuu käytettäväksi johonkin toiseen tarkoitukseen. Jos tiedoston 20 siirto epäonnistui esimerkiksi äkillisen radiosignaalin häipymän takia, kuittauksen asemesta voidaan lähettää uudelleenlähetyspyyntö.The base station DAB transmitter 3b transmits the received multiplexed DAB transmission, which includes a map file marked with the user ID of that user. In the user's car, the DAB receiver 14 detects a file marked with a user ID transmitted by the GSM telephone 10 during transmission, performing the necessary demodulation and decryption and transferring the file to the laptop 15. The GSM telephone 10 may still transmit an automatic acknowledgment of successful file reception. to the base station 3, which forwards the information to the exchange 1 and to the radio station 9, whereby the DAB capacity reserved for file transmission is freed up for use for another purpose. If the transfer of the file 20 failed, for example due to a sudden fading of the radio signal, a retransmission request can be sent instead of an acknowledgment.

Edellä on oletettu, että keksinnön mukaisessa nopeassa alassuuntaisessa tiedonsiirrossa käytettävä yleisradiolähetys (DAB-lähetys) kootaan valmiiksi radioasemalla 9, 25 jossa siihen multipleksoidaan myös tietyille yksittäisille käyttäjille suunnattu tiedonsiirto. Erässä toisessa suoritusmuodossa lähetys kootaan matkapuhelinkeskuksessa 1 tai vasta tukiasemassa 3, jolloin keskus 1 saa radioasemalta 9 vain sen tuottamat palvelut. Tällöin edellä selostetun esimerkkitapauksen karttatiedostoa ei tarvitse kierrättää radioaseman 9 kautta ja keskuksessa 1 ja/tai tukiasemassa 3 voidaan 30 monipuolisemmin yhdistellä eri lähteistä saapuvia nopeita alassuuntaisia lähetyksiä ; ja jakaa tehokkaammin järjestelmän kapasiteettia.It has been assumed above that the broadcast transmission (DAB transmission) used in the high-speed downlink data transmission according to the invention is pre-assembled at the radio station 9, 25 where the data transmission directed to certain individual users is also multiplexed. In another embodiment, the transmission is compiled in the mobile switching center 1 or only in the base station 3, in which case the exchange 1 receives from the radio station 9 only the services provided by it. In this case, the map file of the example case described above does not need to be circulated through the radio station 9, and in the exchange 1 and / or in the base station 3, high-speed downlink transmissions from different sources can be combined in a more versatile manner; and allocate system capacity more efficiently.

Kuvassa 6b on esitetty suoritusmuoto, jossa solukkoverkon tukiasemat 3, 4, 5 ja yleisradiolähetin 61 ovat erillisiä. Eri järjestelmien tukiasemia ja lähettimiä voi olla 35 eri määrä ja niillä voi olla erisuuri keskimääräinen kattavuusalue. Tyypillisesti solukkoverkon tukiaseman kattavuusalue on pienempi kuin yleisradiolähettimen, jolloin jälkimmäisiä on harvemmassa. Kuvan 6b mukaisessa järjestemässä solukkoverkon tukiasemat 3, 4, 5 ja keskukset 1 eivät ole suorassa yhteydessä yleisradiopalve- 12 101440 lua tarjoavaan radioasemaan 9 eikä lähettimeen 61 vaan kaikki niiden välinen tiedonsiirto tapahtuu yleisen tiedonsiirtoverkon kautta. Tämän suoritusmuodon toiminta vastaa kuvan 6a suoritusmuodon toimintaa, kuitenkin siten, että DAB-multiplek-sauksen jälkeen yleisradiolähetystä ei ohjata solukkoverkon keskukseen vaan suo-5 raan radioaseman omalle radiolähettimelle 61.Figure 6b shows an embodiment in which the base stations 3, 4, 5 and the broadcast transmitter 61 of the cellular network are separate. There may be 35 different numbers of base stations and transmitters in different systems and they may have different average coverage areas. Typically, the coverage area of a base station in a cellular network is smaller than that of a broadcast transmitter, with the latter being less frequent. In the arrangement according to Figure 6b, the base stations 3, 4, 5 and the exchanges 1 of the cellular network are not directly connected to the radio station 9 and the transmitter 61 providing the broadcasting service 12, but all communication between them takes place via the public communication network. The operation of this embodiment corresponds to the operation of the embodiment of Figure 6a, however, so that after DAB multiplexing, the broadcasting is not routed to the cellular network exchange but directly to the radio station's own radio transmitter 61.

Kuvien 6a ja 6b mukaisia suoritusmuotoja on myös mahdollista yhdistää siten, että tietyillä tukiasemilla on vain solukkoverkon (GSM-verkon) laitteistoja, tietyillä lähetysasemilla on vain yleisradioverkon (DAB-järjestelmän) lähettimiä ja tietyillä 10 yhdistetyillä asemilla on molempien järjestelmien laitteistoja.The embodiments according to Figures 6a and 6b can also be combined so that certain base stations have only cellular network (GSM network) equipment, certain transmitting stations have only broadcast network (DAB system) transmitters and certain connected stations have equipment for both systems.

