DE69921207T2

DE69921207T2 - Mehrträger CDMA-Übertragungssystem mit Frequenz- und Raumdiversity

Info

Publication number: DE69921207T2
Application number: DE69921207T
Authority: DE
Inventors: Subramanian Ramesh New Providence Nallepilli
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1998-01-13
Filing date: 1999-01-05
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2019-01-06
Also published as: JPH11261462A; CA2256822A1; DE69921207D1; CN1285223C; CA2256822C; US6256290B1; EP0929161A3; CN1232353A; EP0929161A2; EP0929161B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein drahtlose Telekommunikation und insbesondere einen Mehrträger-CDMA-Sender (Code Division Multiple Access) mit Übertragungs-Diversity.
Stand der Technik
1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Teils eines typischen drahtlosen Telekommunikationssystems des Standes der Technik, das einen drahtlosen Telekommunikationsdienst für eine Anzahl drahtloser Endgeräte (z.B. drahtlose Endgeräte 101-1 bis 101-3) bereitstellt, die sich in einem geographischen Gebiet befinden. Das Kernstück eines typischen drahtlosen Telekommunikationssystems ist die drahtlose Vermittlungsstelle (WSC – Wireless Switching Center) 120, die möglicherweise auch als Mobilvermittlungsstelle (MSC – Mobile Switching Center) oder Mobiltelephonvermittlungsstelle (MTSO – Mobile Telephone Switching Office) bekannt ist. Typischerweise ist die Mobilvermittlungsstelle 120 mit mehreren Basisstationen (z.B. Basisstation 103-1 bis 103-5) verbunden, die in dem gesamten, vom System versorgten geographischen Bereich verteilt sind, und mit Orts- und Weitverkehrs-Fernsprech- und Datennetzen (z.B. Ortsamt 130, Ortsamt 139 und Fernamt 140). Die Mobilvermittlungsstelle 120 ist unter anderem für die Herstellung und Unterhaltung von Verbindungen zwischen drahtlosen Endgeräten und zwischen einem drahtlosen Endgerät und einem drahtgebundenen Endgerät, das über die Orts- und/oder Weitverkehrsnetze mit dem System verbunden ist, verantwortlich.
Der von einem drahtlosen Telekommunikationssystem versorgte geographische Bereich ist in eine Anzahl von Zellen genannten räumlich getrennten Bereichen einge teilt. Wie in 1 dargestellt ist jede Zelle schematisch durch ein Sechseck dargestellt, aber in der Praxis weist jede Zelle gewöhnlich eine unregelmäßige Form auf, die von der Topographie des durch das System versorgten Geländes abhängig ist. Typischerweise enthält jede Zelle eine Basisstation, die die Funkgeräte und Antennen umfaßt, die die Basisstation zum Kommunizieren mit den drahtlosen Endgeräten in dieser Zelle benutzt, und umfaßt auch die Übertragungseinrichtung, die die Basisstation zum Kommunizieren mit der Mobilvermittlungsstelle 120 benutzt.
Wenn beispielsweise das drahtlose Endgerät 101-1 mit dem drahtlosen Endgerät 101-2 zu kommunizieren wünscht, überträgt das drahtlose Endgerät 101-1 die gewünschten Informationen zur Basisstation 103-1, die die Informationen zur Mobilvermittlungsstelle 120 weiterleitet. Bei Empfang der Informationen und mit dem Wissen, daß sie für das drahtlose Endgerät 101-2 bestimmt sind, sendet die Mobilvermittlungsstelle 120 dann die Informationen zur Basisstation 103-1 zurück, die die Informationen über Funk zum drahtlosen Endgerät 101-2 weiterleitet.
Wenn die Basisstation 103-1 in der Lage ist, mit den drahtlosen Endgeräten 101-1 und 101-2 unter Verwendung von CDMA-Technik (Code-Division Multiple Access) zu kommunizieren, zeigt die 2 ein Blockschaltbild der herausragenden Komponenten, die von der Basisstation 103-1 zur Vorbereitung des Datenstroms von Symbolen zur Übertragung auf dem Abwärtskanal nach IS-95 verwendet werden. Die Basisstation 103-1 umfaßt typischerweise den Demultiplexer 201, eine Bank von c Abwärtskanal-Funkgeräten 203-1 bis 203-c, Summierer 205, Verstärker 207 und Sendeantenne 209, die wie dargestellt miteinander verbunden sind.
