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Die Erfindung bezieht sich auf einen
Empfänger
zur Verwendung in einem System, in dem ein zu übertragendes Signal mit einer
für jede
Verbindung charakteristischen Codesequenz multipliziert wird, wobei
der Empfänger
eine Einrichtung zur Schätzung eines
Kanals und eine oder mehrere Demodulationseinrichtungen und eine
Einrichtung zum Kombinieren von von den Demodulationseinrichtungen empfangenen
Signalen umfasst.
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Die Erfindung bezieht sich ferner
auf ein Verfahren zur Erzeugung von Spreizungscodes in einem Empfänger, wobei
bei dem Verfahren ein zu übertragendes
Signal mit einer für
jede Verbindung charakteristischen Codesequenz multipliziert wird,
und wobei in dem Empfänger
mit dem gewünschten
Code übertragene
Signalkomponenten aus der empfangenen Übertragung gesucht werden,
und die Phasen der Komponenten durch Korrelieren der empfangenen Übertragung
mit den im Empfänger
erzeugten Codesequenz gemessen werden.
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Der erfindungsgemäße Empfänger und das erfindungsgemäße Verfahren
können
insbesondere bei einem zellularen System unter Verwendung eines codeüberlappenden
Mehrfachzugriffs verwendet werden.
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CDMA (codeüberlappender Mehrfachzugriff) ist
ein Mehrfachzugriffsverfahren, das auf der Spreizspektrumtechnik
beruht, und das jüngst
in zellularen Funksystemen zusätzlich
zu den früheren
FDMA- und TDMA-Verfahren
angewendet wird. CDMA hat mehrere Vorteile gegenüber den vorherigen Verfahren,
beispielsweise die Spektralleistung und die Einfachheit der Frequenzplanung.
Bei dem CDMA-Verfahren wird das Schmalbanddatensignal des Benutzers
mit einem relativ breiten Band durch einen Spreizungscode mit einem
erheblich breiteren Band als das Datensignal multipliziert. Bei
bekannten Testsystemen wurden Bandbreiten wie 1,25 MHz, 2,5 MHz
und 25 MHz verwendet. In Verbindung mit der Multiplikation spreizt
sich das Datensignal auf das gesamte zu verwendende Band. Alle Benutzer
senden gleichzeitig unter Verwendung des gleichen Frequenzbandes. Über jede
Verbindung zwischen einer Basisstation und einer Mobilstation wird
ein separater Spreizungscode verwendet, und die Signale der Benutzer
können
in den Empfängern
auf der Grundlage des Spreizungscodes des Benutzers voneinander
unterschieden werden.
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Ein CDMA-Empfänger umfasst eine Einrichtung,
die beispielsweise mit Korrelatoren oder angepassten Filtern implementiert
werden kann, um sich mit einem gewünschten Signal zu synchronisieren, das
auf der Grundlage des Spreizungscodes erkannt wird. Im Empfänger wird
das Datensignal durch Multiplizieren wieder mit dem gleichen Spreizungscode wie
während
der Sendestufe im ursprünglichen
Band wiederhergestellt. Mit einem anderen Spreizungscode multiplizierte
Signale korrelieren im idealen Fall nicht, und werden nicht in Schmalband
wiederhergestellt. Sie erscheinen somit als Rauschen hinsichtlich des
gewünschten
Signals. Die Spreizungscodes des Systems werden vorzugsweise derart
ausgewählt, dass
sie untereinander orthogonal sind, das heißt, sie korrelieren nicht miteinander.
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In einer typischen Mobiltelefonieumgebung breiten
sich die Signale zwischen einer Basisstation und einer Mobilstation
entlang mehrerer Wege zwischen dem Sender und dem Empfänger aus.
