DE19937507A1 - Empfänger für ein Nachrichtenübertragungssystem - Google Patents
Empfänger für ein NachrichtenübertragungssystemInfo
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Abstract
Ein UMTS-Empfänger ist zwischen zwei Betriebszuständen umschaltbar, wobei in einem ersten Betriebszustand ein Rake-Empfänger (2a, 2b) des Empfängers einen Spreizcode von einem Codegenerator (5) empfängt, um das Skalarprodukt des Empfangssignals mit dem Spreizcode zu bilden, und in einem zweiten Betriebszustand der Rake-Empfänger das Skalarprodukt eines nicht bandbreitengespreizten Empfangssignals mit einem zweiten Code des Codegenerators (5) erzeugt, der im Mittel von 0 verschieden ist.
Description
Die Erfindung betrifft einen Empfänger, der für zwei ver
schiedene Nachrichtenübertragungssysteme einsetzbar ist, von
denen eines ein Spreizbandverfahren verwendet. Ein Beispiel
für ein solches System ist das in Entwicklung befindliche
UMTS-System. Ein UMTS-Sender kann für eine Mehrzahl verschie
dener Empfänger bestimmte Signale gleichzeitig in einem ein
zigen Frequenzband übertragen, indem er jedes Symbol mit ei
ner Folge von Werten eines sogenannten Spreizcodes multipli
ziert, wodurch für jedes Symbol SF sogenannte Chips erhalten
werden, wobei SF die Zahl der Elemente des Spreizcodes bezie
hungsweise den Spreizfaktor bezeichnet. Die für verschiedene
Finger bestimmten Chips werden addiert und ausgestrahlt.
Jeder Empfänger rekonstruiert aus den übertragenen Chips den
für ihn bestimmten Anteil durch Bilden des Skalarprodukts der
empfangenen Chipfolge mit dem ihm zugeordneten Spreizcode.
Diese Rekonstruktion ist möglich, weil die verwendeten
Spreizcodes orthogonal sind, das heißt das Skalarprodukt
zweier Spreizcodes, aufgefaßt als Vektoren in einem SF-dimen
sionalen Vektorraum, ist Null.
Um den Gebrauchswert eines Endgeräts für ein Spreizband-Nach
richtenübertragungssystem wie etwa das UMTS-System zu verbes
sern, ist es wünschenswert, wenn der Empfänger eines solchen
Endgeräts nicht nur in der Lage ist, nach dem Standard des
Spreizband-Nachrichtenübertragungssystems codierte Nachrich
ten zu empfangen und zu verarbeiten, sondern wenn dies auch
für nach anderen Systemen codierte Nachrichtensignale möglich
ist.
Aufgabe der Erfindung ist, einen Empfänger für ein solches
Endgerät anzugeben, der die Verarbeitung solcher in anderer
Weise codierter Nachrichtensignale mit geringem Schaltungs
aufwand ermöglicht.
Die Aufgabe wird bei einem Empfänger für ein Spreizband-Nach
richtenübertragungssystem, der ein Empfangsteil, das in einem
ersten Betriebszustand des Empfängers auf ein Spreizband-
Funksignal abstimmbar ist, zum Umwandeln des Funksignals in
ein elektronisches Empfangssignal, eine Decodierschaltung zum
Rückgewinnen einer Symbolfolge aus dem Empfangssignal, wobei
dem ersten Betriebszustand die Rückgewinnung durch Bilden ei
nes Skalarprodukts des Empfangsignals mit einem Spreizcode
stattfindet, und einen Codegenerator zum Erzeugen des
Spreizcodes umfaßt, dadurch gelöst, daß das Empfangssignal in
einem zweiten Betriebszustand auf ein Funksignal eines zwei
ten, nicht bandbreiten gespreizten Nachrichtenübertragungssy
stems abstimmbar ist, um dieses Funksignal in das elektroni
sche Empfangssignal umzusetzen, daß der Codegenerator in der
Lage ist, im zweiten Betriebszustand einen im Mittel von 0
verschiedenen zweiten Code zu erzeugen, und daß die Decoder
schaltung im zweiten Betriebszustand das Skalarprodukt des
Empfangssignals mit dem zweiten Code bildet.