Keksinnön mukaiselta järjestelmältä edellytetään, että käyttäjällä on solukkoverkon kaksisuuntainen viestinlaite (esimerkiksi GSM-puhelin 10) ja yleisradiovastaanotin (esimerkiksi DAB-vastaanotin 14) sekä mahdollisesti tietokone 15, koska nopeaa 15 alassuuntaista tiedonsiirtoa tarvitaan yleensä tietokoneiden väliseen datasiirtoon. Tukiasemalta 3 edellytetään kuvan 6a mukaisessa suoritusmuodossa, että siinä on tavallisten solukkoverkon tukiasematoimintojen 3a lisäksi yleisradiolähetin 3b. Lähettimen ei sinänsä tarvitsisi olla tukiaseman yhteydessä, jos sama alueellinen kattavuus saavutetaan sijoittamalla yleisradiolähettimet muulla tavalla kuten kuvassa 6b. 20 On kuitenkin edullista pitää niiden kattavuusalueet suhteellisen pieninä, jotta yhdelle käyttäjälle tai pienelle käyttäjäryhmälle varattu yleisradiolähetyksen osuus ei pitäisi kyseistä kapasiteettia varattuna kovin suurella maantieteellisellä alueella. Keskukselta 1 edellytetään kuvan 6a suoritusmuodossa, että siinä on tavallisten solukko-radiojärjestelmän keskustoimintojen la, Ib lisäksi välineet le yleisradiolähetyksen 25 ohjaamiseksi tukiasemille. Kuvan 6b mukainen keskus käsittää vain yhteyden 13 yleiseen tiedonsiirtoverkkoon.The system according to the invention requires the user to have a two-way communication device (e.g. GSM telephone 10) and a broadcast receiver (e.g. DAB receiver 14) in the cellular network, and possibly a computer 15, because fast 15 downlink data transmission is generally required for data transfer between computers. In the embodiment according to Figure 6a, the base station 3 is required to have a broadcast transmitter 3b in addition to the usual base station functions 3a of the cellular network. The transmitter as such would not need to be connected to the base station if the same regional coverage is achieved by locating the broadcast transmitters in a different way as in Figure 6b. 20 However, it is preferable to keep their coverage areas relatively small so that the part of the broadcast reserved for a single user or a small group of users does not keep that capacity reserved for a very large geographical area. In the embodiment of Figure 6a, the exchange 1 is required to have, in addition to the usual central functions 1a, 1b of the cellular radio system, means le for controlling the broadcast 25 to the base stations. The exchange according to Figure 6b comprises only a connection 13 to the public data transmission network.

Claims

101440

A method for implementing two-way communication between a terminal (10, 14, 15) and a communication network, characterized in that said terminal comprises 5 - transmitting mobile communication device (10) for two-way communication and via a communication device (10) of said mobile communication network and from a communication network to a terminal via said broadcast receiver (14).

A method according to claim 1, characterized in that information is transmitted from the communication network to the terminal also via said mobile communication device (10), wherein as a prerequisite for communication from the communication network to the terminal via said broadcast receiver (14) said method comprises the step of transmitting a request to initiate a data transfer. 20

Method according to claim 1 or 2, characterized in that said communication network comprises base stations (3) for radio transmission and reception, wherein at least one base station is used for transmitting both two-way communication and broadcasting in the mobile communication network. 25

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the data transmission from the data transmission network to the broadcast receiver (14) of the terminal takes place via a transmitter (61) which is not located at a base station of said mobile network. 30

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that said broadcast comprises separate parts (33, 32, 35) and a second part (36), said first part comprising information substantially intended for all recipients and said second part being at least partially addressable to a single recipient or a small group of recipients. 101440

A method according to claim 5, characterized in that time division multiple access is used, said first and second parts being separated in time, located in cyclically repeating time intervals.

A method according to claim 5, characterized in that code division multiple access is used, wherein said second part is multiplexed into said broadcast using a specific multiplexing code.

A method according to claim 7, characterized in that in order to multiplex said second part for said broadcasting, a spreading code is used in the transmitter equipment between the operation step corresponding to the differential coding and the operation step corresponding to the inverse Fourier transform.

A data transmission system for implementing two-way data transmission between a terminal and a data transmission network, characterized in that said data transmission network comprises broadcasting equipment (3b; 9, 61) for transmitting a broadcast and a mobile communication network (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) connected thereto. , 8) for the transmission of two-way communication.

Communication system according to claim 9, characterized in that it comprises at least one base station (3), wherein the transmitter device (3b) of said broadcasting equipment and the transmitter / receiver device (3a) of said mobile communication network are both located in said base station.

Communication system according to claim 9, characterized in that it comprises at least a first base station (3) having only a transmitter / receiver equipment of a mobile communication network and at least a second base station (61) having only a transmitter device of said broadcasting equipment.

Communication system according to one of Claims 9 to 11, characterized in that it comprises multiplexing means (DAB MUX) for multiplexing the information intended for individual recipients into a broadcast broadcast intended for substantially all recipients. 101440