Diese Mehrwegeausbreitung beruht hauptsächlich auf den Reflexionen
des Signals von den umgebenden Oberflächen. Signale, die sich entlang
unterschiedlicher Wege ausgebreitet haben, kommen am Empfänger zu
verschiedenen Zeiten aufgrund ihrer unterschiedlichen Übertragungsverzögerungen
an. CDMA unterscheidet sich von den herkömmlichen FDMA- und TDMA-Verfahren
darin, dass die Mehrwegeausbreitung beim Empfang eines Signals verwertet
werden kann. Eine Weise der Realisierung eines CDMA-Empfängers besteht
in der Verwendung beispielsweise eines sogenannten Rake-Empfängers, der
aus einer oder mehreren Rake-Verzweigungen besteht. Jeder Zweig
ist eine unabhängige
Empfängereinheit,
deren Funktion im Zusammensetzen und Demodulieren einer empfangenen
Signalkomponente besteht. Jede Rake-Verzweigung kann zur Synchronisation
mit einer Signalkomponente veranlasst werden, die sich entlang eines
individuellen Wegs ausgebreitet hat, und in einem herkömmlichen
CDMA-Empfänger
werden die Signale der Empfängerverzweigungen
vorteilhaft kombiniert, beispielsweise kohärent, woraufhin ein Signal
guter Qualität
erhalten wird. Die durch die Empfängerverzweigungen empfangenen
Signalkomponenten können
von einer Basisstation übertragen
werden, oder im Fall einer Makrodiversität von mehreren Basisstationen.
Die Realisierung einer Rake-Verzweigung ist näher bei G. Cooper, C. McGillem:
Modern Communications And Spread Spectrum (McGraw-Hill, New York,
1986, Kapitel 12) beschrieben.
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Bei Mobilnetzapplikationen liefert
die Verwendung langer Spreizungscodes mehrere Vorteile. Die ausreichende
Länge des
Spreizungscodes ermöglicht
eine beinahe uneingeschränkte
Anzahl verschiedener Codesequenzen (mittels derer die Signale verschiedener
Benutzer voneinander unterschieden werden), die leichte Anwendung von
Verschlüsselungsalgorithmen,
und die Verwendung des gleichen langen Codes bei verschiedenen Phasen
in synchronen Netzen. In Verbindung mit der Verwendung langer Codes
ist die Größe der Verzögerungsspreizung
unbegrenzt.
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Die Verwendung langer Codes war allerdings
bisher schwierig, da damit eine Anzahl von Problemen verbunden ist.
Die Codesuchperioden können
lang werden, wodurch die Synchronisation langsam ist. Werden lange
Codes verwendet, sollte das Netzwerk typischerweise synchron sein.
Auch muss der Empfänger
das Signal aus einem Teilkorrelationsergebnis erfassen, was kein
ideales Ergebnis erzeugt. In einem Rake-Empfänger
können
sich Probleme bei der Codesuche, der Messung der Impulsantwort,
der Aktivierung der Rake-Verzweigungen
zum Empfangen verschiedener Signalkomponenten, Codeverfolgung und
Synchronisation der Sender- und Empfängerrichtungen ergeben.
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Ein Beispiel eines Systems, das lange
Codes verwendet und die vorstehenden Probleme hat, ist der IS-95-Standard-Vorschlag.
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Aufgabe der Erfindung ist die Realisierung der
Verwendung langer Codes insbesondere in einem Rake-Empfänger derart,
dass die Erzeugung von Codes und die zeitliche Einteilung zwischen
verschiedenen Empfängerblöcken gesteuert
werden kann.
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Dies wird mit dem Empfänger gemäß dem Oberbegriff
erreicht, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Empfänger eine
Vielzahl von Einrichtungen zur Erzeugung einer Codesequenz umfasst,
wobei die ersten Einrichtungen eine Codesequenz mit einer variablen
Phase erzeugen, und die zweiten Einrichtungen, von denen es zumindest
eine gibt, eine Codesequenz erzeugen, deren Phase als Referenz für die ersten
Einrichtungen dient, wobei die Codephase der zweiten Einrichtung
die gleiche wie die Codephase eines erfassten Signals ist, und dass
die ersten Einrichtungen zum Empfangen von Informationen ihrer Codephase
als Phasendifferenz bezüglich der
Referenzcodephase eingerichtet sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest zwei Codegeneratoren bei der Suche nach den mit dem
gewünschten
Code multiplizierten Signalkomponenten der Übertragung und bei der Messung
der Phasen der Komponenten verwendet werden, sodass der erste Codegenerator
eine Codesequenz mit variabler Phase erzeugt, und der zweite Codegenerator
eine Codesequenz erzeugt, deren Phase die gleiche wie die Codephase
einer erfassten Signalkomponente ist, wobei die Phase vom ersten
Codegenerator als Referenzphase verwendet wird, und dass die Codephase
des durch den ersten Codegenerator erzeugten Codes dem Generator
als Phasendifferenz hinsichtlich der Codephase des zweiten Codegenerators
mitgeteilt wird.
