DE69629465T2

DE69629465T2 - Cdma ubertragung unter verwendung einer begrenzungsfunktion

Info

Publication number: DE69629465T2
Application number: DE69629465T
Authority: DE
Inventors: Shashikant Bhagalia
Original assignee: Airspan Networks Inc
Current assignee: Quarterhill Inc
Priority date: 1995-06-02
Filing date: 1996-06-03
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2016-06-04
Also published as: JPH11506584A; US5742595A; BR9609468A; CA2222734C; CA2222734A1; WO1996038944A1; AU5972896A; AU710839B2; US6366570B1; CN1194071A; EP0829150A1; EP0829150B1; DE69629465D1

Description

TECHNISCHER BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Signalverarbeitungstechniken und genauer gesagt auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verarbeitung von CDMA-Signalen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Verwendung von Code Division Multiple Access (CDMA, Mehrfachzugang mittels Codemultiplex) Signalen ist eine gebräuchliche Technik zur Übertragung drahtloser Signale. Viele drahtlose Systeme verarbeiten CDMA-Signale für die Übertragung von Information.
US-A-5.103.459 beschreibt ein System und ein Verfahren zum Erzeugen von Signalwellenformen in einem CDMA-Mobiltelefon-System. Gemäß der in diesem Patent beschriebenen Technik werden PN-Sequenzen zusammengestellt bzw. aufgebaut, die für Orthogonalität zwischen den Benutzern sorgen, so daß eine gegenseitige Beeinflussung reduziert wird.
Jedoch leiden typische CDMA-Signalverarbeitungstechniken unter ineffizienter Leistung in dem gewünschten Frequenzband zur Übertragung von Signalen und unter nicht akzeptabler Nachbarsymbolinterferenz. Daher ist es wünschenswert, die Frequenzbandleistung zu erhöhen und die Nachbarsymbolinterferenz zu reduzieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aus dem Vorstehenden ist ein Bedarf an einer Verarbeitung von CDMA-Signalen zum Erhöhen der Frequenzbandleistung entstanden. Es ist auch ein Bedarf an einer Verarbeitung von CDMA-Signalen zur Reduktion der Symbolinterferenz entstanden.
Ein Ziel der Erfindung ist, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verarbeitung von CDMA-Signalen bereitzustellen, das die Nachteile und Probleme, die mit herkömmlichen CDMA-Verabeitungstechniken verbunden sind, im Wesentlichen beseitigt oder reduziert.
Gemäß eines Aspektes der Erfindung wird ein Verfahren zur Verarbeitung von CDMA-Signalen zur Verfügung gestellt, das die Schritte aufweist:
Durchführen einer Aufspreizfunktion auf CDMA-Signalen von einer Mehrzahl von Kanälen;
Kombinieren der CDMA-Signale der Mehrzahl von Kanälen, um ein zusammengefaßtes Signal zu erzeugen;
wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch den Schritt:
Entfernen eines Teils des zusammengefaßten Signals oberhalb und unterhalb eines gewünschten Schwellwertbereiches, um ein abgeschnittenes Signal zu erzeugen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Verarbeitung von CDMA-Signalen vorgesehen, das die Schritte aufweist:
Durchführen einer Aufspreizfunktion auf CDMA-Signalen von einer Mehrzahl von Kanälen;
Kombinieren der CDMA-Signale der Mehrzahl von Kanälen, um ein zusammengefaßtes Signal zu erzeugen;
Umwandeln des zusammengefaßten Signals in zwei getrennte Datenkanäle zur Modulation eines Hochfrequenzträgersignals zur Übertragung, wobei jeder der beiden Datenkanäle Information in einer Halbweiten- bzw. Halbbreiten-Impulskonfiguration trägt, wobei eine erste Hälfte des Impulses gültige Information enthält und eine zweite Hälfte des Impulses ein Rückkehr-nach-Null- bzw. Return-To-Zero-Format hat.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Verarbeitung von CDMA-Signalen vorgesehen, die aufweist:
einen Addierer-Schaltkreis, der derart betreibbar ist, daß er CDMA-Signale von einer Mehrzahl von Kanälen kombiniert, wobei der Addierer-Schaltkreis derart betreibbar ist, daß er ein zusammengefaßtes Signal aus erzeugt;
wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch:
einen Abschneide-Schaltkreis, der betreibbar ist, um einen Teil des zusammengefaßten Signals oberhalb und unterhalb eines gewünschten Schwellwertbereiches zu entfernen, wobei der Abschneide-Schaltkreis derart betreibbar ist, daß er ein abgeschnittenes Signal davon erzeugt; einen Digital-zu-Analog-Verarbeitungsschaltkreis, der derart betreibbar ist, daß er das abgeschnittene Signal in ein Halbweiten- bzw. Halbbreiten-kodiertes Format, wobei das Halbbreiten-kodierte Format Information in einer ersten Hälfte des Signalimpulses und keine Information in einer zweiten Hälfte des Signalimpulses enthält, wobei der Digital-zu-Analog-Verarbeitungsschaltkreis derart betreibbar ist, daß er das abgeschnittene Signal in dem Halbbreiten-kodierten Format in ein analoges Signal umwandelt;
einen Filter, der derart betreibbar ist, daß er die Symbolinterferenz in dem analogen Signal reduziert.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Verarbeitung von CDMA-Signalen das Durchführen einer Aufspreizfunktion auf CDMA-Signalen von einer Mehrzahl von Kanälen. Die CDMA-Signale von der Mehrzahl von Kanälen werden kombiniert, um ein zusammengefaßtes Signal zu erzeugen. Ein Teil des zusammengefaßten Signals oberhalb und unterhalb eines gewünschten Schwellwertbereiches wird entfernt, um ein abgeschnittenes Ausgabesignal zu erzeugen.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bieten verschiedene technische Vorteile gegenüber herkömmlichen CDMA-Verabeitungstechniken. Zum Beispiel ist ein technischer Vorteil, CDMA-Signale von mehreren Kanälen abzuschneiden, um die Behandlung von häufiger auftretenden Werten, die in den gewünschten Ausschnittsbereich fallen, zu verbessern. Ein weiterer technischer Vorteil ist, abgeschnittene CDMA-Signale effektiv zu filtern, um Intersymbol-Interferenz zu reduzieren. Noch ein weiterer technischer Vorteil ist, abgeschnittene CDMA-Signale in ein Halbbreiten-Format zur gesteigerten Leistung in ein gewünschtes Frequenzband zu kodieren. Andere technische Vorteile sind für einen Fachmann auf dem Gebiet aus den folgenden Figuren, Beschreibungen und Patentansprüchen leicht ermittelbar.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine Ausführungsform der Erfindung wird hier nachfolgend nur als Beispiel unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Referenzzeichen für gleiche Eigenschaften bzw. Bestandteile verwendet werden und in denen:
1 eine schematische Übersicht über ein Beispiel eines drahtlosen Telekommunikationssystemsist, in dem ein Beispiel der vorliegenden Erfindung enthalten ist;
2 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Teilnehmeranschlusses des Telekommunikationssystems von 1 ist;
3 eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Basisstation des Telekommunikationssystems von 1 ist;
3A eine schematische Darstellung eines Modembords bzw. -einlegebodens einer Basisstation des Telekommunikationssystems von 1 ist;
4 eine Darstellung eines Beispiels eines Frequenzplanes für das Telekommunikationssystem von 1 ist;
5A und 5B schematische Diagramme sind, die mögliche Konfigurationen für Zellen für das Telekommunikationssystem von 1 darstellen;
6 ein schematisches Diagramm ist, das Aspekte eines Codemultiplex- bzw. Code-Division-Multiplex-Systems für das Telekommunikationssystem von 1 darstellt;
7 ein schematisches Diagramm ist, das Verarbeitungsphasen bzw. -stufen der Signalübertragung für das Telekommunikationssystem von 1 darstellt;
8 ein schematisches Diagramm ist, das Verarbeitungsphasen bzw. -stufen des Signalempfangs für das Telekommunikationssystem von 1 darstellt;
9 ein schematisches Diagramm ist, das Downlink- bzw. Abwärtsstrecken- und Uplink- bzw. Aufwärtsstrecken-Kommunikationspfade für das Telekommunikationssystem von 1 darstellt;
10 ein schematisches Diagramm ist, das den Aufbau eines Abwärtsstrecken- bzw. Downlink-Signals darstellt, das von der Basisstation übermittelt wird;
11 eine grafische Darstellung ist, das die Phasenanpassung an eine Slave-Codesequenz bzw. abhängige Codesequenz des Teilnehmeranschlusses darstellt;
12 eine grafische Darstellung einer Signalqualitätsabschätzung bzw. -einschätzung ist, die von dem Empfänger in dem Teilnehmeranschluß durchgeführt wird;
13 ein grafisches Diagramm ist, das die Inhalte eines Rahmen- bzw. Frameinformationssignals innerhalb des Downlink-Signals darstellt;
14 eine tabellarische Darstellung ist, die das Einfügen von Overhead in einen Datenstrom des Downlink-Signals darstellt;
15 eine tabellarische Darstellung eines Leistungssteuerungssignals in einem Overheadkanal des Downlink-Signals ist;
16 eine tabellarische Darstellung eines Codesynchronisationssignals in dem Overheadkanal des Downlink-Signals ist;
17 eine grafische Darstellung einer Sendeleistung und einer Übertragungsrate für jeden Betriebsmodus des drahtlosen Telekommunikationssystems ist;
18 ein schematisches Diagramm ist, das den Betrieb des Empfängers und des Senders in dem Teilnehmeranschluß darstellt;
19 ein vereinfachtes, schematisches Diagramm eines CDMA-Signalverarbeitungsschaltkreises darstellt;
20 eine Abschneideoperation darstellt, die von dem CDMA-Signalverarbeitungsschaltkreis durchgeführt wird;
21 eine Halbweiten- bzw. Halbbreiten-Kodieroperation darstellt, die von dem CDMA-Signalverarbeitungsschaltkreis durchgeführt wird; und
22 eine Filteroperation darstellt, die von dem CDMA-Signalverarbeitungsschaltkreis durchgeführt wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 ist eine schematische Übersicht über ein Beispiel eines drahtlosen Telekommunikationssystems. Das Telekommunikationssystem enthält ein oder mehrere Versorgungsbereiche 12, 14 und 16, von denen jeder von einer entsprechenden Basisstation (CT) 10 bedient wird, die eine Funkverbindung mit Teilnehmeranschlüssen (ST) 20 innerhalb des betreffenden Bereiches aufbaut. Der Bereich bzw. die Fläche, die von einer Basisstation 10 abgedeckt wird, kann variieren. Zum Beispiel könnte in einem ländlichen Gebiet mit niedriger Teilnehmerdichte ein Versorgungsbereich 12 ein Gebiet mit einem Radius von 15–20 km abdecken. Ein Versorgungsbereich 14 in einer städtischen Umgebung, in der es eine hohe Dichte von Teilnehmeranschlüssen 20 gibt, könnte nur ein Gebiet mit einem Radius in der Größenordnung von 100 m abdecken. In einem Vorstadtbereich mit einer mittleren Dichte von Teilnehmeranschlüssen, könnte ein Versorgungsbereich 16 ein Gebiet mit einem Radius in der Größenordnung von 1 km überdecken. Es versteht sich, daß das von einer bestimmten Basisstation 10 abgedeckte Gebiet derart gewählt werden kann, daß es den örtlichen Anforderungen der erwarteten oder tatsächlichen Teilnehmerdichte, örtlichen geographischen Gesichtspunkten, etc. entspricht, und nicht auf die Beispiele in 1 beschränkt ist. Darüber hinaus braucht die Abdeckung in der Ausdehnung nicht kreisförmig zu sein und ist typischerweise auch nicht kreisförmig aufgrund von Gesichtpunkten der Antennenkonstruktion, geographischer Faktoren, Gebäuden und so weiter, die die Verteilung der übertragenen Signale betrifft.
