DE60028015T2

DE60028015T2 - Kodeangepasstes Filter für einen CDMA Funk-Diversity-Empfänger

Info

Publication number: DE60028015T2
Application number: DE60028015T
Authority: DE
Inventors: Karim Swindon Mhirsi; David Stuart Cheltenham Muirhead; Steven Andrew Hotwells Wood
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2000-06-06
Filing date: 2000-06-06
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2020-06-07
Also published as: JP4812185B2; KR100431418B1; ATE326794T1; JP2002026776A; BR0102146A; EP1162755B1; DE60028015D1; US6967939B2; CA2345837A1; US20020015441A1; CN1328387A; EP1162755A1; KR20010110358A

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Funkkommunikationssysteme, die unter Verwendung des "General Partnership Program"-Standard der dritten Generation (3GPP) arbeiten oder Codemultiplexzugriffssysteme (WCDMA) verwenden.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Wie in 1 gezeigt, sind Mobiltelefonsysteme in einer Reihe von Basisstationen angeordnet, wobei jede Basisstation 2 in der Zone, in der sie aktiv ist, mit mehreren Mobiltelefonen 4 kommuniziert. Jede Basisstation arbeitet mit einer Antennenanordnung zum Senden von Signalen zu jeder Mobilstation in ihrer Zone und zum Empfangen von Signalen von jeder Mobilstation in ihrer Zone.
Jede Zone kann in drei Sektionen A, B und C unterteilt sein, von denen sich jede über 120° um die Basisstation herum mit einem Paar voneinander beabstandeter Antennen 6, 8, 10, 12, 14 und 16 erstreckt, die innerhalb jedes Sektors arbeiten. In der Regel sendet jede Mobilstation 4 innerhalb eines einzelnen Sektors C Signale sowohl an die Antennen 6, 8 innerhalb ihres eigenen Sektors als auch an die zwei Antennen 10, 12 in dem nächstgelegenen benachbarten Sektor A. Jede der vier Übertragungen hat einen anderen Pfad und aller Wahrscheinlichkeit nach eine andere Ausbreitungszeit.
Bei WCDMA-Systemen veranlasst die Basisstation 2 jede Mobilstation 4, auf einem Trägercode zu senden, der für die betreffende Mobilstation eindeutig ist, und weil die Basisstation diesen Code speichert, kann sie durch Korrelieren des gespeicherten Code mit dem empfangenen Trägercode die Verzögerung feststellen, der jedes der vier Signale von derselben Mobilstation, die von den vier verschiedenen Antennen 6, 8, 10 und 12 empfangen wurden, unterliegt. Dies ermöglicht ein Kombinieren der vier Signale zu einem stärkeren Endsignal.
Es wird eine Querkorrelation mittels eines code-angepassten Filters durchgeführt. Code-angepasste Filter erfordern eine große Menge an Hardwareressourcen, so dass die übliche Vorgehensweise darin besteht, dieselbe code-angepasste Filterhardware so zu verwenden, dass sie nach allen vier alternativen Antennenquellen suchen kann. Siehe beispielsweise EP 0998052 , wo ein code-angepasster Filter und ein Modulator-Demodulator gemeinsam für eine Anzahl von Antennenquellen vorgesehen ist. 2 zeigt ein Beispiel für einen code-angepassten Filter.
Wie gezeigt, werden vier Eingangssignale S#1, S#2, S#3 und S#4 von den betreffenden vier Antennen 6 bis 12 in jeweilige der vier separaten Eingänge des Multiplexsystems 18 eingespeist. Der Multiplexer 18 hat vier Ausgänge, die mit jeweiligen Eingängen von vier Verzögerungsleitungen 20, 24, 24 und 26 verbunden sind. Jede Verzögerungsleitung besteht aus N Abschnitten, von denen jeder Abschnitt die Form eines abgegriffenen Schieberegisters haben kann. Jedes Signal S#1 bis S#4, das durch den Multiplexer empfangen wird, ist ein zusammengesetztes Signal, das aus einer Reihe von Codes besteht, die übereinander gelegt sind. Jeder Code wird von einer anderen Mobilstation erzeugt, so dass die Basisstation zuerst durch Korrelieren mit diesem Code nach dem Code suchen muss, um die durch diese Mobilstation gesendeten Daten zu extrahieren. Die Codes bestehen aus einer Reihe sogenannter Chips von gleicher Dauer. Während des Betriebes tastet der Multiplexer 18 das Signal #1 ab und fügt den ersten Abtastwert in den ersten Abschnitt 20A der Verzögerungsleitung 20 ein. Der Multiplexer 18 tastet das Signal S#2 ab und fügt den ersten Abtastwert in den ersten Abschnitt 22A der zweiten Verzögerungsleitung 21 ein. Der Multiplexer 18 tastet dann den ersten Abtastwert des Signals S#3 ab und fügt ihn in den ersten Abschnitt 24A der dritten Verzögerungsleitung 24 ein. Der Multiplexer 18 tastet dann das erste Abtastsignal S#4 ab und fügt es in den ersten Abschnitt 26A der vierten Verzögerungsleitung 26 ein. Der Zyklus wird dann für die zweite und nachfolgende Abtastungen der vier Signale #1 bis #4 wiederholt, bis jeder Abschnitt jeder Leitung gefüllt ist. Die vier ersten Abschnitte 20A bis 26A werden durch einen Multiplexer 28A bedient, und jede nachfolgenden vier Abschnitte werden durch einen jeweiligen Multiplexer 28A bis 28N bedient, wobei N die Anzahl der beteiligten Abschnitte ist. Die Multiplexer 28A bis 28N agieren aufeinander abgestimmt, um gleichzeitig alle Abtastungen des ersten Signals S#1 abzutasten, gefolgt von allen Abtastungen des zweiten Signals S#2, gefolgt von allen Abtastungen des dritten Signals S#3, gefolgt von allen Abtastungen des vierten Signals S#4, woraufhin der Zyklus mit der Abtastrate wiederholt wird.
Die Ausgangssignale der Multiplexer 28A bis 28N werden gleichzeitig in eine Skalarproduktaddierkette eines code-angepassten Filters (Code-Matched Filter – CMF) eingespeist, wo eine Korrelationsoperation mit dem Code des Signals, das zu decodieren ist, ausgeführt wird. Die Abtastungen werden dann entlang jeder Leitung verschoben, wobei ein neuer Abtastwert in die vier ersten Abschnitte 20A bis 28A eintritt und die Abtastwerte in den vier letzten Abschnitten 20N bis 28N verworfen werden. Die Korrelationsoperation wird in Abständen, die gleich der Abtastrate sind, wiederholt, bis eine Korrelation erreicht wurde. An diesem Punkt kann nun das Timing des Codes in jedem der vier Signale S#1 bis S#4 festgestellt werden, und es kann eine entsprechende Verarbeitung im Anschluss an das De multiplexen in einem Demultiplexer 32 veranlasst werden, um die Daten aus den vier Signalen S#1 bis S#4, die der ausgewählten Mobilstation 4 zurechenbar sind, zu extrahieren und additiv zu kombinieren.