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Der erfindungsgemäße Empfänger kennt immer die gemeinsame
Zeiteinteilung, das heißt,
die Phase des Referenzcodegenerators, ungeachtet der Empfangssituation,
das heißt,
ob der Empfänger
sich im Suchprozess, Messprozess der Impulsantwort oder Demodulationsprozess
befindet. Die Änderungen
der Codephase des Codegenerators variabler Phase müssen nicht
aufgezeichnet werden. Die Codeverfolgung kann die Phase des Generators
derart ändern,
dass der Signalpegel maximiert wird, ohne die anderen Teile des
Empfängers über die Änderungen
informieren zu müssen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Empfänger reicht
es bei der Aktivierung der Rake-Verzweigungen aus, dass der Demodulationszweig über die
Phasendifferenz der gewünschten Komponente
hinsichtlich der Referenzphase informiert wird. Die zu übertragende
Informationsmenge beträgt
somit weniger Bits. Im IS-95-Standard sollte die Rake-Verzweigung beispielsweise über den
Zustand des gesamten Generators informiert werden, das heißt, über die
Inhalte des Schieberegisters, was eine 42-Bit-Nachricht oder einen
geeigneten Bus zur Übertragung
der Informationen bedeutet.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand
von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
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1 einen
Teil eines zellularen Systems, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren
angewendet werden kann,
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2 mehr
Einzelheiten über
eine Verbindung zwischen einer Basisstation und einem Teilnehmeranschluss,
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3 ein
Beispiel einer für
eine Funkverbindung typischen Impulsantwort,
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4 ein
Blockschaltbild eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Empfängers,
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5 ein
detaillierteres Blockschaltbild eines Beispiels eines Empfängers gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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6 ein
detaillierteres Blockschaltbild eines weiteren Beispiels eines erfindungsgemäßen Empfängers,
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7 eine
mögliche
Art und Weise zur Erzeugung von Spreizungscodes,
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8 die
Verteilung einer Codesequenz auf verschiedene Korrelatoren, und
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9 ein
Zeitablaufdiagramm der Messung einer Impulsantwort.
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1 zeigt
einen Teil eines zellularen Systems, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren
angewendet werden kann. Das System umfasst eine Basisstation 10,
die eine bidirektionale Verbindung 11 bis 13 mit
Teilnehmeranschlüssen 14 bis 16 hat. Jede
Verbindung verwendet typischerweise ihren eigenen Spreizungscode,
mit dem die zu übertragenden
Informationen multipliziert und somit auf ein breites Frequenzband
gespreizt werden. Auf der Grundlage des Spreizungscodes können die
Empfänger das
gewünschte
Signal von den anderen im gleichen Frequenzband gesendeten Signalen
unterscheiden. Das erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Empfängeranordnung
können
sowohl in einer Anschlusseinrichtung als auch einer Basisstation
verwendet werden.
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2 zeigt
mehr Einzelheiten der Verbindung zwischen einer Anschlusseinrichtung
und einer Basisstation in der Senderichtung von der Anschlusseinrichtung 14 zur
Basisstation 10. Wie vorstehend beschrieben breiten sich
die Signale zwischen einer Anschlusseinrichtung und einer Basisstation
in einer typischen zellularen Umgebung entlang mehrerer verschiedener
Wege zwischen dem Sender und dem Empfänger aus. Diese Mehrwegeausbreitung
beruht hauptsächlich
auf der Reflexion der Oberflächen.
Die Figur zeigt die Ausbreitung des Signals von der Anschlusseinrichtung 14 entlang
dreier unterschiedlicher Wege 20a bis 20c zum
Basisstationsempfänger. Da
sich diese Signale, die nachstehend Signalkomponenten genannt werden,
entlang Wegen verschiedener Längen
zwischen dem Sender und dem Empfänger
ausgebreitet haben, kommen sie am Empfänger zu etwas verschiedenen
Zeiten und mit unterschiedlichen Phasen an. Dies ist in 3 dargestellt, die die Impulsantwort
des Funkkanals als Beispiel zeigt. Die vorstehend angeführten drei
Signalkomponenten sind in der Impulsantwort als Spitzen 30 bis 32 sichtbar,
die nicht simultan sind. Die Funktion des CDMA-Empfängers besteht
in der Messung der Impulsantwort, das heißt, im Auffinden der verschiedenen
Signalkomponenten des gesendeten Signals innerhalb eines bestimmten
Verzögerungsfensters,
in seiner Synchronisation und der Demodulation der gewünschten
Signalkomponenten und der Kombination der demodulierten Signale
auf vorteilhafte Weise.