Vom Demultiplexer 201 wird auf wohlbekannte Weise ein gemultiplexter Datenstrom von Symbolen von der Mobilvermittlungsstelle 120 mit bis zu c Datenströmen empfangen, wobei jeder der einzelnen Datenströme für die Übertragung über einen eindeutigen Abwärtskanal zu einem drahtlosen Endgerät bestimmt ist. Vom Demultiplexer 201 werden die c Datenströme auf wohlbekannte Weise gedemultiplext und jeder einzelne Datenstrom zu einem von c Abwärtskanal-Funkgeräten 203-1 bis 203-c geleitet. Von jedem Abwärtskanal-Funkgerät wird der empfangene Datenstrom auf wohlbekannte Weise in ein 1,25-MHz-breites Abwärtskanalsignal gespreizt und dann der gespreizte Datenstrom ebenfalls auf wohlbekannte Weise auf einen Träger aufmoduliert. Wie im Stand der Technik wohlbekannt ist, kann jedes Abwärtskanal-Funkgerät den gespreizten Datenstrom auf ein beliebiges der zur Verwendung durch diese Basisstation zur Verfügung stehenden Trägersignale aufmoduliert werden. Die Ausgabe jedes der c Abwärtskanal-Funkgeräte 203-1 bis 203-c wird vom Summierer 205 summiert, vom Verstärker 207 verstärkt und von der Antenne 209 auf wohlbekannte Weise ausgestrahlt.
3 zeigt ein Blockschaltbild eines typischen IS-95-konformen Abwärtskanal-Funkgeräts des Standes der Technik. Das Abwärtskanal-Funkgerät 203-i umfaßt typischerweise folgendes: Faltungscodierer 301, Symbolwiederholer 303, Blockverschachteler 305, Multiplizierer 307, Langcodegenerator 309, Dezimator 311, Multiplizierer 315 und Modulator 317, die wie dargestellt miteinander verbunden sind.
Ein Nachteil bei einem IS-95-Abwärtskanal des Standes der Technik besteht darin, daß er eine ziemlich begrenzte Datenratenkapazität aufweist und daher der Bedarf nach einem CDMA-Abwärtskanal besteht, der einer größeren Datenrate fähig ist. Wie im Stand der Technik wohlbekannt ist, besteht ein Verfahren zum Erhöhen der Datenrate des CDMA-Abwärtskanals darin, seine Bandbreite auf 5 MHz oder 10 MHz oder mehr zu erweitern.
In US-A-5 654 764 ist ein System offenbart, bei dem Übertragungsdaten durch Spreizer über zwei durch Orthogonalcodegeneratoren erzeugte Orthogonalcodes gespreizt werden, die gespreizten Signale durch BPSK-Modulatoren einer binären Phasenmodulation mit einer gegebenen Trägerwelle unterworfen und dann von getrennten Antennen übertragen werden, die an unterschiedlichen räumlichen Stellen positioniert sind. So ist es möglich, ein Funkkommunikationsystem bereitzustellen, das fähig ist, Übertragungsdiversity selbst bei einer anfänglichen Übertragung zu realisieren, wo es noch keine Informationen bezüglich des Orts, der Richtung usw. einer Partnerstation gibt oder wo eine Basisstation Daten übertragen soll, die an alle einer Mehrzahl von Mobilstationen wie beispielsweise in Mobilkommunikationssystemen gerichtet sind.
In WO-A-97/49199 ist eine Sender-Diversitybaugruppe und ein zugehöriges Verfahren für einen Funksender offenbart. In Verbindung mit einem Funksender, um einen Teil desselben zu bilden, wird Signaldiversity erzeugt, um Mehrwegeschwund zu überwinden. Eine Mehrzahl von Antennen ist frei zur Ankupplung an Empfangsbursts eines Kommunikationssignals auswählbar, das zur Übertragung auf einen beliebigen von ausgewählten Trägern moduliert ist. Durch Ändern der Träger, auf denen die Bursts des Kommunikationssignals übertragen werden, und der räumlich getrennten Antennen, die zum Umwandeln der Bursts des Kommunikationssignals benutzt werden, wird sowohl Übertragungs-Raumdiversity als auch Frequenzdiversity erzeugt. Weiterhin wird Polarisationsdiversity durch Benutzung von doppelt polarisierten Antennen bereitgestellt.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß der Erfindung entsprechen den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Ausführungsformen entsprechen den abhängigen Ansprüchen.