Wie zu erkennen ist, erfordert die Implementierung des Systems vier Verzögerungsleitungen, wobei jeder von N Abschnitten und N Multiplexern mit den verschiedenen Abschnitten der verschiedenen Verzögerungsleitungen verbunden ist. Dies stellt eine beachtliche Menge an Hardware dar.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Funkkommunikationssystem bereitzustellen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Funkkommunikationssystem bereitgestellt, die Folgendes ausweist: eine Basisstation und mehrere Mobilstationen, die dafür konfiguriert sind, mittels einer Breitband-Codemultiplexzugriffstechnik mit dieser zu kommunizieren, wobei die Basisstation mit einer bekannten Abtastrate arbeitet und eine Mehrzahl von P separaten Antennen aufweist, von denen jede dafür konfiguriert ist, ein zeitverschobenes Signal von jeder Mobilstation zu erhalten; ein Multiplexsystem zum Multiplexen der Ausgangssignale der Antennen mit einer Rate von P mal der Abtastrate, so dass die erste Abtastung, die am Ausgangssignal jeder der P Antennen vorgenommen wird, in einer Abfolge von P ersten Abtastungen erfolgt, gefolgt von den P zweiten Abtastungen, und fortlaufend so weiter mit nachfolgenden Abtastungen; eine abgegriffene Verzögerungsleitung von N Abschnitten, wobei die Verzögerungsleitung P × N seriell verbundene Elemente aufweist, die an den Ausgang des Multiplexsystems angeschlossen sind, wobei jedes P-te Element einen abgegriffenen Ausgang aufweist; und ein mit N Eingängen versehenes Korrelationsmittel, das an die N Ausgänge der Verzögerungsleitung angeschlossen ist und dafür konfiguriert ist, die Ausgangssignale von dieser abgegriffenen Verzögerungsleitung mit einem lokal erzeugten Codesignal in gegenseitige Korrelation zu bringen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es wird nun ein Funkkommunikationssystem, das die vorliegende Erfindung verkörpert, beispielhaft anhand der begleitenden schaubildhaften Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine schematische Ansicht einer Mobilstation in einer Basisstationszelle.
2 ist ein Blockschaubild eines früher vorgeschlagenen code-angepassten Filters.
3 ist ein Blockschaubild eines code-angepassten Filters, der die vorliegende Erfindung verkörpert.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Der code-angepasste Filter, der die vorliegende Erfindung verkörpert, ist in 3 gezeigt.
Wie gezeigt, werden die vier Eingangssignale S#1 bis S#4 in jeweilige von vier Eingängen eines Multiplexers 40 eingespeist, der mit dem Vierfachen der Geschwindigkeit des Multiplexers 18 arbeitet, d. h. dem Vierfachen der Chiprate. Die vier Eingangssignale werden zu einem Signalausgang gemultiplext, der in einen Eingang einer Verzögerungsleitung 42 mit N Abschnitten 42A bis 42N eingespeist wird.
Jeder Abschnitt 42A weist ein Vier-Elemente-Register auf, wobei das letzte Element jedes Abschnitts ein Ausgangssignal in einen jeweiligen Eingang einer Skalarproduktaddierkette eines code-angepassten Filters einspeist.
Es versteht sich, dass in dem Maße, wie sich die Verzögerungsleitung 42 füllt, das letzte Element in jedem Register seinerseits nacheinander alle Chips von jedem der vier Signale S#1 bis S#4 enthält.
Dementsprechend wird infolge des Betreibens der CMF-Skalarproduktaddierkette 44 mit dem Vierfachen der Frequenz der Kette 30 des früher vorgeschlagenen Systems die CMF-Skalarproduktaddierkette 44 im Endeffekt in der gleichen Reihenfolge zeitgemultiplext wie die Eingangsabtastwerte, die durch den Eingangsmultiplexer 40 zeitgemultiplext werden.
Die CMF-Skalarproduktaddierkette enthält einen (nicht gezeigten) Multiplizierer zum Multiplizieren des Signals, das an jedem Eingang ankommt, mit einem Koeffizienten, der durch einen Code festgelegt wird, der die betreffende Mobilstation identifiziert. Ein (nicht gezeigtes) Summierungsmittel summiert die resultierenden Produkte für jeden Eingang, und eine (nicht gezeigte) Schwellenvorrichtung überwacht die Summe der Produkte und erzeugt ein Signal, dass eine vollbrachte Korrelation anzeigt, wenn die Summe der Produkte eine vorgegebene Schwelle übersteigt.
Es versteht sich, dass dank dieser Anordnung die komplexen Verzögerungsleitungsmultiplexschaltungen nicht mehr erforderlich sind. Das spart Hardwareressourcen und beseitigt eine digitale Logikebene, die andernfalls Verzögerungen in die Verarbeitungskette hineintragen würde.
Abgesehen von dem Suchprozess ist diese Anordnung auch für andere Empfängereinheiten in einem WCDMA-Empfänger nützlich. Insbesondere der 3GPP-Standard enthält einen Direktzugriffskanal, der mit Signalen arbeitet, die in der oben beschriebenen Weise zeitgemultiplext werden. Mittels der gleichen Vorgehensweise kann der Hardwareaufwand, der zur Realisierung eines ·Designs eines Direktzugriffskanalempfängers/-detektors nach dem 3GPP-Standard erforderlich wäre, beträchtlich verringert werden.
Es können Änderungen an der Kombination und der Anordnung der Elemente, wie sie oben in der Spezifikation dargelegt und in den Zeichnungen gezeigt sind, vorgenommen werden, wobei es sich versteht, dass diese Änderungen an der offenbarten Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne dass vom Geltungsbereich der Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist, abgewichen wird.