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4 zeigt
ein Blockschaltbild, das allgemein ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Empfängers darstellt.
Der erfindungsgemäße Empfänger umfasst
eine Antenne 40 zum Empfangen von Signalen, die Hochfrequenzabschnitten 41 zugeführt werden,
wobei ein Signal in eine Zwischenfrequenz umgesetzt wird. Von den
Hochfrequenzabschnitten 41 wird das Signal weiter Umsetzungseinrichtungen 42 zugeführt, wo
das empfangene analoge Signal in digitale Form umgewandelt wird.
Die beschriebenen Hochfrequenzabschnitte 41 und die Umsetzungseinrichtungen 42 können auf
bekannte Art und Weise implementiert sein. Der Empfänger umfasst
ferner einen Rake-Empfängerblock 43,
in dem das empfangene Signal demoduliert wird, und Einrichtungen 45 zum
Decodieren des Signals. Der Rake-Empfängerblock umfasst Kanalschätzeinrichtungen 44,
eine Anzahl von Demodulatorzweigen oder Rake-Zweigen 46a bis 46c und
Einrichtungen 47 zum vorteilhaften Kombinieren der demodulierten
Signale. Die Funktion der Kanalschätzeinrichtungen 44 besteht
in der Durchführung
der Suche nach den mit den gewünschten
Spreizungscodes gesendeten Signalen im empfangenen Signal, ihrer Anfangssynchronisation
und der Messung der Kanalimpulsantwort, das heißt, der Suche nach den und
der Messung der verschiedenen Signalkomponenten des mit dem gewünschten
Spreizungscode multiplizierten Signals innerhalb eines bestimmten
Verzögerungsfensters. Auf
der Grundlage der durch den Kanalschätzungblock 44 durchgeführten Messungen
werden die Rake-Zweige 46a bis 46c zum Empfangen
ihrer eigenen Signalkomponente aktiviert. Für die Demodulation werden typischerweise
die stärksten
Signalkomponenten ausgewählt.
Ist der Empfänger
ein Teilnehmeranschlussempfänger,
sollen die Kanalschätzeinrichtungen 44 auch
zum Suchen nach den Signalen der Nachbarkanäle dienen.
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Die Anzahl der Rake-Zweige 46a bis 46c im Empfänger hängt von
der Anwendung ab, in der der Empfänger verwendet wird. In einem
zellularen Netz ist das Kriterium die Anzahl der mehrwegeausgebreiteten
Signalkomponenten, die aus dem Funkkanal zu unterscheiden sind.
Jeder Rake-Zweig kann zum Empfangen einer Signalkomponente aktiviert
werden. Das Spektrum der im Rake-Zweig empfangenen Breitbandsignalkomponente
wird durch Korrelieren der Signalkomponente mit einem Referenzsignal
zusammengesetzt, das sich in einer entsprechenden Phase wie die
Verzögerung
des Eingangssignals befindet, und das ein durch einen Binärcodegenerator erzeugtes
Signal sein kann. Die Verzögerung
der empfangenen Signalkomponente betreffende Daten, die für die Synchronisation
des Rake-Zweigs mit dem Signal erforderlich sind, werden somit von
den Kanalschätzeinrichtungen 44 erhalten.
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Das zusammengesetzte Signal wird
im Rake-Zweig entweder kohärent,
inkohärent
oder differenziell kohärent
entsprechend der Modulation des empfangenen Signals demoduliert.
Wird eine kohärente
Demodulation verwendet, muss die Phase des Signals bekannt sein.
Ein nicht mit Daten moduliertes Pilotsignal wird typischerweise
für das
Schätzen
dieser Phase verwendet, wie es dem Fachmann bekannt ist. Die Codephase
des im Rake-Zweig empfangenen Signals wird mit einer Codeverfolgungsschleife überwacht,
die entweder ein Datensignal oder ein Pilotsignal verwenden kann.
Die Signalkomponenten, die in den verschiedenen Rake-Zweigen empfangen
und demoduliert werden, werden in den Einrichtungen 47 vorteilhaft
kombiniert. Für
die Kombination können
die Komponenten in den Rake-Zweigen auf gewünschte Weise gewichtet werden.