Die Basisstationen 10 für die entsprechenden Versorgungsbereiche 12, 14, 16 können miteinander mittels der Verbindungen 13, 15 und 17 verbunden sein, die Schnittstellen zum Beispiel zu einem öffentlichen Telefon-Festnetz (PSTN) 18 bilden. Die Verbindungen können herkömmliche Telekommunikationstechnologie umfassen, die Kupferkabel, Lichtwellenleiter, Satelliten, Mikrowellen, etc. verwenden.
Das drahtlose Telekommunikationssystem von 1 beruht auf der Bereitstellung von festen Mikrowellen-Verbindungen zwischen den Teilnehmeranschlüssen 20 an festen Stellen innerhalb eines Versorgungsbereiches (z. B. 12, 14, 16) und der Basisstation 10 für diesen Versorgungsbereich. In einer bevorzugten Ausführungsform ist jeder Teilnehmeranschluß 20 mit einer permanent festgelegten Zugangsverbindung zu seiner Basisstation 10 ausgestattet. In alternativen Ausführungsformen könnte jedoch ein von der Nachfrage abhängiger Zugang vorgesehen werden, so daß die Anzahl der Teilnehmer, die bedient werden können, die Anzahl von Telekommunikationsverbindungen, die aktuell aktiv sein können, übersteigt.
2 veranschaulicht ein Beispiel einer Konfiguration für einen Teilnehmeranschluß 20 für das Telekommunikationssystem von 1. 2 enthält eine schematische Darstellung des Kundengebäudes 22. Eine Kunden-Hochfrequenz-Einheit (CRU) 24 ist an dem Gebäude des Kunden montiert. Die Kunden-Hochfrequenz-Einheit 24 beinhaltet eine Flachantenne oder ähnliches 23. Die Kunden-Hochfrequenz-Einheit ist an einer Stelle des Gebäudes des Kunden oder an einem Mast, etc. montiert und in einer solchen Ausrichtung, daß die Flachantenne 23 innerhalb der Kunden-Hochfrequenz-Einheit 24 in die Richtung 26 der Basisstation 10 für den Dienstbereich zeigt, in dem die Kunden-Hochfrequenz-Einheit 24 liegt.
Die Kunden-Hochfrequenz-Einheit 24 ist mittels einer Stichleitung 28 mit einer Stromversorgungseinheit (PSU) 30 innerhalb des Kundengebäudes verbunden. Die Stromversorgungseinheit 30 ist mit der lokalen Stromversorgung verbunden, um die Kunden-Hochfrequenz-Einheit 24 und eine Netzwerkanschlußeinheit (NTU) 32 mit Strom zu versorgen. Die Kunden-Hochfrequenz-Einheit 24 ist auch über die Stromversorgungseinheit 30 mit der Netzanschlußeinheit 32 verbunden, die ihrerseits mit Telekommunikationsausrüstung in dem Gebäude das Kunden verbunden ist, zum Beispiel mit einem oder mehreren Telefonen 34, Telefaxgeräten 36 und Computern 38. Die Telekommunikationsausrüstung wird dargestellt, als wenn sie sich innerhalb des Gebäudes eines einzelnen Kunden befindet. Dies braucht jedoch nicht der Fall zu sein, da der Teilnehmeranschluß 20 vorzugsweise entweder eine Einzelleitung oder eine Doppelleitung unterstützt, so daß zwei Teilnehmerleitungen von einem einzelnen Teilnehmeranschluß 20 unterstützt werden könnten. Der Teilnehmeranschluß 20 kann auch darauf ausgelegt sein, daß er analoge und digitale Telekommunikation unterstützt, zum Beispiel analoge Kommunikation mit 16, 32 oder 64 kbit/Sek oder digitale Kommunikation gemäß dem ISDN-BRA-Standard.
3 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Basisstation des Telekommunikationssystems von 1. Das gemeinsame Ausrüstungsgestell 40 weist eine Reihe von Ausrüstungsshelves 42, 44, 46 einschließlich eines Hochfrequenz-Kombinator- bzw. -Übersetzer- und Leistungsverstärkershelf (RFC) 42, eines Spannungsversorgungsshelf (PS) 44 und einer Reihe von (in diesem Beispiel vier) Modemshelves (MS) 46 auf. Das Hochfrequenz-Kombinatorshelf 42 ermöglicht es den vier Modemshelves 46, parallel zu arbeiten. Er kombiniert und verstärkt die Leistung der vier Übertragungssignale, jedes von einem zugehörigen der vier Modemshelves, und verstärkt und trennt empfangene Signale in vier Anteile, so daß getrennte Signale an die entsprechenden Modemshelves übergeben werden können. Das Spannungsversorgungsshelf 44 liefert eine Verbindung zu der örtlichen Stromversorgung und eine Fixierung für die verschiedenen Komponenten in dem gemeinsamen Ausrüstungsgestell 40. Eine bidirektionale Verbindung erstreckt sich zwischen dem Hochfrequenz-Kombinatorshelf 42 und der Hauptantenne 52 der Basisstation, typischerweise einer in alle Richtungen wirksamen Antenne, die auf einem Basisstationsmast 50 montiert ist.
Dieses Beispiel einer Basisstation 10 ist über eine Punkt-zu-Punkt-Mikrowellenverbindung an eine Stelle angeschlossen, an der eine Schnittstelle zu dem öffentlichen Telefonnetz 18, das schematisch in 1 abgebildet ist, vorhanden ist. Wie oben erwähnt können andere Arten von Verbindungen (z. B. Kupferkabel oder Lichtwellenleiter) verwendet werden, um die Basisstation 10 mit dem öffentliche Telefonnetz 18 zu verbinden. In diesem Beispiel sind die Modemshelves über die Leitungen 47 mit einem Mikrowellenanschluß (MT) 48 verbunden. Eine Mikrowellenverbindung 49 erstreckt sich vom Mikrowellenanschluß 48 zu einer Punkt-zu-Punkt-Mikrowellenantenne 54, die auf dem Mast 50 für eine Hostverbindung zu dem öffentlichen Telefonnetz 18 montiert ist.
Ein Personalcomputer, ein Arbeitsplatzrechner bzw. eine Workstation oder ähnliches kann als Systemcontroller (SC) 56 vorgesehen sein, um die Basisstation 10 zu unterstützen. Der System controller 56 kann mit jedem Modemshelf der Basisstation 10 zum Beispiel über RS232-Verbindungen 55 verbunden sein. Der Systemcontroller 56 kann dann Unterstützungsfunktionen wie die Lokalisation von Fehlern, Alarmen und den Zustand und das Konfigurieren der Basisstation 10 bereitstellen. Ein Systemcontroller 56 unterstützt typischerweise eine einzelne Basisstation 10, obwohl eine Mehrzahl von Standortsteuerungen 56 durch ein Netzwerk verbunden sein könnte, um eine Mehrzahl von Basisstationen 10 zu unterstützen.
Als eine Alternative zu den RS232-Verbindungen 55, die sich zu einem Systemcontroller 56 erstrecken, könnten Datenverbindungen wie eine X.25-Verbindung 57 (in 3 mit gestrichelten Linien abgebildet) statt dessen von einem Pad 228 zu einem Vermittlungsknoten 60 eines Elementmanagers (EM) 58 vorgesehen werden. Ein Elementmanager 58 kann eine Reihe von verteilten Basisstationen 10 unterstützen, die durch entsprechende Verbindungen mit dem Vermittlungsknoten 60 verbunden sind. Der Elementmanager 58 versetzt eine potentiell große Anzahl (z. B. bis zu oder mehr als 1000) von Basisstationen 10 in die Lage, in ein Managementnetzwerk integriert zu werden. Der Elementmanager 58 ist um eine leistungsfähige Workstation 62 herum aufgebaut und kann eine Reihe von Computerterminals 64 für Netzwerkingenieure und Kontrollpersonal enthalten.
3A stellt verschiedene Teile eines Modemshelfs 46 dar. Eine Übertragungs-/Empfangs-RF-Einheit (RFU – zum Beispiel implementiert auf einer Karte in dem Modemshelf) 66 erzeugt die modulierten RF-Übertragungs-Signale auf mittleren Leistungsstufen und stellt die Basisband-RF-Signale für die Teilnehmeranschlüsse wieder her und verstärkt sie. Die RF-Einheit 66 ist mit einer analogen Karte (AN) 68 verbunden, die A-D/D-A-Umwandlungen, Basisband-Filterung und die Vektorsummierung von 15 übertragenen Signalen aus den Modemkarten (MCs) 70 durchführt. Die Analogeinheit 68 ist mit einer Reihe von (typischerweise 1–8) Modemkarten 70 verbunden. Die Modemkarten führen die Verarbeitung des Basisbandsignals der Übertragungs- und Empfangs-Signale zu/von den Teilnehmeranschlüssen 20 durch. Dies beinhaltet ½-Raten-Faltungskodierung und × 16-Aufspreizung bzw. -Spreading bei CDMA-Codes auf den Übertragungssignalen und Wiederherstellung der Synchronisation, Despreading bzw. Stauchen und Fehlerkorrektur auf den Empfangssignalen. Jede Modemkarte 70 in dem vorliegenden Beispiel hat zwei Modems, wobei jedes Modem eine Teilnehmerverbindung (oder zwei Leitungen) zu einem Teilnehmeranschluß 20 unterstützt. Daher könnte mit zwei Modems pro Karte und 8 Modems pro Modemshelf jeder Modemshelf 16 mögliche Teilnehmerverbindung unterstützen. Um jedoch Redundanz einzubauen, so daß ein Modem in einer Teilnehmerverbindung ersetzt werden kann, wenn ein Fehler auftritt, werden vorzugsweise nur bis zu 15 Teilnehmerverbindungen von einem einzelnen Modemshelf unterstützt. Das sechzehnte Modem wird dann als eine Reserve verwendet, die hereingeschaltet werden kann, wenn ein Ausfall eines der anderen 15 Modems eintritt. Die Modemkarten 70 sind mit der Nebenstelleneinheit bzw. Tributary Unit (TU) 74 verbunden, welche die Verbindung zu dem öffentlichen Host-Telefonnetz 18 (z. B. über eine der Leitungen 47) abschließt und die Signalisierung der Telefoninformation an zum Beispiel bis zu 15 Teilnehmeranschlüsse (jedes über ein zugehöriges Modem der 15 von den 16 Modems) behandelt.