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in der Lage, ein Breitband-CDMA-Abwärtskanalsignal ohne einige der mit Verfahren des Standes der Technik verbundenen Kosten und Einschränkungen zu übertragen. Insbesondere genießen einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung drei ausgeprägte Vorteile.
Als erstes sind einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in der Lage, ein Breitbandsignal (z.B. 5 MHz, 10 MHz usw.) mit hoher Datenrate zu einem entsprechend ausgelegten drahtlosen Breitband-CDMA-Endgerät zu übertragen und sind auch in der Lage, ein Schmalbandsignal (z.B. 1,25 MHz usw.) zu einem drahtlosen CDMA-Endgerät des Standes der Technik zu übertragen. Dies ist vorteilhaft, da es bedeutet, daß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung rückwärtskompatibel zu Millionen bestehender drahtloser CDMA-Endgeräte sind. Um dies zu erreichen, erzeugen einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen Breitband-Abwärtskanal aus zwei oder mehr frequenzgetrennten Teilkanälen. Vorteilhafterweise ist jeder Teilkanal ein Schmalbandsignal, das zu einem bestehenden Schmalbandstandard (z.B. IS-95) konform sein kann, aber nicht unbedingt ist.
Zweitens ermöglicht die Erzeugung eines Breitband-Abwärtskanals aus mehreren frequenzgetrennten Teilkanälen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, räumliche Sendediversity zu nutzen (d.h. mindestens einer der frequenzgetrennten Teilkanäle wird von einer Antenne übertragen, die sich in einigem Abstand von einer anderen Antenne befindet, die zur Übertragung der anderen Teilkanäle benutzt wird). Dies ist besonders vorteilhaft, da ein auf diese Weise aufgebauter Abwärtskanal robuster gegen Störung, Verzerrung und Schwund ist. Da weiterhin die jeweiligen Teilkanäle unterschiedliche Trägerfrequenzen benutzen und daher orthogonal sind, stören sie einander nicht. Dies steht im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem verzögerte Versionen des "gleichen" Signals von verschiedenen Antennen abgestrahlt werden und Selbststörung verursachen.
Drittens sind einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in der Lage, gleichzeitig im gleichen Frequenzspektrum zu bestehen, das bestehenden drahtlosen Schmalbandsystemen zugeteilt ist. Diese Eigenschaft, die auch als "Überlagerung" bezeichnet wird, ist vorteilhaft, da das System gleichzeitig Schmalbandendgeräte (z.B. IS-95 usw.) und Breitbandendgeräte ohne gegenseitige Störung unterstützen kann.
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt das Empfangen eines Datenstroms von Symbolen, der zu einem drahtlosen Endgerät zu übertragen ist; Verteilen von mindestens einem Teil des Datenstroms von Symbolen auf einen ersten abgeleiteten Datenstrom von Symbolen; Verteilen von mindestens einem Teil des Datenstroms von Symbolen auf einen zweiten abgeleiteten Datenstrom von Symbolen; Aufmodulieren des ersten abgeleiteten Datenstroms von Symbolen auf eine erste Trägerfrequenz zum Erzeugen eines ersten modulierten Trägers; Aufmodulieren des zweiten abgeleiteten Datenstroms von Symbolen auf eine zweite Trägerfrequenz, die sich von der ersten Trägerfrequenz unterscheidet, um einen zweiten modulierten Träger zu erzeugen; Abstrahlen des ersten modulierten Trägers von einer ersten Antenne und Abstrahlen des zweiten modulierten Trägers von einer zweiten Antenne, die von der ersten Antenne getrennt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein schematisches Diagramm eines drahtlosen Telekommunikationssystems des Standes der Technik.
2 zeigt ein Blockschaltbild der Abwärtskanalkomponenten in einer CDMA-Basisstation des Standes der Technik.