Die Erfindung beruht auf der Einsicht, daß ein elektronisches
Empfangssignal, das aus dem nicht bandbreitengespreizten
Funksignal des zweiten Nachrichtenübertragungssystems erhal
ten wird, sich nicht wesentlich von einem hypothetischen Si
gnal unterscheidet, das von dem Spreizband-Nachrichtenüber
tragungssystem unter Verwendung eines Spreizcodes übertragen
worden sein könnte, dessen Chips sämtlich den gleichen Wert
haben, und daß dieses Empfangssignal daher mit den gleichen
Schaltungselementen verarbeitet werden kann, wie ein von ei
nem Spreizband-Nachrichtensignal abgeleitetes Empfangssignal.
Um das Skalarprodukt des aus dem nicht bandbreitengespreizten
Funksignal erhaltenen Empfangssignals mit dem zweiten Code zu
erzeugen, muß das Empfangssignal pro Symbolperiode so oft ab
getastet werden, wie der zweite Code Chips enthält. Die Elemente
des zweiten Codes könnten dabei sämtlich 1 sein, es ist
allerdings vorteilhaft, wenn wenigstens ein Element mit Wert
0 darunter ist, um Abtastwerte aus der Auswertung ausblenden
zu können, die sich in der Nähe der Grenze zwischen zwei Sym
bolen des Empfangssignals befinden, und deren Zugehörigkeit
zum einen oder anderen Symbol möglicherweise zweifelhaft ist.
Eine besonders einfache Lösung ist die Verwendung eines zwei
ten Codes, der einen Chip mit dem Wert 1 und sonst Chips mit
dem Wert 0 enthält. Hier genügt es für die Bildung des Ska
larprodukts, das Empfangssignal einmal pro Symbolperiode ab
zutasten, der erhaltene Abtastwert entspricht dem Symbol. Ei
ne einfache zeitliche Steuerung des Empfängers ergibt sich
dann, wenn der vom Codegenerator erzeugte zweite Code eine
Chipfrequenz gleich einem ganzzahligen Vielfachen der Symbol
frequenz des zweiten Empfangssignals hat. Wenn dies nicht der
Fall ist, kann es notwendig sein, in einzelne Symbolperioden
zusätzliche Chips mit Wert 0 einzufügen, um zu verhindern,
daß die Lage von Chips mit Wert 1 relativ zur Symbolperiode
über Symbolgrenzen hinaus driftet und dazu führt, daß Einzel
symbole unberücksichtigt bleiben oder zweimal ausgewertet
werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit
Bezug auf die Figuren.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Empfängers,
Fig. 2 ein Zeitdiagramm, das die zeitliche Entwicklung ein
zelner Signale bei der Verarbeitung eines bandbreitenge
spreizten Empfangssignals darstellt,
Fig. 3 ein Zeitdiagramm, das die Entwicklung von Signalen
bei der Verarbeitung eines nicht bandbreitengespreizten Si
gnals darstellt, und
Fig. 4 die Verarbeitung eines nicht bandbreitengespreizten
Empfangssignals, dessen Symbolperiode kein ganzzahliges Viel
faches der Chipperiode des Empfängers ist.
Der in Fig. 1 dargestellte Empfänger umfaßt ein Empfangsteil
1, das über eine Antenne empfangene elektromagnetische Nach
richtensignale in ein elektronisches Empfangssignal umsetzt.
Der Ausgang des Empfangsteils 1 ist an einen Rake-Empfänger
angeschlossen, der eine Mehrzahl von parallelen Fingern 2a,
2b, . . . aufweist, die das Empfangssignal a direkt oder durch
Verzögerungsglieder 3 verzögert aufnehmen. Eine Stufe jedes
Fingers ist ein Multiplizierer 4, der Abtastwerte des Emp
fangssignals in einem durch einen Codegenerator 5 vorgegebe
nen Takt mit von dem Codegenerator 5 gelieferten Werten eines
Spreizcodes b multipliziert. Ein weiterer Multiplizierer 6
ist für die Multiplikation mit einem jedem Finger zugeordne
ten Gewichtungsfaktor vorgesehen. Ein weiterer Multiplizierer
(nicht dargestellt) für eine Entscrambling-Operation kann
vorgesehen sein. Ein Addierer 7 ist hinter den Multiplizie
rern 4, 6 angeschlossen, und addiert die erhaltenen Produkte
zum Inhalt einer Speicherzelle 8. Der Inhalt dieser Speicher
zelle 8 wird zu Beginn jeder Symbolperiode gelöscht, und das
nach dem Addieren über sämtliche Chips der Symbolperiode er
haltene Ergebnis wird ausgegeben. Ein an die Ausgänge sämtli
cher Speicherzellen 8 der einzelnen Finger angeschlossener
Kombinierer 9 entscheidet anhand der empfangenen Additionser
gebnisse über den Wert des empfangenen Symbols.
Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf des Empfangssignals a im
Falle eines Empfangssignals, das durch Spreizen der Symbole
1, 0, -1 mit einem Spreizcode erhalten worden ist, der vier
Chips umfaßt, die jeweils abwechselnd die Werte 1 und -1 ha
ben. Der Codegenerator 5 des Empfängers reproduziert diesen
Spreizcode b. Das am Ausgang des Multiplizierers 4 erhaltene
Produktsignal c hat viermal den Wert 1, dann viermal den Wert
0 und schließlich viermal den Wert -1. Durch Addition dieser
Wertefolge in der Speicherzelle 8 werden nacheinander Werte
4, 0, -4 erhalten, die, durch die Zahl 4 der Chips des
Spreizcodes dividiert, an den Kombinierer 9 ausgegeben werden
und den ursprünglich gesendeten Werten 1, 0, -1 entsprechen.
Im Falle der Fig. 3 ist angenommen, daß das Empfangsteil 1
ein Nachrichtensignal eines nicht bandbreitengespreizten
Nachrichtenübertragungssystems empfängt, dessen Symbolperiode
exakt das Vierfache der Chipfrequenz des in Fig. 2 darge
stellten, bandbreitengespreizten Empfangssignals a ist. In
folgedessen hat das Empfangssignal in Fig. 3 über eine Zeit
spanne entsprechend vier Chips die Werte 1, 0 beziehungsweise
-1. Für die Auswertung dieses Empfangssignals wird der Emp
fänger aus Fig. 1 in einen zweiten Betriebszustand umge
schaltet, in dem der Codegenerator 5 den in Fig. 3 darge
stellten modifizierten Spreizcode b erzeugt. Dieser Spreiz
code hat ebenfalls vier Chips, darunter ein Chip mit Wert 1
und drei Chips mit Wert 0. Das durch Multiplizieren dieses
Empfangssignals mit dem Spreizcode b des zweiten Betriebszu
stands erhaltene Produktsignal c ist ebenfalls in Fig. 3 ge
zeigt. Die Addition der Werte des Signals c in der Speicher
zelle 8 ergibt für die drei betrachteten Symbolperioden nach
einander die Werte 1, 0, -1. Da in jeder Symbolperiode je
weils nur ein Chip mit Wert 1 vom Codegenerator 5 erzeugt
wird, ist in diesem Falle eine Division durch 4 am Ausgang
der Speicherzelle 8 nicht erforderlich, um das korrekte Er
gebnis zu erhalten.
Selbstverständlich könnten anstatt des Codes b aus Fig. 3,
der für jedes Symbol nacheinander die Chips 1,0,0,0 enthält,
auch andere Codes verwendet werden, zum Beispiel ein Code der
Form 0,1,0,0, der den zusätzlichen Vorteil hätte, daß eine
geringfügige Verzögerung des Empfangssignals a relativ zum
Spreizcode b nicht dazu führen kann, daß ein Abtastwert unbeabsichtigt
von einem früheren Symbol des Empfangssignals ge
wonnen wird.
Selbstverständlich können auch mehrere Chips des Spreizcodes
vom Codegenerator 5 von 0 verschieden sein, wobei dann aller
dings, wie im Falle der Fig. 2, eine Division am Ausgang der
Speicherzelle 8 durch die Summe der Werte der von 0 verschie
denen Chips erforderlich ist, um einen korrekten Ausgabewert
für das übertragene Symbol zu erhalten.