Die drahtlose Telekommunikation zwischen einer Basisstation 10 und den Teilnehmeranschlüssen 20 könnte auf verschiedenen Frequenzen arbeiten. 4 stellt ein mögliches Beispiel von Frequenzen dar, die verwendet werden könnten. In dem vorliegenden Beispiel ist das drahtlose Telekommunikationssystem dafür vorgesehen, in dem 1,5–2,5-GHz-Band zu arbeiten. Insbesondere ist das vorliegende Beispiel dafür vorgesehen, in dem durch die ITU-R-(CCIR)-Empfehlung F.701 definierten Band (2025–2110 MHz, 2200–2290 MHz) zu arbeiten. 4 stellt die Frequenzen dar, die für die Aufwärtsstrecke von den Teilnehmeranschlüssen 20 zu der Basisstation 10 und für die Abwärtsstrecke von der Basisstation 10 zu den Teilnehmeranschlüssen 20 verwendet werden. Es wird darauf hingewiesen, daß 12 Aufwärtsstrecken- und 12 Abwärtsstrecken-Hochfrequenzkanäle, wobei jeder 3,5 MHz umfaßt, zentriert um ungefähr 2155 MHz vorgesehen sind. Der Abstand bzw. Zwischenraum zwischen den Empfangs- und Übertragungskanälen geht über den benötigten Minimalabstand von 70 MHz hinaus.
In dem vorliegenden Beispiel unterstützt, wie oben erwähnt, jedes Modemshelf 1 Frequenzkanal (d. h. eine Aufwärtsstreckenfrequenz plus die zugehörige Abwärtsstreckenfrequenz). Bis zu 15 Teilnehmerverbindungen können auf einem Frequenzkanal unterstützt werden, wie später erklärt wird. Daher kann in der vorliegenden Ausführungsform jede Basisstation 10 60 Verbindungen oder 120 Leitungen unterstützen.
Typischerweise erstreckt sich der Hochfrequenzverkehr von einer bestimmten Basisstation 10 in das Gebiet, das von einer benachbarten Basisstation 10 abgedeckt wird. Um Interferenzprobleme, die von aneinander grenzenden Gebieten verursacht werden, zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren, wird von irgendeiner gegebenen Basisstation 10 nur eine begrenzte Anzahl der verfügbaren Frequenzen verwendet.
5A stellt eine zellenartige Anordnung der Frequenzen dar, um Interferenzprobleme zwischen angrenzenden Basisstationen 10 zu mildern. In der in 5A dargestellten Anordnung stellen die Schraffurlinien für die Zellen 76 einen Frequenzsatz (FS) für die Zellen dar. Durch die Auswahl dreier Frequenzsätze (z. B. FS1 = F1, F4, F7, F10; FS2 = F2, F5, F8, F11; FS3 = F3, F6, F9, F12) und die Regelung, daß unmittelbar angrenzende Zellen nicht denselben Frequenzsatz verwenden (siehe zum Beispiel die in 5A gezeigte Anordnung), ist es möglich, eine Anordnung von fest zugewiesenen, in alle Richtungen strahlenden Zellen vorzusehen, bei denen Interferenzen zwischen nahegelegenen Zellen vermieden werden kann. Die Sendeleistung jeder Basisstation 10 ist so eingestellt, daß Übertragungen sich nicht bis zur nächsten Zelle ausdehnen, die denselben Frequenzsatz verwendet. Somit kann jede Basisstation 10 die vier Frequenzpaare (für die Aufwärtsstrecke bzw. für die Abwärtsstrecke) innerhalb ihrer Zellen verwenden, wobei jedes Modemshelf in der Basisstation 10 einem entsprechenden RF-Kanal (Kanal-Frequenz-Paar) zugeordnet ist.
Wenn jedes Modemshelf eine Kanalfrequenz (mit 15 Teilnehmerverbindungen pro Kanalfrequenz) unterstützt und vier Modemshelves vorhanden sind, unterstützt jede Basisstation 10 60 Teilnehmerverbindungen (d. h. 120 Leitungen). Die 10-Zellen-Anordnung in 5A kann somit zum Beispiel bis zu 600 ISDN-Verbindungen oder 1200 analoge Leitungen unterstützen. 5B stellt eine zellenartige Anordnung dar, die sektorierte Zellen verwendet, um Probleme zwischen angrenzenden Basisstationen 10 zu mildern. Wie bei 5A stellen die verschiedenen Arten von Schraffurlinien in 5B verschiedene Frequenzsätze dar. Wie in 5A repräsentiert 5B drei Frequenzsätze (z. B. mit FS1 = F1, F4, F7, F10; FS2 = F2, F5, F8, F11; FS3 = F3, F6, F9, F12). Jedoch sind die Zellen in 5B sektoriert durch die Verwendung einer sektorierten Basisstation (SCT) 13, die drei Basisstationen 10 beinhaltet, eine für jeden Sektor S1, S2 und S3, wobei die Übertragungen für jede der drei Basisstationen 10 zu dem passenden Sektor aus S1, S2 und S3 gerichtet ist. Dies ermöglicht es, daß die Anzahl von Teilnehmern pro Zelle um den Faktor 3 erhöht werden kann, während immer noch ein permanenter, fester Zugang für jeden Teilnehmeranschluß 20 zur Verfügung gestellt wird.
Ein Sieben-Zellen-Wiederholmuster wird verwendet, so daß für eine Zelle, die auf einer gegebenen Frequenz arbeitet, allen sechs angrenzenden Zellen, die auf derselben Frequenz arbeiten, eindeutige PN-Codes ermöglicht bzw. eingeräumt werden. Dies verhindert, daß angrenzende Zellen versehentlich Daten dekodieren.
Wie oben erwähnt kann jede Kanalfrequenz 15 Teilnehmerverbindungen unterstützen. In diesem Beispiel wird dies erreicht, indem Multiplexer-Signale verwendet werden, die eine CDMA (Code Division Multiplexed Access)-Technik verwenden. 6 gibt eine schematische Übersicht über CDMA-Kodierung und -Dekodierung.
Um ein CDMA-Signal zu kodieren, werden Basisbandsignale, zum Beispiel die Benutzersignale für jede entsprechende Teilnehmerverbindung, bei 80–80N in ein 160 kSymbole/Sek Basisbandsignal kodiert, wobei jedes Symbol 2 Datenbits repräsentiert (siehe zum Beispiel das Signal, das bei 81 wiedergegeben wird). Dieses Signal wird dann um einen Faktor 16 aufgespreizt unter Verwendung einer entsprechenden Walsh-Pseudozufallsrauschen-(PN)- Codeaufspreizungsfunktion 82–82N, um Signale bei einer effektiven Chip Rate von 2,56 MSymbole/Sek in 3,5 MHz zu erzeugen. Die Signale für entsprechende Teilnehmerverbindungen werden dann kombiniert und in Hochfrequenz (RF) umgewandelt, um mehrere Benutzerkanalsignale (z. B. 85) zur Übertragung von der Übertragungsantenne 86 zu ergeben.
Während der Übertragung wird ein übertragenes Signal Interferenzquellen 88 einschließlich der externen Interferenz 89 und der Interferenz von anderen Kanälen 90 unterworfen. Dementsprechend können die mehreren Benutzerkanalsignale zu dem Zeitpunkt, zu dem das CDMA-Signal an der Empfangsantenne 91 empfangen wird, verzerrt sein, wie bei 93 wiedergegeben.
Um die Signale für eine gegebene Teilnehmerverbindung aus den mehreren empfangenen Benutzerkanälen zu dekodieren, verwendet ein Walsh-Korrelator 94–94N denselben Pseudozufallsrauschen-(PN)-Code, der zur Kodierung für jede Teilnehmerverbindung benutzt wurde, um ein Signal (z. B. wie bei 95 wiedergegeben) für das entsprechende empfangene Basisbandsignal 96–96N zu extrahieren. Es wird darauf hingewiesen, daß das empfangene Signal ein gewisses Restrau schen enthält. Jedoch kann das unerwünschte Rauschen entfernt werden, indem ein Tiefpaßfilter und Signalverarbeitung verwendet werden.
Der Schlüssel zu CDMA ist die Anwendung orthogonaler Codes, die es ermöglichen, die mehreren Benutzersignale auf derselben Frequenz zum selben Zeitpunkt zu übertragen und zu empfangen. Sobald der Bitstrom orthogonal unter Verwendung der Walsh-Codes isoliert ist, interferieren die Signale der entsprechenden Teilnehmerverbindungen nicht untereinander.
Walsh-Codes sind mathematische Mengen von Sequenzen, die die Funktion der "Ortho normalität" besitzen. Mit anderen Worten ist dann, wenn irgendein Walsh-Code mit irgendeinem anderen Walsh-Code multipliziert wird, das Ergebnis gleich Null.
7 ist ein schematisches Diagramm, das Verarbeitungsphasen bzw. -stufen der Signalübertragung darstellt, wie sie in einem Teilnehmeranschluß 20 in dem Telekommunikationssystem von 1 eingerichtet sind. Die Basisstation ist auch so eingerichtet, daß sie eine äquivalente Verarbeitung bei der Signalübertragung durchführt. In 7 wird ein analoges Signal von einem von einem Paar von Telefonen über eine zweiadrige Schnittstelle 102 an einen Hybrid-Audio-Verarbeitungsschaltkreis 104 und danach über einen Codec 106 übergeben, um ein digitales Signal zu erzeugen, in das ein Overheadkanal einschließlich Steuerinformation bei 108 eingefügt wird. Das resultierende Signal wird von einem Faltungskodierer 110 verarbeitet, bevor es an einen Aufspreizer 116 übergeben wird, auf den die Rademacher-Walsh- und PN-Codes von einem RW-Codegenerator 112 bzw. einem PN-Code-Generator 114 angewandt werden. Die resultierenden Signale werden über einen Digital-zu-Analog-Umwandler 118 geleitet. Der Digital-zu-Analog-Umwandler 118 gestaltet die digitale Abtastung bzw. die digitalen Muster in eine analoge Wellenform und stellt eine Stufe der Basisband-Leistungssteuerung bereit. Die Signale werden danach an einen Tielpaßfilter 120 übergeben, um in einem Modulator 122 moduliert zu werden. Das modulierte Signal aus dem Modulator 122 wird mit einem Signal gemischt, das von einem spannungsgesteuerten Oszillator 126 erzeugt wird, der auf einen Synthesizer 160 reagiert. Die Ausgabe des Mischers 128 wird danach in einem rauscharmen Verstärker 130 verstärkt, bevor sie über einen Bandpaßfilter 132 geleitet wird. Die Ausgabe des Bandpaßfilters 132 wird in einem weiteren rauscharmen Verstärker 134 weiter verstärkt, bevor sie an den Leistungssteuerungsschaltkreis 136 übergeben wird. Die Ausgabe des Leistungssteuerungsschaltkreises wird in einem weiteren rauscharmen Verstärker 138 weiter verstärkt, bevor sie über einen weiteren Bandpaßfilter 140 geleitet und von der Übertragungsantenne 142 übertragen wird.