3 zeigt ein Blockschaltbild der herausragenden Komponenten eines CDMA-Abwärtskanal-Funkgeräts des Standes der Technik.
4 zeigt ein Blockschaltbild der Abwärtskanalkomponenten in einer CDMA-Basisstation gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt ein Blockschaltbild der herausragenden Komponenten eines CDMA-Abwärtskanal-Funkgeräts gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt ein Blockschaltbild der herausragenden Komponenten eines CDMA-Modulators gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt ein Blockschaltbild der herausragenden Komponenten einer Verstärkerstufe gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt ein Blockschaltbild einer Raum-Sendediversity-Antennengruppe gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt eine graphische Darstellung abgestrahlter Leistung als Funktion von Frequenz, mit dem Verhältnis der durch eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abgestrahlten Teilkanäle.
10 zeigt ein Blockschaltbild einer Doppel-Raum-Sendediversity-Antennengruppe, die bei der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann.
11 zeigt ein Blockschaltbild einer Dreifach-Raumsendediversity-Doppel-Raumempfangsdiversity-Antennengruppe, die bei der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann.
Ausführliche Beschreibung
4 zeigt ein Blockdiagramm der herausragenden Komponenten der Basisstation 400 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Erzeugung und Übertragung von c Abwärtskanälen zu (nicht gezeigten) c drahtlosen Endgeräten.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform wird ein gemultiplexter Datenstrom von Symbolen von einer (nicht dargestellten) drahtlosen Vermittlungsstelle mit c Datenströmen von Symbolen vorteilhafterweise auf wohlbekannte Weise von dem Multiplexer 401 empfangen. Vorteilhafterweise ist jeder der c Datenströme für die Übertragung über einen eindeutigen Abwärtskanal zu einem eindeutigen der (nicht gezeigten) c drahtlosen Endgeräte auf wohlbekannte Weise bestimmt. Gemäß der beispielhaften Ausführungsform werden vom Demultiplexer 401 die c Datenströme gedemultiplext und jeder Datenstrom auf wohlbekannte Weise zu einem von c Abwärtskanal-Funkgeräten 403-1 bis 403-c geleitet.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform ist jedes der c Abwärtskanal-Funkgeräte 403-1 bis 403-c in der Lage, im (1) IS-95-Kompatibilitätsmodus oder als Alternative (2) einem Breitbandmodus, der nicht IS-95-kompatibel ist, zu arbeiten. Wenn sich ein Abwärtskanal-Funkgerät im IS-95-Kompatibilitätsmodus befindet, erzeugt es ein IS-95-konformes, 1,25-MHz-breites Abwärtskanalsignal, das durch ein IS-95-konformes drahtloses Endgerät des Standes der Technik empfangen werden kann. Wenn sich demgegenüber das Abwärtskanal-Funkgerät im Breit bandmodus befindet, erzeugt es einen Abwärtskanal, der k 1,25-MHz-breite Teilkanäle auf unterschiedlichen Trägerfrequenzen umfaßt, wie ausführlicher unten beschrieben wird. Dem Fachmann wird klar sein, wie Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung herzustellen und zu benutzen sind, bei denen ein oder mehrere der c Abwärtskanal-Funkgeräte 403-1 bis 403-c in der Lage ist, in der anderen Betriebsart zu arbeiten (z.B. TDMA, GSM, IS-41, TD/CDMA usw.).
Für Lehrzwecke ist jedes Abwärtskanal-Funkgerät in der Lage, in nur zwei Betriebsarten zu arbeiten, einem Schmalbandmodus (z.B. IS-95-Kompatibilitätsmodus usw.) und einem Breitbandmodus. Dem Fachmann wird jedoch klar sein, wie Abwärtskanal-Funkgeräte gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen und zu benutzen sind, die in der Lage sind, in einem oder mehreren Breitbandmodi oder einem oder mehreren Schmalbandmodi oder in einer Kombination der beiden zu arbeiten. Weiterhin wird es dem Fachmann klar sein, daß jedes Abwärtskanal-Funkgerät in der Lage ist, unter Softwaresteuerung ohne Änderungen der Hardware und Verbindungsweise zwischen Betriebsarten umzuschalten.