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Somit wird in den Einrichtungen 47 eine
optimale Diversitätskombination
bei den Signalkomponenten durchgeführt. Die Kombination der Signalkomponenten
kann entweder kohärent
oder inkohärent
in Abhängigkeit
von der Anwendung sein. Die Einrichtungen 47 umfassen ferner
eine Entscheidungslogik, die entweder eine Hart- oder Weichentscheidung
anhand der Informationssymbole des kombinierten Signals trifft.
Die erfassten Symbole werden dann einem Kanaldecodierer 45 zugeführt. Die
Kombinationseinrichtungen 47 können im erfindungsgemäßen Empfänger auf
bekannte Art und Weise realisiert werden. Der Fachmann erkennt, dass
der Empfänger
natürlich
auch andere Komponenten als die vorstehend beschriebenen umfasst, beispielsweise
Filter und Sprachcodierer in Abhängigkeit
vom Typ des Empfängers,
die der Einfachheit halber aber als Komponenten weggelassen wurden, die
für die
Erfindung nicht wesentlich sind.
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Nachstehend wird das Blockschaltbild
von 5 zur näheren Beschreibung
eines Teils eines Empfängers
verwendet, der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
implementiert, und zur Beschreibung der Funktion des Empfängers. Der Empfänger umfasst
somit einen Kanalschätzblock 44,
dessen Funktion in der Lokalisierung und Messung von Signalkomponenten
besteht, die mit einem gewünschten
Spreizungscode multipliziert sind. Der erfindungsgemäße Empfänger umfasst
im Kanalschätzblock 44 zumindest
zwei Codegeneratoren 51, 52, deren Ausgabe den
gewünschten
Spreizungscode mit der gewünschten
Phase liefert. Zu Beginn, wenn der Empfänger noch nicht aktiv ist,
werden die Codegeneratoren 51, 52 auf die gleiche
Phase initialisiert. Ein typischer Codegenerator erzeugt eine M-Sequenz,
und in diesem Fall wird das gewünschte Generatorpolynom
und der Anfangszustand des Codierers im Generator initialisiert.
Eine mögliche
Implementierung des Generators ist nachstehend beschrieben. Der
Codierer kann beispielsweise mittels eines externen Startsignals
gestartet werden.
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Codesuche
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Der Codegenerator 51 erzeugt
eine Codesequenz, die die Ursprungsphase hat, und die einer Anzahl
von Korrelatoren 53a bis 53c zugeführt wird,
in denen das empfangenen Signal korreliert wird. 8 zeigt die Verteilung der Codesequenz
vom Codegenerator 51 auf die verschiedenen Korrelatoren 53a bis 53c mit
mehr Einzelheiten. Die Codesequenz wird den verschiedenen Korrelatoren
vorzugsweise über Verzögerungseinheiten 80a, 80b zugeführt, woraufhin
jeder Korrelator 53a bis 53c die Korrelation mit
einer Sequenz, die eine etwas andere Phase hat, mit dem Eingangssignal 50 und
der Codesequenz berechnet. Dies liefert eine parallele Berechnung
für aufeinanderfolgende
Abtastwerte. Die Anzahl der Korrelatoren 53a bis 53c in
der Kanalschätzeinrichtung
kann sich in Abhängigkeit
von der Anwendung ändern.
Die Korrelationsergebnisse der Korrelatoren werden einem Messanalyseblock 54 zugeführt, wo das
erhaltene Ergebnis mit einem gegebenen Schwellenwert verglichen
wird, der aufzeigt, ob der empfangene Signalpegel ausreichend hoch
ist. Wurde kein Signal erfasst, wird die Codephase des Codegenerators 51 zur
nächsten
Codephase entsprechend der gewünschten
Messauflösung
verschoben. Neue Messungen werden mit der neuen Codephase in den
Korrelatoren 53a bis 53c durchgeführt, und
die Ergebnisse werden im Block 54 analysiert. Der Ablauf
wird so lange fortgesetzt, bis ein ausreichend starkes Signal erfasst
werden kann.