8 ist ein schematisches Diagramm, das die äquivalenten Verarbeitungsphasen bzw. -stufen des Signalempfangs darstellt, wie sie in einem Teilnehmeranschluß 20 in dem Telekommunikationssystem von 1 eingerichtet sind. Die Basisstation ist auch so eingerichtet, daß sie eine äquivalente Verarbeitung beim Signalempfang durchführt. In 8 werden Signale, die an einer Empfangsantenne 150 empfangen werden, über einen Bandpaßfilter 152 geleitet, bevor sie in einem rauscharmen Verstärker 154 verstärkt werden. Die Ausgabe des Verstärkers 154 wird danach über einen weiteren Bandpaßfilter 156 geleitet, bevor sie von einem weiteren rauscharmen Verstärker 158 weiter verstärkt wird. Die Ausgabe des Verstärkers 158 wird danach einem Mischer 164 übergeben, in dem sie mit einem Signal gemischt wird, das von einem spannungsgesteuerten Oszillator 162 erzeugt wird, der auf einen Synthesizer 160 reagiert. Die Ausgabe des Mischers 164 wird danach über den Demodulator 166 und ein Tiefpaßfilter 168 geleitet, bevor sie an einen Analog- Digital-Wandler 170 übergeben wird. Die digitale Ausgabe des A/D-Wandlers 170 wird danach an den Korrelator 178 übergeben, auf den dieselben Rademacher-Walsh- und PN-Codes angewandt werden, die während der Übertragung verwendet wurden, von einem RW-Code-Generator 172 (entsprechend dem RW-Code-Generator 112) bzw. einem PN-Code-Generator 174 (entsprechend dem PN-Code-Generator 114). Die Ausgabe des Korrelators wird auf einen Viterbi-Dekodierer 180 angewandt. Die Ausgabe des Viterbi-Dekodierers 180 wird danach an einen Overhead-Extrahierer 182 zur Extraktion der Overheadkanal-Information übergeben. Die Ausgabe des Overhead-Extrahierers 182 wird danach über einen Codec 184 und einen Hybridschaltkreis 188 an eine zweiadrige Schnittstelle 190 übergeben, an der die resultierenden analogen Signale an ein ausgewähltes Telefon 192 übergeben werden.
An dem Teilnehmeranschluß 20 ist eine Stufe der automatischen Verstärkungssteuerung bei der IF-Stufe eingebaut. Das Steuersignal wird von dem digitalen Anteil des CDMA-Empfängers unter Verwendung der Ausgabe eines Signalgüteeinschätzers, der später beschrieben wird, abgeleitet.
9 ist ein Blockdiagramm der Downlink- bzw. Abwärtsstrecken- und der Uplink- bzw. Aufwärtsstrecken-Kommunikationspfade zwischen der Basisstation 10 und dem Teilnehmeranschluß 20. Ein Downlink-Kommunikationspfad wird vom Sender 200 in der Basisstation 10 zum Empfänger 202 in dem Teilnehmeranschluß 20 aufgebaut. Ein Uplink-Kommunikationspfad wird vom Sender 204 in dem Teilnehmeranschluß 20 zum Empfänger 206 in der Basisstation 10 aufgebaut. Sobald die Downlink- und Uplink-Kommunikationspfade in dem drahtlosen Telekommunikationssystem 1 aufgebaut sind, kann eine Telefonkommunikation zwischen einem ersten Benutzer 208 oder einem zweiten Benutzer 210 des Teilnehmeranschlusses 20 und einem Benutzer stattfinden, der durch die Basisstation 10 über ein Downlink-Signal 212 und ein Uplink-Signal 214 bedient wird. Das Downlink-Signal 212 wird vom Sender 200 der Basisstation 10 übertragen und vom Empfänger 202 des Teilnehmeranschlusses 20 empfangen. Das Uplink-Signal 214 wird vom Sender 204 des Teilnehmeranschlusses 20 übertragen und vom Empfänger 206 der Basisstation 10 empfangen. Das Downlink-Signal 212 und das Uplink-Signal 214 werden als CDMA-Spreizspektrum-Signale übermittelt.
Der Empfänger 206 und der Sender 200 innerhalb der Basisstation 10 sind miteinander bezüglich Zeit und Phase synchronisiert und ausgerichtet auf Informationsgrenzen. Um den Downlink-Kommunikationspfad aufzubauen, sollte der Empfänger 202 im Teilnehmeranschluß 20 mit dem Sender 200 in der Basisstation 10 synchronisiert sein. Die Synchronisation geschieht durch die Durchführung einer Beschaffungs- oder Akquisitionsmodus-Funktion und einer Verfolgungs- oder Trackingmodus-Funktion auf dem Downlink-Signal 212. Anfänglich überträgt der Sender 200 der Basisstation 10 das Downlink-Signal 212. 10 zeigt die Inhalte des Downlink-Signals 212. Das Downlink-Signal 212 umfaßt ein Codesequenz-Signal 216 für die Basisstation 10 kombiniert mit einem Rahmen- bzw. Frameinformationssignal 218. Das Codesequenz-Signal 216 ist von einer Kombination eines pseudozufälligen Rauschsignals 202 und eines Rademacher-Walsh-Codesignals 222 abgeleitet. Obwohl sich 10 speziell auf den Aufbau des Downlink-Signals bezieht, hat das Uplink-Signal denselben Aufbau.
Jeder Empfänger 202 jedes Teilnehmeranschlusses 20, der von einer einzelnen Basisstation 10 bedient wird, arbeitet auf der Grundlage desselben pseudozufälligen Rauschcodesignals wie die Basisstation 10. Jedes Modemshelf 46 in der Basisstation 10 unterstützt einen Hochfrequenzkanal und fünfzehn Teilnehmeranschlüsse 20, wobei jeder Teilnehmeranschluß einen ersten Benutzer 208 und einen zweiten Benutzer 210 hat. Jedes Modemshelf 46 wählt eines von sechzehn Rademacher-Walsh-Codesignalen 222 aus, wobei jedes Rademacher-Walsh-Codesignal 222 einem eindeutigen Teilnehmeranschluß 20 entspricht. Somit hat ein spezifischer Teilnehmeranschluß 20 ein identisches Codesequenz-Signal 218 wie das Downlink-Signal 212, das von der Basisstation 10 übertragen wird und für den spezifischen Teilnehmeranschluß 20 bestimmt ist.
Das Downlink-Signal 212 wird am Empfänger 202 des Teilnehmeranschlusses 20 empfangen. Der Empfänger 202 vergleicht seine Phasen- und Codesequenz mit einer Phasen- und Codesequenz innerhalb des Codesequenz-Signals 216 des Downlink-Signals 212. Von der Basisstation 10 wird angenommen, daß sie über eine Haupt- bzw. Master-Codesequenz verfügt, und von dem Teilnehmeranschluß 20 wird angenommen, daß er über eine Neben- bzw. Slave-Codesequenz verfügt. Der Empfänger 202 reguliert bzw. justiert die Phase seiner Slave-Codesequenz stufenweise, um eine Übereinstimmung mit der Master-Codesequenz zu erkennen und versetzt den Empfänger 202 des Teilnehmeranschlusses 20 in Phase mit dem Sender 200 der Basisstation 10. Die Slave-Codesequenz des Empfängers 202 ist nicht von Anfang an mit der Master-Codesequenz des Senders 200 und der Basisstation 10 synchronisiert aufgrund der Pfadverzögerung zwischen der Basisstation 10 und dem Teilnehmeranschluß 20. Diese Pfadverzögerung wird durch den geographischen Abstand zwischen dem Teilnehmeranschluß 20 und der Basisstation 10 und anderen Umgebungs- und technischen Faktoren verursacht, welche die drahtlose Übertragung beeinflussen.
11 stellt dar, wie der Empfänger 202 des Teilnehmeranschlusses 20 seine Slave-Codesequenz justiert, damit sie mit der Master-Codesequenz des Senders 200 in der Basisstation 10 übereinstimmt. Der Empfänger 202 inkrementiert die Phase der Slave-Codesequenz über die gesamte Länge der Master-Codesequenz innerhalb des Downlink-Signals 212 hinweg und ermittelt eine Signalgüte-Einschätzung, indem er eine Leistungsmessung auf der kombinierten Leistung der Slave-Codesequenz und der Master-Codesequenz für jede stufenweise Änderung bei der Phase der Slave-Codesequenz durchführt. Die Länge der Master-Codesequenz ist ungefähr 100 Mikrosekunden basierend auf einer Chipperiode von 2,56 Megahertz. Die Phase der Slave-Codesequenz wird um eine halbe Chipperiode für jedes Inkrementintervall während der Beschaffungs- bzw. Akquisitionsphase justiert bzw. angepaßt. Der Empfänger 202 beendet einen ersten Akquisitionsdurchgang, wenn er einen Korrelationsscheitelwert ausmacht, bei der die kombinierte Leistung einen Maximalwert erreicht. Der Empfänger 202 führt einen zweiten Akquisitionsdurchgang während der gesamten Länge der Codesequenz durch, um die Ermittlung des Maximalwertes der kombinierten Leistung bei dem Korrelationsscheitelwert zu überprüfen. Die ungefähre Pfadverzögerung zwischen dem Teilnehmeranschluß 20 und der Basisstation 10 wird festgestellt, wenn die Lage des Korrelationsscheitelwerts in dem Akquisitionsmodus ausgemacht ist.
Sobald die Beschaffung des Downlink-Signals 212 am Empfänger 202 erreicht ist, werden feine Anpassungen an der Phase der Slave-Codesequenz vorgenommen, um die Phasenübereinstimmung der Slave-Codesequenz mit der Master-Codesequenz in dem Nachführ- bzw. Trackingmodus zu erhalten. Die feinen Anpassungen werden durch stufenweise Änderungen um ein Sechzehntel einer Chipperiode an der Phase der Slave-Codesequenz vorgenommen. Die feinen Anpassungen können entweder in Vorwärts- (positiver) oder Rückwärts- (negativer) Richtung als Reaktion auf die vom Empfänger 202 vorgenommenen Messung der kombinierten Leistung durchgeführt werden. Der Empfänger 202 überwacht ständig die Master-Codesequenz, um sicherzustellen, daß der Teilnehmeranschluß 20 mit der Basisstation 10 bezüglich des Downlink-Kommunikationspfades synchronisiert ist.