Von jedem Abwärtskanal-Funkgerät 403-1 bis 403-c wird vorteilhafterweise ein eindeutiger Datenstrom von Symbolen vom Demultiplexer 401 empfangen und der Datenstrom codiert und auf eine oder mehrere von k unterschiedlichen Trägerfrequenzen aufmoduliert. Die herausragenden Komponenten eines Abwärtskanal-Funkgeräts gemäß der beispielhaften Ausführungsform sind in 5 dargestellt.
5 zeigt ein Blockdiagramm der herausragenden Komponenten des Abwärtskanal-Funkgeräts 403-i gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Abwärtskanal-Funkgerät 403-i ist in der Lage, im (1) IS-95-Kompatibilitätsmodus oder (2) einem nicht-IS-95-kompatiblen Breitbandmodus zu arbeiten. Wenn sich die beispielhafte Ausführungsform im IS-95-Kompatibilitätsmodus befindet, erzeugt die beispielhafte Ausführungsform ein IS-95-konformes, 1,25-MHz-breites Abwärtskanalsignal, das von einem IS-95-konformen drahtlosen Endgerät des Standes der Technik empfangen werden kann. Wenn demgegenüber sich die beispielhafte Ausführungsform im Breitbandmodus befindet, erzeugt und überträgt die beispielhafte Ausführungsform einen Abwärtskanal, der k 1,25-MHz-breite Signale auf unterschiedlichen Trägerfrequenzen umfaßt.
Das Abwärtskanal-Funkgerät 403-i umfaßt vorteilhafterweise folgendes: Faltungscodierer 501, Symbolwiederholer 503, Blockverschachteler 505, Multiplizierer 507, Langcodegenerator 509, Dezimator 511, Kommuntator 513, Multiplizierer 515-1 bis 515-k und Modulatoren 517-1 bis 517-k, die wie dargestellt miteinander verbunden sind.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorteilhafterweise ein Datenstrom von Symbolen auf wohlbekannte Weise vom Demultiplexer 401 empfangen. Vom Faltungscodierer 501 wird der Datenstrom von Symbolen auf wohlbekannte Weise zur Fehlersicherung codiert. Wenn sich die beispielhafte Ausführungsform im IS-95-Kompatibilitätsmodus befindet, codiert der Faltungscodierer 501 den Datenstrom von Symbolen vorteilhafterweise auf wohlbekannte Weise gemäß der IS-95-Spezifikation. Wenn sich die beispielhafte Ausführungsform nicht im IS-95-Kompatibilitätsmodus befindet, wird es dem Fachmann klar sein, wie eine zweckentsprechende Menge von Parametern für den Faltungscodierer 501 auszuwählen ist.
Der Datenstrom von Symbolen vom Faltungscodierer 501 wird vom Symbolwiederholer 503 empfangen, der die Symbole im Datenstrom auf wohlbekannte Weise wiederholt, um eine nominelle Symbolrate bereitzustellen. Wenn sich die beispielhafte Ausführungsform im IS-95- Kompatibilitätsmodus befindet, wiederholt der Symbolwiederholer 503 vorteilhafterweise die Symbole im Datenstrom gemäß der IS-95-Spezifikation, wenn sich die beispielhafte Ausführungsform nicht im IS-95-Kompatibilitätsmodus befindet und Simulcasting gewünscht wird, wiederholt der Symbolwiederholer 503 vorteilhafterweise jedes Symbol N-mal nacheinander, wobei N die Anzahl von Trägersignalen in dem durch die beispielhafte Ausführungsform übertragenen Mehrträger-Abwärtskanalsignal ist. Wenn sich die beispielhafte Ausführungsform nicht im IS-95-Kompatibilitätsmodus befindet und Simulcasting nicht gewünscht ist, wird es dem Fachmann klar sein, wie eine zweckentsprechende Menge von Parametern für den Symbolwiederholer 503 auszuwählen ist.