Fig. 4 veranschaulicht die Arbeitsweise des Systems für den
Fall, daß die Symbolperiode des zweiten, nicht bandbreitenge
spreizten Nachrichtensignals kein ganzzahliges Vielfaches der
Chipfrequenz des bandbreitengespreizten Nachrichtensignals
ist. Das zweite Nachrichtensignal, dargestellt durch die
Kästchen 10, enthält beim dargestellten Beispiel die Werte
folge 1, 0, -1, 0, -1. Die Chipfrequenz des Codegenerators 5
beträgt knapp das Fünffache der Symbolfrequenz des zweiten
Nachrichtensignals. Zum Abtasten der ersten 15 Chips bezie
hungsweise der ersten drei Symbole wird ein Code der Form
0,0,0,1,0 verwendet, bei dem die Chips 3, 8, 13 mit Wert 1
jeweils in einen Bereich fallen, in dem sich das vom zweiten
Nachrichtensignal dargestellte Symbol nicht ändert. Das Ende
des 18. Chips fällt jedoch auf einen Zeitpunkt, wo das zweite
Nachrichtensignal vom Wert 0 auf -1 wechselt. Um Abtastfehler
zu vermeiden, wird deshalb eins der Chips mit Wert 0 des
Spreizcodes fortgelassen, und das 17. Chip erhält den Wert 1,
wie durch das schraffierte Kästchen dargestellt. Auf diese
Weise kann durch Weglassen (oder gegebenenfalls Hinzufügen)
von Chips mit Wert 0 in dem im zweiten Betriebszustand vom
Codegenerator 5 verwendeten Spreizcode der Empfänger auch für
den Empfang von Nachrichtensignalen nutzbar gemacht werden,
deren Symbolperiode kein ganzzahliges Vielfaches der Chippe
riode ist.
Claims (5)
1. Empfänger für ein Spreizband-Nachrichtenübertragungssy
stem, mit
- - einem Empfangsteil (1), das in einem ersten Betriebszustand des Empfängers auf ein Spreizband-Funksignal abstimmbar ist, zum Umwandeln des Funksignals in ein elektronisches Empfangs signal (a),
- - einer Decoderschaltung (2a, 2b) zum Rückgewinnen einer Sym bolfolge aus dem Empfangssignal, wobei in dem ersten Be triebszustand die Rückgewinnung durch Bilden eines Skalarpro dukts des Empfangssignals mit einem Spreizcode (b) stattfin det, und
- - einem Codegenerator (5) zum Erzeugen des Spreizcodes (b),
2. Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Decoderschaltung (2a, 2b) ein Rake-Empfänger
ist.
3. Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß der zweite Code innerhalb
einer Symbolperiode des zweiten Nachrichtenübertragungssy
stems wenigstens ein Chip mit dem Wert 0 enthält.
4. Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß der zweite Code innerhalb
einer Symbolperiode des zweiten Nachrichtenübertragungssystems
ein Chip mit dem Wert 1 und sonst Chips mit Wert 0 ent
hält.
5. Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Chipfrequenz des zwei
ten Codes ein ganzzahliges Vielfaches der Symbolfrequenz des
zweiten Funksignals ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19937507A DE19937507C2 (de) | 1999-08-09 | 1999-08-09 | Empfänger für ein Nachrichtenübertragungssystem |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19937507A DE19937507C2 (de) | 1999-08-09 | 1999-08-09 | Empfänger für ein Nachrichtenübertragungssystem |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19937507A1 true DE19937507A1 (de) | 2001-07-12 |
DE19937507C2 DE19937507C2 (de) | 2002-01-03 |
Family
ID=7917707
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19937507A Expired - Fee Related DE19937507C2 (de) | 1999-08-09 | 1999-08-09 | Empfänger für ein Nachrichtenübertragungssystem |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19937507C2 (de) |
Cited By (1)
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1999
- 1999-08-09 DE DE19937507A patent/DE19937507C2/de not_active Expired - Fee Related
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US6968204B2 (en) | 2001-12-28 | 2005-11-22 | Visteon Global Technologies, Inc. | Narrow band and spread spectrum communication system for a vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19937507C2 (de) | 2002-01-03 |
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