12 zeigt einen Graphen der Kurve der kombinierten Leistung, die von dem Empfänger 202 während des Akquisitionsmodus und des Trackingmodus gemessen wird. Der Maximalwert der kombinierten Leistung tritt bei dem Korrelationsscheitelwert 219 der Kurve der kombinierten Leistung auf. Es sollte beachtet werden, daß der Scheitelwert 219 nicht so gut definiert zu sein braucht wie in 12, sondern oben abgeflacht sein kann, mehr in der Form eines Plateaus. Dies ist der Punkt, an dem die Slave-Codesequenz des Empfängers 202 in Phase mit der Master-Codesequenz des Sender 200 ist und mit ihr übereinstimmt. Die Messungen, die zu Werten der kombinierten Leistung führen und außerhalb des Korrelationsscheitelwerts 219 geschehen, erfordern, daß stufenweise Anpassungen bei der Slave-Codesequenz vorzunehmen sind. Ein Feinabstimmungsfenster wird zwischen einem frühen Korrelationspunkt 221 und einem späten Korrelationspunkt 223 eingerichtet. Eine Messung der Durchschnittsleistung wird an dem frühen Korrelationspunkt 221 und an dem späten Korrelationspunkt 223 durchgeführt. Da der frühe Korrelationspunkt 221 und der späte Korrelationspunkt 223 eine Chipperiode voneinander entfernt sind, wird eine Fehlersignal bei der Berechnung der Differenz zwischen den Durchschnittsleistungen des frühen Korrelationspunktes 221 und des späten Korrelationspunktes 223 erzeugt, die zur Kontrolle bzw. Steuerung der feinen Anpassungen an der Phase der Slave-Codesequenz verwendet wird.
Nach der Aquisition und der Einleitung der Nachführung auf der Master-Codesequenz der Basisstation 10 des Codesequenz-Signals 212 innerhalb des Downlink-Signals 212, tritt der Empfänger 202 in einen Rahmen- bzw- Frame-Ausrichtungsmodus ein, um den Downlink-Kommunikationspfad aufzubauen. Der Empfänger 202 analysiert die Frameinformation innerhalb des Frameinformationssignals 218 des Downlink-Signals 212, um die Frameanfangsposition für das Downlink-Signal 212 zu bestimmen. Da der Empfänger 202 nicht weiß, an welcher Stelle in dem Daten strom des Downlink-Signals 212 er Information empfangen hat, muß der Empfänger 202 nach der Frameanfangsposition suchen, um in der Lage zu sein, die vom Sender 200 der Basisstation 10 empfangene Information zu verarbeiten. Sobald der Empfänger 202 eine weitere Frameanfangsposition festgestellt hat, ist der Downlink-Kommunikationspfad von dem Sender 200 der Basisstation 10 zu dem Empfänger 202 des Teilnehmeranschlusses 20 aufgebaut.
13 zeigt die allgemeinen Inhalte des Frameinformationssignals 218. Das Frameinformationssignal 218 beinhaltet einen Overheadkanal 224, einen ersten Benutzerkanal 226, einen zweiten Benutzerkanal 228 und einen Signalisierungskanal 230 für jeden Frame von Information, der über das Downlink-Signal 212 transportiert wird. Der Overheadkanal 224 überträgt Steuerinformation, die verwendet wird, um die Downlink- und Uplink-Kommunikationspfade aufzubauen und aufrecht zu halten. Der erste Benutzerkanal 226 wird verwendet, um Verkehrsinformation zum ersten Benutzer 208 zu übertragen. Der zweite Benutzerkanal 228 wird verwendet, um Verkehrsinformation zum zweiten Benutzer 210 zu übertragen. Der Signalisierungskanal 230 stellt die Signalisierungsinformation zur Vertügung, um den Betrieb der Telefonfunktionen im Teilnehmeranschluß 20 zu überwachen. Der Overheadkanal 224 belegt 16 Kilobit pro Sekunde eines Informationsframes, der erste Benutzerkanal 226 belegt 64 Kilobit pro Sekunde eines Informationsframes, der zweite Benutzerkanal 228 belegt 64 Kilobit pro Sekunde eines Informationsframes und der Signalisierungskanal 230 belegt 16 Kilobit pro Sekunde eines Informationsframes.
14 zeigt, wie der Overheadkanal 224 in den Datenstrom des Downlink-Signals 212 eingefügt wird. Der Datenstrom des Downlink-Signals 212 wird in Zwanzig-Bit-Unter- bzw. Teilframes unterteilt. Jeder Zwanzig-Bit-Teilframe hat zwei Zehn-Bit-Abschnitte. Ein erster Zehn-Bit-Abschnitt enthält ein Overhead-Bit, ein Signalisierungs-Bit und acht erste Benutzer-Bits. Ein zweiter Zehn-Bit-Abschnitt enthält ein Overhead-Bit, ein Signalisierungs-Bit und acht zweite Benutzer-Bits. Dieses Zwanzig-Bit-Teilframe-Format wird durch einen ganzen Vier-Millisekunde-Frame hindurch wiederholt. Somit belegt ein Overhead-Bit jede zehnte Bitposition der Frameinformation in dem Datenstrom des Downlink-Signals 212.
Der Overheadkanal 224 umfaßt acht Bytefelder, ein Frameausrichtungswort 232, ein Codesynchronsiations-Signal 234, ein Leistungskontroll-Signal 236, ein Betriebs- und Wartungskanal-Signal 238 und vier reservierte Bytefelder 242. Das Frameausrichtungswort 232 kennzeichnet die Frameanfangsposition für den entsprechenden Informationsframe. Das Codesynchronsiations-Signal 234 stellt Information bereit, um die Synchronsiation des Senders 204 in dem Teilnehmeranschluß 20 mit dem Empfänger 206 in der Basisstation 10 zu kontrollieren bzw. zu steuern. Das Leistungskontroll-Signal 236 stellt Information bereit, um die Sendeleistung des Senders 204 in dem Teilnehmeranschluß 20 zu steuern. Das Betriebs- und Wartungskanal-Signal 238 stellt Zustandsinformation bezogen auf die Downlink- und Uplink-Kommunikationspfade und einen Pfad von der Basisstation zu dem Teilnehmeranschluß bereit, auf den sich ebenfalls das Kommunikationsprotokoll erstreckt, das auf dem Modemshelf zwischen der Bordsteuerung und den Modemkarten betrieben wird.
Um zwei aufeinander folgende Frameanfangspositionen zu identifizieren bzw. zu erkennen durchsucht der Empfänger 202 des Teilnehmeranschlusses 20 die zehn Bitpositionen in dem Datenstrom des Downlink-Signals 212 nach dem Overheadkanal 224 und dem Frameausrichtungswort 232. Der Empfänger 202 extrahiert anfänglich eine erste Bitposition aus jedem Zehn-Bit-Abschnitt der Frameinformation, um zu bestimmen, ob der Overheadkanal 224 eingefangen wurde. Wenn das Frameausrichtungswort 232 nach einer vordefinierten Zeitspanne seit der Extraktion der ersten Bitposition nicht erkannt wurde, wiederholt der Empfänger 202 diesen Vorgang für die zweite Bitposition jedes Zehn-Bit-Abschnitts und nachfolgende Bitpositionen, bis das Frameausrichtungswort 232 erkannt wurde. Ein Beispiel eines Frameausrichtungswortes 232, nach dem der Empfänger 202 sucht, ist binär 0010111. Sobald die richtige Bitposition das Frameausrichtungswort 232 ergibt, versucht der Empfänger 202, zwei aufeinander folgende Frameanfangspositionen zu identifizieren. Ein Downlink-Kommunikationspfad ist nach der erfolgreichen Identifikation von zwei aufeinander folgenden Frameanfangspositionen als Reaktion auf das Erkennen von aufeinander folgenden Frameausrichtungswörtern 232 in dem Datenstrom des Downlink-Signals 212 errichtet.
Der Empfänger 202 überwacht weiterhin die passende Bitposition, um nachfolgende Frameausrichtungswörter 232 für nachfolgende Informationsframes zu erkennen. Wenn der Empfänger 202 ein Frameausrichtungswort 232 für drei aufeinander folgende Frames nicht erkennen kann, dann kehrt der Empfänger 202 zu dem Suchvorgang zurück und läuft zyklisch über die Bitpositionen des Zehn-Bit-Abschnittes, bis er zwei aufeinander folgende Frameanfangspositionen durch Erkennen von zwei aufeinander folgenden Frameausrichtungswörtern 232 identifiziert und die Frameausrichtung wieder hergestellt bzw. eingerichtet hat. Das Scheitern des Erkennens von drei aufeinander folgenden Frameausrichtungswörtern 232 kann die Folge von einer Änderung in der Pfadverzögerung zwischen der Basisstation 10 und dem Teilnehmeranschluß 20 sein. Der Empfänger 202 kehrt auch bei einer Unterbrechung in dem Downlink-Kommunikationspfad vom Sender 200 in der Basisstation 10 zu dem Empfänger 2002 des Teilnehmeranschlusses 20 zu dem Suchvorgang zurück.
Nach dem Aufbau des Downlink-Kommunikationspfad von der Basisstation 10 zu dem Teilnehmeranschluß 20 durch eine ordnungsgemäße Synchronisation der Codesequenzphasen und eine ordnungsgemäße Frameausrichtung, führt das drahtlose Telekommunikationssystem 1 Prozeduren durch, um den Uplink-Kommunikationspfad vom Sender 204 in dem Teilnehmeranschluß 20 zu dem Empfänger 206 in der Basisstation 10 aufzubauen. Anfänglich ist der Sender 204 ausgeschaltet, bis der Downlink-Kommunikationspfad aufgebaut wurde, um Senderinterferenzen der Basisstationskommunikation mit anderen Teilnehmeranschlüssen zu verhindern. Nachdem der Down link-Kommunikationspfad aufgebaut ist, wird die Sendeleistung des Senders 204 auf ein Kommando von der Basisstation (CT) über den Leistungskontroll-Kanal 236 des Overheadkanals 224 auf einen Minimalwert gesetzt. Das Leistungskontroll-Signal 236 steuert die Menge der Sendeleistung, die von dem Sender 204 erzeugt wird, so daß die Basisstation 10 ungefähr dasselbe Niveau von Sendeleistung von jedem von der Basisstation 10 bedienten Teilnehmeranschluß 20 empfängt.