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Wird ein ausreichend starker Signalpegel
erfasst, wird die Phase des Codegenerators 51 nicht geändert, jedoch
wird das Korrelationsergebnis mehrere Male mit der gleichen Codephase
berechnet, und der Durchschnittssignalpegel wird mit der vorstehenden
Codephase berechnet. Zeigt das erhaltene durchschnittliche Messergebnis
immer noch, dass eine ausreichend starke Signalkomponente mit dieser
Codephase empfangen wird, wird die Codephase als für das gesuchte
Signal korrekte Phase akzeptiert. Ansonsten wird die Suche durch
weitere Änderung
der Phase des Codegenerators 51 entsprechend der gewünschten
Messauflösung
fortgesetzt. Die Codephasen werden mit diesem Verfahren systematisch überprüft, bis
das gewünschte
Signal gefunden ist.
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Wurden die Signalkomponenten und
die entsprechende Codephase des gewünschten Signals auf die vorstehend
beschriebene Art und Weise gefunden, kann die Codezeitgebung des
Rake-Empfängers
auf der Grundlage des empfangenen Signals derart initialisiert werden,
dass die Codephase, mit der das Signal gefunden wurde, als Referenzphase eingestellt
wird. Dies wird durch Initialisieren der Phase des Referenzcodegenerators 52 auf
die gleiche Phase wie die Phase des Generators 51 durchgeführt, die
somit die gleiche Codephase ist, mit der das Signal gefunden wurde.
Die Phase des Referenzcodegenerators 52 wird konstant gehalten,
das heißt, sie
dient als Referenz für
die anderen Codegeneratoren des Empfängers. Seine Phase wird während der Codesuche
nicht wie im Fall des ersten Codegenerators 51 geändert. Die
Phase des Referenzcodegenerators 52 wird nur dann geändert, wenn
sich die gesamte Zeitsteuerung des Empfängers ändert.
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Bei dem in 5 gezeigten Empfänger gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfasst jeder Rake-Zweig 46a, 46b jeweils zwei
Codegeneratoren 56a, 58b und 56b, 58b,
deren Ausgabe den gewünschten
Spreizungscode mit der gewünschten
Phase liefert. Wie im Kanalschätzblock 44 ist
in jedem Rake-Zweig ein Codegenerator 58a, 58b als
Referenzgenerator reserviert. Erzeugt die Codesuche ein Signal,
wird die entsprechende Codephase nicht nur im Referenzcodegenerator 52 des Kanalschätzblocks,
sondern auch in jedem Referenzcodegenerator 58a, 58b des
Rake-Zweigs mittels
eines Bus 60 initialisiert. Alle Referenzcodegeneratoren 52, 58a, 58b des
Empfängers
haben somit immer die gleiche Phase.
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6 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel der
Erfindung, in dem der Empfänger
einen Referenzcodegenerator 52 umfasst, der dem Kanalschätzblock 44 und
den Rake-Zweigen 46a bis 46b gemeinsam ist. Dies
erfordert weniger Komponenten als die Anordnung in 5, jedoch ist die zwischen verschiedenen
Abschnitten des Empfängers
zu übertragende
Informationsmenge größer.
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Werden M Sequenzen als Spreizungscodes verwendet,
was typisch ist, werden die Sequenzen mittels Schieberegistern erzeugt,
und die Codephase wird dann durch Einstellen des Zustands des Codierers
initialisiert, das heißt,
der Inhalt des Schieberegisters, auf den gewünschten Zustand initialisiert.
In diesem Fall werden die Inhalte der Schieberegister des Codegenerators 51 in
die Schieberegister des Referenzcodegenerators kopiert. Dies kann
beispielsweise mittels einer parallelen Ausgabe und eines Ladeimpulses
realisiert werden. Ein anderes Verfahren besteht in der Aufbewahrung
eines Datensatzes der Anzahl an Codephasen während der Suche, die im Generator 51 durchschritten
werden, und der Verschiebung der Phase des Referenzgenerators 52 durch
Addieren der gleichen Anzahl an Schritten beispielsweise durch Änderung
der Taktfrequenz oder durch Erhöhung
oder Verringerung von Taktimpulsen.
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Impulsantwortmessung
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Wurde das mit dem gewünschten
Spreizungscode multiplizierte Signal mit dem vorstehend beschriebenen
Verfahren aufgefunden, besteht die Funktion des Kanalschätzblocks 44 in
der Messung der Impulsantwort zum Finden der gewünschten Anzahl verschiedener
Signalkomponenten, mit denen die Rake-Zweige 46a bis 46c des
Empfängers
synchronisiert werden könnten.
Die Arbeitsweise des Kanalschätzblocks
ist prinzipiell der Codesuche ähnlich.
Die Phase des Codegenerators wird verändert und eine Messung wird
zum Auffinden einer Übertragung
durchgeführt.