Claims

Funkkommunikationssystem mit einer Basisstation und mehreren Mobilstationen, die dafür konfiguriert sind, mittels einer Breitband-Codemultiplexzugriffstechnik mit dieser zu kommunizieren, wobei die Basisstation mit einer bekannten Abtastrate arbeitet und eine Mehrzahl von P separaten Antennen aufweist, von denen jede dafür konfiguriert ist, ein zeitverschobenes Signal von jeder Mobilstation zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstation Folgendes aufweist: ein Multiplexsystem zum Multiplexen der Ausgangssignale der Antennen mit einer Rate von P mal der Abtastrate, so dass die erste Abtastung, die am Ausgangssignal jeder der P Antennen vorgenommen wird, in einer Abfolge von P ersten Abtastungen erfolgt, gefolgt von P zweiten Abtastungen, und fortlaufend so weiter mit nachfolgenden Abtastungen; eine abgegriffene Verzögerungsleitung von N Abschnitten, wobei die Verzögerungsleitung P × N seriell verbundenen Elementen aufweist, die an den Ausgang des Multiplexsystems angeschlossen sind, wobei jedes P-te Element einen abgegriffenen Ausgang aufweist; und ein mit N Eingängen versehenes Korrelationsmittel, das an die N Ausgänge der Verzögerungsleitung angeschlossen ist und dafür konfiguriert ist, die Ausgangssignale von dieser abgegriffenen Verzögerungsleitung mit einem lokal erzeugten Codesignal in gegenseitige Korrelation zu bringen.
System nach Anspruch 1, wobei das Korrelationsmittel Folgendes aufweist: ein Multiplizierungsmittel zum Multiplizieren des Signals, das an jedem Eingang ankommt, mit einem Koeffizienten, der durch den lokal erzeugten Code bestimmt wird; ein Summierungsmittel zum Summieren der resultierenden Produkte für jeden der Eingänge; und ein Schwellenmittel zum Überwachen, wann jede Summe eine vorgegebene Schwelle übersteigt, um eine Korrelation anzuzeigen.
System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei P gleich vier ist, wobei zwei der vier Antennen in einem 120°-Segment arbeiten, das durch die Basisstation zugewiesen wurde, und die übrigen zwei Antennen in einem benachbarten 120°-Segment arbeiten, das durch die Basisstation zugewiesen wurde.