Das Leistungssteuer- bzw. Leistungskontroll-Signal 236 wird von dem Sender 200 der Basisstation 10 in dem Overheadkanal 224 über das Downlink-Signal 212 übertragen. Der Empfänger 202 des Teilnehmeranschlusses 20 empfängt das Downlink-Signal 212 und extrahiert daraus das Leistungskontroll-Signal 236. Das Leistungskontroll-Signal 236 wird dem Sender 204 des Teilnehmeranschlusses 20 übergeben und regelt die Sendeleistung des Senders 204 stufenweise. Die Basisstation 10 setzt das stufenweise Anpassen der Sendeleistung des Senders 204 fort, bis die Sendeleistung in einem gewünschten Schwellwertbereich liegt, wie vom Empfänger 206 bestimmt wurde. Anpassungen der Sendeleistung erfolgen zunächst in einem Grobanpassungsmodus mit Stufen von einem Dezibel, bis die Sendeleistung innerhalb des gewünschten Schwellwertbereiches liegt. Beim Einschalten des Senders 204 wird die Sendeleistung in ihrer Intensität durch stufenweise Anpassungen allmählich hochgefahren, um Interferenz der Kommunikation der Basisstation mit anderen Teilnehmeranschlüssen zu vermeiden.
15 zeigt ein beispielhaftes Dekodierschema für das Leistungskontroll-Signal 236. Nachdem die Sendeleistung des Senders 204 in dem Teilnehmeranschluß 20 den gewünschten Schwellwertbereich erreicht, überwacht der Empfänger 106 in der Basisstation 10 weiterhin die Menge von Sendeleistung von dem Sender 204 auf irgendwelche Änderungen hin, die von Leistungsschwankungen und Abweichungen in der Pfadverzögerung zwischen der Basisstation 10 und dem Teilnehmeranschluß 20 u. a. herrühren. Wenn die Sendeleistung unter den gewünschten Schwellwertbereich fällt oder ihn übersteigt, sendet die Basisstation 10 ein passendes Leistungskontroll-Signal 236, um die Sendeleistung des Senders 204 je nach Bedarf zu erhöhen oder zu vermindern. Zu diesem Zeitpunkt können die vorgenommen Anpassungen, um die Sendeleistung in den gewünschten Schwellwertbereich zurückkehren zu lassen, in einem Feinanpassungsmodus mit Stufen von 0,1 Dezibel erfolgen. Nach einer Unterbrechung auf den Downlink- und Uplink-Kommunikationspfaden kann die Basisstation den Sender 204 anweisen, zu einem vorherigen Sendeleistungsniveau durch die Wiederherstellung von Parametern, die in einem Speicher in dem Teilnehmeranschluß 20 gespeichert sind, zurückzukehren, um den erneuten Aufbau des passenden Kommunikationspfades zu erleichtern.
Um den Uplink-Kommunikationspfad von dem Teilnehmeranschluß 20 zu der Basisstation 10 vollständig aufzubauen, sollte der Sender 204 in dem Teilnehmeranschluß 20 mit dem Empfänger 206 in der Basisstation 10 synchronisiert werden. Die Basisstation 10 steuert die Synchronisation des Senders 204 durch das Codesynchronisations-Signal 234 in dem Overheadkanal 224 des Frameinformationssignals 218. Das Codesynchronisations-Signal 234 paßt die Phase der Slave-Codesequenz des Senders 204 an, um mit der Phase der Master-Codesequenz des Empfängers 206 übereinzustimmen. Die Synchronisation des Senders 204 wird im Wesentlichen auf gleiche Weise wie die Synchronisation des Empfängers 202 durchgeführt.
Das Codesynchronisations-Signal 234 wird vom Sender 200 in der Basisstation 10 in dem Overheadkanal 224 des Frameinformationssignals 218 über das Downlink-Signal 212 übertragen. Der Empfänger 202 des Teilnehmeranschlusses 20 empfängt das Downlink-Signal 212 und extra hiert daraus das Codesynchronisations-Signal 234. Das Codesynchronisations-Signal 234 wird dem Sender 204 zur stufenweisen Anpassung der Phase der Slave-Codesequenz des Senders 204 übergeben. Die Basisstation 10 paßt die Phase der Slave-Codesequenz des Senders 204 weiterhin stufenweise an, bis der Empfänger 206 eine Code- und Phasen-Übereinstimmung zwischen der Slave-Codesequenz des Senders 204 und der Master-Codesequenz der Basisstation 10 erkennt.
Der Empfänger 206 führt dieselbe Leistungsmeßtechnik zum Bestimmen einer Code- und Phasen-Übereinstimmung für die Synchronisation des Senders 204 durch, wie für die Synchronisation des Empfängers 202 durchgeführt wurde. Anpassungen der Phase der Slave-Codesequenz des Senders 204 erfolgen anfangs in einem Grobanpassungsmodus in Abstufungen von einer halben Chiprate, bis der Empfänger 206 die Position der Maximalleistung der kombinierten Leistung der Master-Codesequenz und der Slave-Codesequenz des Senders 204 identifiziert.
16 zeigt ein beispielhafte Dekodierschema für das Codesynchronisations-Signal 234. Nach der Feststellung und Überprüfung einer Phasen- und Code-Übereinstimmung der Slave-Codesequenz mit der Master-Codesequenz fährt der Empfänger 206 fort, das Uplink-Signal 214 auf Änderungen in der Phase der Slave-Codesequenz des Senders 204 hin zu überwachen, die von Abweichungen bzw. Schwankungen in der Pfadverzögerung zwischen der Basisstation 10 und dem Teilnehmeranschluß 20 herrühren. Wenn weitere Anpassungen der Phase der Slave-Codesequenz des Senders 204 notwendig sind, sendet die Basisstation 10 geeignete Codesynchronisations-Signale 234, um die Phase der Slave-Codesequenz des Senders 204 je nach Bedarf zu vergrößern oder zu vermindern. Zu diesem Zeitpunkt können die Anpassungen der Phase der Slave-Codesequenz des Senders 204 in einem Feinabstimmungsmodus mit Schritten von einem Sechzehntel einer Chiprate erfolgen. Nach einer Unterbrechung auf den Downlink- und Uplink-Kommunikationspfaden kann die Basisstation den Sender 204 anweisen, zu einem vorherigen Phasenwert der Slave-Codesequenz durch die Wiederherstellung von Parametern, die in einem Speicher in dem Teilnehmeranschluß 20 gespeichert sind, zurückzukehren, um den erneuten Aufbau des passenden Kommunikationspfades zu erleichtern.
Nachdem die Synchronisation des Senders 204 erreicht ist, führt der Empfänger 206 eine Frameausrichtung auf dem Uplink-Signal 214 in einer ähnlichen Weise durch, wie die Frameausrichtung durch den Empfänger 202 während des Aufbaus des Downlink-Kommunikationspfades durchgeführt wurde. Sobald der Empfänger 206 zwei aufeinander folgende Frameausrichtungswörter empfängt und eine Frameausrichtung erreicht, ist der Uplink-Kommunikationspfad aufgebaut. Sobald sowohl der Downlink- als auch der Uplink-Kommunikationspfad aufgebaut sind, kann die Informationsübertragung zwischen dem ersten Benutzer 208 oder dem zweiten Benutzer 210 des Teilnehmeranschlusses 20 und an die Basisstation 10 angeschlossenen Benutzern beginnen.
Das drahtlose Telekommunikationssystem 1 ist in der Lage, das Niveau der Sendeleistung und die Übertragungsrate an eine von zwei Einstellungen für jeden der drei verschiedenen Systembetriebsmodi anzupassen. Die Systembetriebsmodi sind Erfassung, Bereitschaft und Verkehr. An passungen der Sendeleistung und der Übertragungsrate machen es möglich, die Interferenz mit anderen Teilnehmeranschlüssen zu reduzieren und zu minimieren. Es werden auch Verbesserungen bei der Verbindungsaufbauzeit erreicht. Das Niveau der Sendeleistung ist in dem Leistungskontroll-Signal 236 dekodiert, und die Übertragungsrate ist in dem Codesynchronisations-Signal 234 dekodiert.
Die Sendeleistung sowohl für das Downlink-Signal 212 als auch für das Uplink-Signal 214 kann entweder auf eine nominale, hohe Leistungsstufe von 0 Dezibel oder eine reduzierte, niedrige Leistungsstufe von –12 Dezibel eingestellt werden. Die Übertragungsrate für das Downlink-Signal 212 als auch für das Uplink-Signal 214 kann auf eine niedrige Rate von 10 Kilobit pro Sekunde oder eine hohe Rate von 160 Kilobit pro Sekunde eingestellt werden. Wenn die hohe Rate von 160 Kilobit pro Sekunde eingestellt ist, werden der Benutzerverkehr und die Overheadinformation so aufgespreizt, daß ein Informationssymbol zur Übertragung von 16 Chips führt. Die Korrelation wird über 16 Chips durchgeführt, was zu einem Gewinn bzw. einer Verstärkung bei der Verarbeitung von 12 Dezibel führt. Wenn die niedrige Rate von 10 Kilobit pro Sekunde eingestellt ist, wird nur die Overheadinformation so aufgespreizt, daß ein Overheadsymbol zu der Übertragung von 256 Chips führt. Die Korrelation wird über 256 Chips durchgeführt, was zu einem Gewinn bzw. einer Verstärkung bei der Verarbeitung von 24 Dezibel führt.
17 zeigt die Sendeleistung und die Übertragungsrate für jeden der drei Systembetriebsmodi. Beim Einschalten oder wann immer die Downlink- und Uplink-Kommunikationspfade verloren gehen, tritt das drahtlose Telekommunikationssystem 1 in den Erfassungsmodus ein. Während des Erfassungssmodus wird sowohl die Sendeleistung der Downlink- und Uplink-Sender als auch die Verarbeitungsverstärkung durch Korrelation maximiert. Das maximiert das Signal/Rauschverhältnis bzw. den Störabstand am Ausgang des Korrelators, wodurch die Amplitude der Korrelationsspitze 219 zur leichteren Identifikation und minimalem Risiko falscher Akquisition erhöht wird. Da nur Overhead-Information im Akquisitionsmodus benötigt wird, ist die Übertragungsrate auf dem Niveau der niedrigen Rate von 10 Kilobit pro Sekunde.
Wenn die Downlink- und Uplink-Kommunikationspfade erfaßt werden, tritt das drahtlose Telekommunikationssystem 1 in den Bereitschaftsmodus ein. In dem Bereitschaftsmodus wird die Sendeleistung der Downlink- und Uplink-Sender um 12 Dezibel reduziert. Diese Reduktion der Sendeleistung minimiert die Interferenz mit anderen Teilnehmeranschlüssen, wobei immer noch die Synchronisation beibehalten wird. Die Übertragungsrate bleibt auf dem Niveau der niedrigen Rate, um des Austausch von Kontroll- bzw. Steuerinformation zwischen der Basisstation 10 und dem Basisstation 20 über den Overheadkanal 224 zu ermöglichen.