Da aber zumindest eine Codephase bekannt ist, mit der ein Signal übertragen
wird, wird nun angenommen, dass das gewünschte Signal an bestimmten
Codephasen vorhanden ist, woraufhin die Codephasen lediglich innerhalb
eines Verzögerungsfensters
einer bestimmten Größe überprüft werden
müssen.
Die Größe des Verzögerungsfensters,
das heißt,
die größte gegenseitige
Verzögerungsdifferenz
zwischen den verschiedenen Signalkomponenten des gleichen gesendeten
Signals, hängt
von den Ausbreitungsbedingungen der Funksignale ab, und in der zellularen
Umgebung kann ein geeigneter Wert aus den verschiedenen Ausbreitungsumgebungen
als Verzögerungsfenster
ausgewählt
werden. Alle signifikanten mehrwegeausgebreiteten Komponenten des
Signals, die von den Demodulatorzweigen des Rake-Empfängers verwendet werden
können,
werden so betrachtet, als ob sie in dieses Verzögerungsfenster passen. Im Beispiel
aus 3 sollte das Verzögerungsfenster
drei Signalkomponenten 30 bis 32 enthalten, und
eine geeignete Fenstergröße wäre das Zeitfenster
zwischen den Zeiten 33 und 34 auf der horizontalen
Achse. Während
der Messung der Impulsantwort wird die Phase des Referenzgenerators 52 nicht
verändert.
Die Phase des ersten Codegenerators 51 wird über das
Verzögerungsfenster
mit der gewünschten
Messauflösung
gestuft, die sich von der bei der Codesuche verwendeten Auflösung unterscheiden
kann. Der Analyseblock 54 sammelt die Korrelationsergebnisse
in einem dem Verzögerungsfenster
entsprechenden Ausmaß.
Der Analyseblock kann auch die Neuladung des Codegenerators 51 steuern,
das heißt,
er kann die Codephase des Generators 51 zurück zum Beginn
des Verzögerungsfensters
verschieben. Die aus jeder Runde der Messungen erhaltenen Messergebnisse
werden für
eine endgültige
Impulsantwort gemittelt.
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Das Zeitablaufdiagramm in 9 zeigt die Suche nach der
Impulsantwort. Die Codesequenz ist durch eine Linie 90 gezeigt,
und die Korrelatoren werden entsprechend der gegebenen Messauflösung 91 bis 94 durchschritten,
woraufhin die Messergebnisse im Beispiel der Figur Teilkorrelationen 98 liefern,
mittels derer die verschiedenen Verzögerungskomponenten erfasst
werden können.
Würde das
gewünschte
Messfenster beispielsweise nach der Messung 94 ein Mal
untersucht, kehrt das System zum Zweck der Mittelung an den Beginn
des Verzögerungsfensters
zur Messung anhand des Bereichs 91 zurück.
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Ändert
sich die gesamte Zeitsteuerung des empfangenen Signals, was beispielsweise
aus einer Änderung
der Entfernung zwischen der Anschlusseinrichtung und der Basisstation
resultieren kann, wird die Stelle des Verzögerungsfensters durch schrittweises
Verschieben der Codephase des Referenzcodegenerators 52 entweder
zurück
oder nach vorne geändert,
um der neuen Zeitsteuerung zu entsprechen. Vor und nach dem zu messenden
Verzögerungsfenster
sollten Ränder
ohne empfangenes Signal für
eine Änderung
der Zeitsteuerung gelassen werden. Dies stellt sicher, dass Vorwärts- und
Rückwärtsänderungen
in der Zeitsteuerung des empfangenen Signals erfasst werden. Im
Beispiel aus 3 wurden
Ränder 35, 36 zu
Beginn und am Ende des Verzögerungsfensters
gelassen.
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Die Änderungen der Zeitsteuerung
können im
Empfänger
durch Berechnen der Gesamtenergie des Signals über eine bestimmte Verzögerungsspreizung
beobachtet werden, die kleiner als das Messfenster ist. Die Energie
des Signals kann in einem Verzögerungsfenster
berechnet werden, das sich an mehreren verschiedenen Stellen im
Messfenster befindet. Das durch den Referenzcodegenerator 52 bestimmte
Messfenster sollte vorzugsweise derart positioniert sein, dass die
gesamte Verzögerungsspreizung
des Signals in der Mitte des Messfensters zentriert ist.