Wenn entweder ein eingehender oder ein abgehender Ruf entdeckt wird, wird eine Nachricht vom Ursprungsanschluß zum Zielanschluß gesendet, die anzeigt, daß die Downlink- und Uplink-Kommunikationspfade für die Übertragung von Benutzerverkehrsinformation benötigt werden. Zu diesem Zeitpunkt tritt das drahtlose Telekommunikationssystem 1 in den Verkehrsmodus ein. Wäh rend des Verkehrsmodus wird die Sendeleistung sowohl des Downlink- als auch des Uplink-Kommunikationspfades auf das hohe Leistungsniveau erhöht, und die Übertragungsrate wird auf das Niveau der hohen Rate von 160 Kilobit pro Sekunde angehoben, um die Informationsübertragung zwischen dem Ursprungs- und dem Zielanschluß zu erleichtern. Beim Erkennen der Rufbeendigung wird eine Nachricht vom beendenden Anschluß an den anderen Anschluß gesendet, die anzeigt, daß die Downlink- und Uplink-Kommunikationspfade nicht mehr benötigt werden. Zu diesem Zeitpunkt tritt das drahtlose Telekommunikationssystem 1 wieder in den Bereitschaftsmodus ein. Codesynchronisation und Nachführen der Frameausrichtung wird sowohl im Bereitschaftmodus als auch im Verkehrsmodus durchgeführt.
18 ist ein detailliertes Blockdiagramm des Empfängers 202 und des Senders 204 in dem Teilnehmeranschluß 20. Der Empfänger 202 empfängt das Downlink-Signal 212 an einer RF-Empfangsschnittstelle 250. Die RF-Empfangsschnittstelle 250 trennt das Signal mit aufgespreiztem Spektrum in die I- und Q-Signalkomponenten. Die RF-Empfangsschnittstelle 250 filtert jede der I- und Q-Signalkomponenten mit einem Bandpaßfilter, indem sie Teile oberhalb von ungefähr der Hälfte der Bandbreite des Empfängers 202 von 3,6 Megahertz entfernt. Die F-Empfangsschnittstelle 250 filtert die I- und Q-Signalkomponenten mit einem Tiefpaßfilter, um Spiegelfrequenzen zu unterdrücken und Signalaliasing zu verhindern. Die I- und Q-Signalkomponenten werden von einem Analog-zu-Digital-Umwandler 252 in ein digitales Format versetzt. Die Abtastfrequenz des Analog-zu-Digital-Umwandlers 252 ist vier mal die Chipperiode oder 10,24 Megahertz mit einer Acht-Bit-Auflösung.
Die digitalen I- und Q-Signalkomponenten werden von einem Abwärtswandler bzw. Down-Converter 254 auf eine Rate von 5,12 Megahertz herabgestuft. Ein Codegenerator und Entspreizer 256 führt die zuvor beschriebenen Funktionen zur Synchronisationserfassung und zur -nachführung durch, um die Phase der Rademacher-Walsh- und Pseudozufallsrauschen-Codesequenz des Empfängers 202 mit der des Downlink-Signals 212 zu synchronisieren. Ein digitaler Signalprozessor 258 steuert die Phase der Slave-Codesequenz über einen Codenachführer 260 und einen Trägerfrequenznachführer 262. Eine automatische Verstärkerregelungseinheit 264 erzeugt ein automatisches Verstärkerregelsignal, um die Verstärkung der RF-Empfangsschnittstelle 250 zu steuern. Der Codegenerator und Entspreizer 256 erzeugt die 160 Kilobits pro Sekunde von I und Q der Frameinformation zur weiteren Synchronisation durch eine Knotensynchronisierungs-Schnittstelle 266 unter der Steuerung einer Knotensynchronisierungs-Logikeinheit 268. Die Knotensynchronisierungs-Schnittstelle 266 ermittelt durch die Knotensynchronisierungs-Logikeinheit 268, ob die I- und Q-Kanäle vertauscht werden sollten, da sie in vier verschiedenen Weisen empfangen werden können.
Der Viterbi-Dekodierer 270 sorgt für eine Vorwärts-Fehlerkorrektur auf den I- und Q-Kanälen und erzeugt ein fehlerkorrigiertes Datensignal mit 160 Kilobit pro Sekunde nach einer Verzögerung um 71 Symbole bzw. Zeichen. Das fehlerkorrigierte Signal wird von einem Frame-Ausrichter und Extrahierer 272 verarbeitet. Der Frame-Ausrichter und Extrahierer 272 bestimmt die Frameausrichtung und extrahiert das Leistungssteuer-Signal 236, die Codesynchronisation 234 und das Betriebs- und Wartungskanal-Signal 238. Der Frame-Ausrichter und Extrahierer 272 extrahiert auf den ersten Benutzerkanal 26 und den zweiten Benutzerkanal 228 zur Verkehrsübertragung zu dem ersten Benutzer 208 und zu dem zweiten Benutzer 210 und den Signalisierungskanal 230 zur Verarbeitung durch die High-Level-Data-Link- bzw. HDLC-Steuerung 274 und einen Mikrocontroller 276. Der Frame-Ausrichter und Extrahierer 272 liefert auch Alarm- und Fehleranzeigen beim Entdecken eines Verlustes der Frameausrichtung. Ein nicht-flüchtiger Speicher 278 mit wahlfreiem Zugriff speichert Systemparameterinformation für das nachfolgende Einfügen im Fall eines Verlustes der Verbindung durch einen Entscheider bzw. Arbitrator 280, um den Wiederaufbau der Verbindung zu erleichtern. Der Arbitrator 280 stellt eine Schnittstelle zwischen dem digitalen Signalprozessor 258 und dem Mikrocontroller 276 bereit.
In der Senderichtung empfängt ein Frameeinfüger 282 den ersten Benutzerverkehr und den zweiten Benutzerverkehr vom ersten Benutzer 208 und vom zweiten Benutzer 210, die Information des Signalisierungskanals 230 vom HDLC-Controller 274 und die Information des Betriebs- und Wartungskanals 238 vom Mikrocontroller 276. Der Frameeinfüger erzeugt das Frameinformationssignal 218 für das Uplink-Signal 214 zur Verarbeitung durch einen Faltungskodierer 284. Der Faltungskodierer 284 verdoppelt die Datenrate des Frameinformationssignals 218, um eine Vorwärts-Fehlerkorrektur vorzusehen. Ein Aufspreizer 286 teilt das Signal mit 320 Kilobit pro Sekunde des Faltungskodierers 284 in zwei Signale mit 160 Kilobit pro Sekunde, das I- und das Q-Signal, und verbindet diese Signale mit einem Exklusiv-Oder mit der Aufspreizsequenz, erzeugt von einem Codegenerator 288 als Reaktion auf einen Systemtakt, der von dem Taktgenerator 290 erzeugt wird, wie er durch das Codesynchronisations-Signal 234 geregelt bzw. angepaßt wurde. Der Codegenerator 288 erzeugt eine von sechzehn Rademacher-Walsh-Funktionen, die über ein Exklusiv-Oder mit einer Pseudo-Zufallssequenz mit einer Musterlänge von 256 bei einer Chiprate von 2,56 Megahertz verknüpft wird. Die Pseudo-Zufallssequenz sollte mit der der Basisstation 10 übereinstimmen, ist aber unter der Steuerung durch Software regelbar, um für eine verläßliche Ablehnung der Signale von anderen Bändern oder anderen Zellen zu sorgen.
Der Aufspreizer 286 übergibt die I- und Q-Signale an einen analogen Sender 290. Der analoge Sender 290 erzeugt gepulste I- und Q-Signale für eine RF-Sendeschnittstelle 292. Die Sendeleistung wird erzeugt, indem zuerst eine Steuerspannung von einem Digital-zu-Analog-Umwandler als Reaktion auf das aus dem Overheadkanal 224 extrahierten Leistungssteuerungs-Signal 236 aufgebaut wird. Diese Steuerspannung wird an die Leistungssteuerungseingänge des analogen Senders 290 und der RF-Sendeschnittstelle 292 angelegt. Eine Leistungsteuerung von 35 Dezibel ist sowohl in dem analogen Sender 290 als auch in der RF-Sendeschnittstelle 292 erreichbar. Die RF-Sendeschnittstelle 292 enthält ein Stufendämpfungsglied, das Dämpfungsstufen von 2 Dezibel über einen Bereich von 30 Dezibel bereitstellt. Dieses Dämpfungsglied wird verwendet, um zwischen dem hohen und dem niedrigen Leistungsniveau umzuschalten. Beim Einschalten wird die maximale Dämpfung ausgewählt, um die Sendeleistung des Senders 204 zu minimieren.
19 ist ein Blockdiagramm eines CDMA-Signalverarbeitungs-Schaltkreises 100 innerhalb des Aufspreizers 286. Der CDMA-Signalverarbeitungs-Schaltkreis 300 beinhaltet einen Sum miererschaltkreis 302, der eine Mehrzahl von CDMA-Signalen von einer Mehrzahl von Kanälen 304 empfängt. Der Summiererschaltkreis 302 erzeugt ein summiertes Signal 306, das an einen Abschneideschaltkreis 308 angelegt wird. Der Abschneideschaltkreis 308 erzeugt ein abgeschnittenes Signal 310, das an einen I-Digital-zu-Analog-Verarbeitungsschaltkreis 312 und einen Q-Digital-zu-Analog-Verarbeitungsschaltkreis 314 angelegt wird. Der Digital-zu-Analog-Verarbeitungsschaltkreis 312 erzeugt ein I-Signal, das von einem I-Filter 316 gefiltert wird. Der Digital-zu-Analog-Verarbeitungsschaltkreis 314 erzeugt ein Q-Signal, das von einem Q-Filter 318 gefiltert wird.
Im Betrieb empfängt der CDMA-Signalverarbeitungs-Schaltkreis 300 CDMA-Signale von einer Mehrzahl von Kanälen 304 an dem Summiererschaltkreis 302. Jedes CDMA-Signal hat einen Sperr- bzw. Deaktivierungswert, einen Leistungsgrößenwert und einen Leistungsrichtungswert. Der Deaktivierungswert legt fest, ob auf dem betreffenden Kanal ein CDMA-Signal vorhanden ist. Der Leistungsgrößenwert gibt die relative Leistung des CDMA-Signals an. Der Leistungsgrößenwert hat vorzugsweise eine niedrigen Leistungswert von 1 und einen hohen Leistungswert von 4. Der Leistungsrichtungswert legt die positive oder negative Richtung der relativen CDMA-Signalleistung fest und legt fest, welchem der I- oder Q-Signale das CDMA-Signal entspricht. Der Summiererschaltkreis 302 kombiniert die Leistungswerte von jedem CDMA-Signal von einer Mehrzahl von Kanälen 304, um das summierte Signal 306 zu erzeugen. Für einen Sechzehn-Kanal-Schaltkreis kann das summierte Signal 306 in einem Bereich von –64 bis +64 gemäß der Leistungsgrößen- und -richtungswerte liegen.
Der Abschneideschaltkreis 308 erzeugt ein abgeschnittenes Signal 310 als Reaktion auf das summierte Signal 306. Der Abschneideschaltkreis 308 entfernt einen Teil des summierten Signals 306, um die Behandlung von häufiger auftretenden Werten innerhalb eines gewünschten Schwellwertbereiches zu verbessern. 20 zeigt ausgewählte Werte des summierten Signals 306 und ausgewählte Werte des abgeschnittenen Signals 310, das als Reaktion darauf erzeugt wird. Der Abschneideschaltkreis 308 entfernt denjenigen Teil des summierten Signals 306 oberhalb und unterhalb einer Größe +/-31. Ein summiertes Signal 306, das oberhalb der Schwellwertgröße von +31 auftritt, wird auf die Größenstufe +31 gesetzt. Ein summiertes Signal 306, das unterhalb der Schwellwertgröße von –31 auftritt, wird auf die Größenstufe –31 gesetzt.
Das Entfernen des Teils des summierten Signals 306 außerhalb des gewünschten Schwellwertbereiches beseitigt auch das Entstehen von Rauschen erzeugende Seitenbänder bei dem abgeschnittenen Signal 310 und erhöht die Signalgröße entsprechend dem gewünschten Schwellwertbereich. Die Beseitigung von Rauschen erzeugenden Seitenbändern führt zu genaueren und zuverlässigeren I und Q-Signalen. Obwohl der Abschneideschaltkreis mit einem gewünschten Schwellwertbereich von ungefähr einer Hälfte des summierten Signals 306 gezeigt ist, kann der Abschneideschaltkreis 308 einen anderen Schwellwertbereich verwenden, der ausgewählt wird, um für die Beseitigung von Rauschen erzeugenden Seitenbändern und die verbesserte Behandlung häufig vorkommender Werte des summierten Signals 306 zu sorgen.
Die Digital-zu-Analog-Verarbeitungsschaltkreise 312 und 314 empfangen jeder das abgeschnittene Signal 310, das von dem Abschneideschaltkreis 308 erzeugt wird. Die Digital-zu-Analog-Verarbeitungsschaltkreise 312 und 314 wandeln das abgeschnittene Signal 310 in ein Halbbreiten-kodiertes Format um. 21 zeigt ein Beispiel des Halbbreiten-kodierten Formats. Zu jeder Chipperiode wird das abgeschnittene Signal 310 in ein Halbbreiten-Rückkehr-zu-Null-Format umgewandelt, wobei die erste Hälfte der Chipperiode die Information und die zweite Hälfte der Chipperiode keine Information enthält. Durch Verwenden des Halbbreiten-kodierten Formats wird in dem für die übertragenen Signalen zugelassenen Frequenzband eine erhöhte Leistung erzielt. Mehr Energie und Information ist innerhalb des Paßbandes des abgeschnittenen Signals 310, und das Halbbreiten-kodierte Format hilft bei der Dekodierung der Information bei einem Empfänger am fernen Ende. Nach der Umwandlung in das Halbbreiten-kodierte Format konvertieren die Digital-zu-Analog-Verarbeitungsschaltkreise 312 und 314 das abgeschnittene Signal 310 in analoge I- bzw. Q-Komponenten.
Um endgültige I- und Q-Signale zu erzeugen, werden die Ausgaben der Digital-zu-Analog-Verarbeitungsschaltkreise 312 und 314 von dem I-Filter 316 bzw. dem Q-Filter 318 verarbeitet. Die Filter 316 und 318 werden verwendet, um die Symbol-Interferenz zwischen jedem Halbbreiten-kodierten Stück der analogen I- und Q-Signale wesentlich zu reduzieren. 22 zeigt ein Beispiel einer Symbol-Interferenz. Das Identifizieren von Übergängen zwischen Halbbreiten-kodierten Teilen eines analogen Signals ist wichtig beim Lesen und Identifizieren der Information, die in dem analogen Signal kodiert ist. Das Verhindern der Interferenz beim Übergang von einem Informationssymbol zu einem anderen hilft dabei, die Information aus analogen Signalen genau und zuverlässig zu lesen. Die Filter 316 und 318 sorgen für eine glattere Dämpfung im Filter und einen glatteren Übergang von einem Symbol zum nächsten in den analogen I- und Q-Signalen. Eine Bessel-Filteroperation neunter Ordnung kann durchgeführt werden, um die Auswirkung der Dämpfung von einem ersten Symbol auf das nächste Symbol minimal zu halten. Das Besselfilter neunter Ordnung sorgt für eine ausreichend lineare Charakteristik, um eine gewünschte Reduktion bei der Symbol-Interferenz zu erreichen.
Zusammenfassend kombiniert ein CDMA-Siganlverarbeitungs-Schaltkreis CDMA-Signale von mehreren Kanälen, um ein summiertes Signal gemäß einem Leistungsgrößenwert und einem Leistungsrichtungswert, die jedem CDMA-Signal zugeordnet sind, zu erzeugen. Ein Teil des summierten Signals außerhalb eines erwünschten Schwellwertbereiches wird entfernt, um ein abgeschnittenes Signal zu erzeugen, bei dem Rauschen erzeugende Seitenbänder aus dem äußeren Bereich des summierten Signals beseitigt sind, und um die Behandlung von häufig auftretenden Werten des summierten Signals zu verbessern. Das abgeschnittene Signal wird in ein Halbbreiten-kodiertes Format durch einen Digital-zu-Analog-Verarbeitungsschaltkreis umgewandelt, um die gewünschte Frequenzbandleistung zu erhöhen. Der Digital-zu-Analog-Verarbeitungsschaltkreis überträgt das Halbbreiten-kodierte, abgeschnittene Signal in ein entsprechendes, analoges I- und Q- Signal. Die I- und Q-Signale werden gefiltert, um Intersymbol-Interferenzen zwischen Informationssymbolen, die in die analogen I- und Q-Signale Halbbreiten-kodiert sind, zu reduzieren.

Claims

Verfahren zur Verarbeitung von CDMA-Signalen, das die Schritte aufweist: Durchführen einer Aufspreizvertahrens mit den CDMA-Signalen von einer Mehrzahl von Kanälen, Kombinieren der CDMA-Signale der Mehrzahl von Kanälen, um ein summiertes Signal (306) zu erzeugen, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch den Schritt: Entfernen eines Teils des summierten Signals oberhalb und unterhalb eines gewünschten Schwellwertbereichs, um ein begrenztes bzw. beschnittenes Signal (310) zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die CDMA-Signale einen Abschaltwert, einen Leistungsgrößenwert und einen Leistungsrichtungswert haben, die bei der Bestimmung des summierten Signals verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Leistungsgrößenwert ein erstes Niveau hat, das einen aufgelegten Zustand darstellt, und einen Wert eines zweiten Niveaus hat, der eine nicht aufgelegte Bedingung darstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Teil des entfernten summierten Signals (306) ausreichend ist, um zu verhindern, daß Rauschen erzeugende Seitenbänder auf dem abgeschnittenen Ausgangssignal erscheinen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das summierte Signal (306) in Antwort auf einen Abschaltwert von Null, einen Leistungsgrößenwert von ¼ und einen Leistungsrichtungswert, der positiv oder negativ ist, im Wert von –64 bis +64 reicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schwellwertbereich näherungsweise die Hälfte des Gesamtbereichs des summierten Signals ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt aufweist: Umwandeln des summierten Signals in zwei getrennte Datenkanäle für das Modulieren eines Hochfrequenzübertragungsträgersignals, wobei jeder der beiden getrennten Datenkanäle Information in einer Halbe-Breite-Pulskonfiguration trägt, wobei eine erste Hälfte des Pul ses eine gültige Information enthält und eine zweite Hälfte des Pulses ein Rückkehr-nach-Null-Signal hat.
Verfahren nach Anspruch 7, das weiterhin den Schritt aufweist: Filtern der zwei getrennten Datenkanäle, um Interferenz außerhalb einer gewünschten Hochfrequenzbandbreite zu entfernen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Filterungsschritt durchgeführt wird durch eine Tiefpaß-Bessel-Filteroperation neunter Ordnung.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Filterungsschritt Eigenschaften hat, die ausreichen, die Zwischensymbolinterferenz zwischen jedem Puls halber Breite zu reduzieren.
Vorrichtung für die Verarbeitung von CDMA-Signalen, die aufweist: einen Summierschaltkreis (302), der derart betreibbar ist, daß er die CDMA-Signale von einer Mehrzahl von Kanälen kombiniert, wobei der Summierschaltkreis derart betreibbar ist, daß er hieraus ein summiertes Signal (306) erzeugt, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch: einen Abschneideschaltkreis (308), der derart betreibbar ist, daß er einen Abschnitt des summierten Signals oberhalb und unterhalb eines gewünschten Schwellwertbereichs entfernt, wobei der Abschneideschaltkreis betreibbar ist, um hieraus ein abgeschnittenes Signal (310) zu erzeugen, einen Digital-Analog-Verarbeitungsschaltkreis (312, 314), der betreibbar ist, um das abgeschnittene Signal in ein verschlüsseltes Halbe-Breite-Format umzuwandeln, wobei das verschlüsselte Halbe-Breite-Format Information aufweist, die in der ersten Hälfte eines Signalpulses enthalten ist, und in einer zweiten Hälfte des Signalpulses keine Information aufweist, wobei der Digital-Analog-Verarbeitungsschaltkreis derart betreibbar ist, daß er das abgeschnittene Signal in dem verschlüsselten Halbe-Breite-Format in ein analoges Signal umwandelt, einen Filter (316, 318), der derart betreibbar ist, daß er die Zwischensymbolinterferenz in dem analogen Signal reduziert.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Filter (3156, 318) eine Tiefpaßfilterungsoperation neunter Ordnung durchführt, um eine Dämpfung von einem Symbol zu einem anderen zu glätten.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Abschneideschaltkreis (308) den Teil des summierten Signals entfernt, der ausreichend ist, um zu verhindern, daß Rauschen produzierende Seitenbänder auf dem abgeschnittenen Ausgangssignal erscheinen.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei jedes CDMA-Signal einen Abschaltwert, einen Leistungsgrößenwert oder einen Leistungsrichtungswert für die Verwendung in der Bestimmung des summierten Signals (306) hat, wobei das summierte Signal im Wert von –64 bis +64 reicht in Antwort auf einen Abschaltwert von Null, einen Leistungsgrößenwert von 1 und 4 und einen Leistungsrichtungswert, der positiv und negativ ist, wobei der gewünschte Schwellwertbereich näherungsweise die Hälfte des gesamten Bereichs des summierten Signals ist.