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Aktivierung
der Rake-Zweige
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Das Messergebnis der Impulsantwort
wird mit einem gegebenen Schwellenwertpegel verglichen, und diesen
Pegel überschreitende
Signalkomponenten können
im Empfänger
verwendet werden. Die gewünschten
Signalkomponenten können
jeweils mit ihrem eigenen Rake-Zweig empfangen, demoduliert und
vorteilhaft kombiniert werden. Die Aktivierung der Demodulation
geschieht durch das Informieren eines verfügbaren Rake-Zweigs über die
Codegeneratorphase, die der Signalkomponente entspricht.
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In der Empfängeranordnung in 5 wird dem Rake-Zweig die
gewünschte
Codephase als relative Differenz zur Phase des Referenzcodegenerators
mitgeteilt. Die Referenzcodegeneratoren 52, 58a, 58b sowohl
des Kanalschätzblocks 44 als
auch aller Rake-Zweige 46a, 46b befinden sich
in der erfindungsgemäßen Anordnung
an der gleichen Phase. Die relative Differenz betreffende Daten
können mittels
weniger Bits vom Kanalschätzblock
zu den Rake-Zweigen übertragen
werden, das heißt,
die Daten brauchen keine lange Übertragungszeit,
sondern können
schnell weitergeleitet werden, und es ist keine schnelle Busschnittstelle
für die Übertragung
erforderlich, sondern es reicht eine langsamere Verbindung 61.
Im Rake-Zweig wird der Codegenerator 57a, 57b zuerst
auf die gleiche Phase wie der Referenzcodegenerator eingestellt,
und es wird eine durch die relative Differenz bestimmte Anzahl von Schritten
unternommen, bis die korrekte Phase erhalten wird, und die Erfassung
und Überwachung
der gewünschten
Signalkomponente gestartet werden kann. Die Referenzphase wird in
den Rake-Zweigen daher
lediglich in Aktivierungssituationen gebraucht.
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In der Anordnung in 6, in der der Referenzcodegenerator 52 gemeinsam
genutzt wird, geschieht die Zuordnung der Rake-Zweige entsprechend
derart, dass die Phase des Referenzcodegenerators in den Codegenerator
geladen wird, und die Phase mit einer durch die relative Differenz
bestimmten Anzahl von Schritten abgelenkt wird. Anders als zuvor
sollten der Referenzcodegenerator 52 und die Codegeneratoren
mit einem schnellen Bus 62 verbunden sein, über den
die den Generatorzustand betreffenden Daten übertragen werden. Die die relative Differenz
betreffenden Daten können über eine
langsamere Leitung 61 wie zuvor übertragen werden.
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Die Struktur des Codegenerators ist
für den erfindungsgemäßen Empfänger unerheblich,
denn die Erfindung ist mit Codegeneratoren aller Typen anwendbar.
Ein Beispiel einer möglichen
Implementierung eines Codegenerators ist die vorstehend angeführte Schieberegisterstruktur,
mit der M Sequenzen erzeugt werden können, die allgemein als Spreizungscodes
verwendet werden. 7 zeigt
ein Blockschaltbild einer möglichen
Implementierung eines Codegenerators mittels eines Schieberegisters. Das
Schieberegister umfasst m Stufen 70 bis 73, die in
Reihe geschaltet sind, wobei ein modulo-2-Addierer 74a, 74b mit
den Ausgängen
einiger Stufen über Gewichtungskoeffizienten 78a, 78b verbunden
ist, und der Ausgang der Addierer zurück zu einem Eingang 75 geführt wird.
Alle Stufen 70 bis 73 werden gleichzeitig mittels
eines gemeinsamen Taktsignals 76 angesteuert. Immer wenn
ein Taktimpuls ankommt, kommt eine neue Binärzahl am Ausgang 77 an.
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Ist eine spezifische Phase eines
spezifischen Codes im Generator vom vorstehend beschriebenen Typ
einzustellen, müssen
die gewünschten
Werte in die Stufen 70 bis 73 kopiert werden.
Die Generatoren können
entweder mittels Software wie durch Lesen und Schreiben von Operationen
des Prozessors 54 oder mittels fester Verbindungen initialisiert
werden.
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Obwohl die Erfindung anhand bestimmter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben wurde,
ist ersichtlich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern
innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Patentansprüche auf
vielerlei Arten modifiziert werden kann.