Der Datenstrom von Symbolen vom Symbolwiederholer 503 wird vorteilhafterweise vom Blockverschachteler 505 empfangen, der die Symbole auf wohlbekannte Weise verschachtelt. Wenn sich die beispielhafte Ausführungsform im IS-95-Kompatibilitätsmodus befindet, verschachtelt der Blockverschachteler 505 vorteilhafterweise die Symbole gemäß der IS-95-Spezifikation. Wenn sich die beispielhafte Ausführungsform nicht im IS-95-Kompatibilitätsmodus befindet und Simulcasting gewünscht ist, werden die Parameter für den Blockverschachteler 505 und Kommutator 513 vorteilhafterweise so koordiniert, daß alle aus dem Kommutator 513 austretenden Datenströme identisch sind. Wenn sich die beispielhafte Ausführungsform nicht im IS-95-Kompatibilitätsmodus befindet und Simulcasting nicht gewünscht ist, wird es dem Fachmann klar sein, wie eine zweckentsprechende Menge von Parametern für den Blockverschachteler 505 auszuwählen ist.
Vom Langcodegenerator 507 wird vorteilhafterweise ein Langcode genanntes Pseudozufallssignal auf wohlbekannte Weise erzeugt, das die Grundlage für ein Signal ist, das zur Verschlüsselung des aus dem Blockverschachteler 505 austretenden Datenstroms von Symbolen benutzt wird.
Wenn sich die beispielhafte Ausführungsform im IS-95-Kompatibilitätsmodus befindet, erzeugt der Langcodegenerator 507 vorteilhafterweise den Langcode gemäß der IS-95-Spezifikation. Wenn sich die beispielhafte Ausführungsform nicht im IS-95-Kompatibilitätsmodus befindet, wird es dem Fachmann klar sein, wie eine zutreffende Menge von Parametern für den Langcodegenerator 507 auszuwählen ist.
Der Langcode vom Langcodegenerator 507 wird vorteilhafterweise vom Dezimator 511 empfangen, der den Langcode auf wohlbekannte Weise dezimiert. Wenn sich die beispielhafte Ausführungsform im IS-95-Kompatibilitätsmodus befindet, erzeugt der Dezimator 511 vorteilhafterweise den Langcode auf wohlbekannte Weise gemäß der IS-95-Spezifikation. Wenn sich die beispielhafte Ausführungsform nicht im IS-95-Kompatibilitätsmodus befindet, wird es dem Fachmann klar sein, wie eine zweckentsprechende Menge von Parametern für den Langcodedezimator 511 auszuwählen ist.
Der Datenstrom von Symbolen vom Blockverschachteler 505 wird vorteilhafterweise durch den dezimierten Langcode vom Dezimator 511 auf wohlbekannte Weise vom Multiplizierer 507 multipliziert, um den Datenstrom von Symbolen zu verschlüsseln. Dem Fachmann wird klar sein, wie der Multiplizierer 507 herzustellen und zu benutzen ist.
Der verschlüsselte Datenstrom von Symbolen vom Multiplizierer 507 wird vom Kommutator 513 empfangen, der jedes Symbol im Datenstrom auf einen oder mehrere von N abgeleiteten Datenströmen von Symbolen verteilt. Jeder abgeleitete Datenstrom ist ein Teilkanal eines Breitband-Abwärtskanals gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Vorteilhafterweise ist jeder der N abgeleiteten Datenströme von Symbolen eindeutig einer anderen Sende trägerfrequenz zugeordnet. Gemäß der beispielhaften Ausführungsform wird der abgeleitete Datenstrom k, für k = 1 bis N, vorteilhafterweise vom Multiplizierer 515-k, Modulator 517-k und Verstärker 519-k verarbeitet, der den abgeleiteten Datenstrom k auf die Trägerfrequenz k aufmoduliert. Obwohl die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Kommutator 513 als bis zu drei abgeleitete Datenströme erzeugend darstellt, wird es dem Fachmann klar sein, wie Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung herzustellen und zu benutzen sind, die N ≥ 1 abgeleitete Datenströme umfassen.
Wenn sich die beispielhafte Ausführungsform im IS-95-Kompatibilitätsmodus befindet, leitet der Kommutator 513 alle Symbole im empfangenen Datenstrom von Symbolen zu nur einem abgeleiteten Datenstrom von Symbolen, der einer Trägerfrequenz zugeordnet ist. Wenn sich die beispielhafte Ausführungsform nicht im IS-95-Kompatibilitätsmodus befindet und Simulcasting gewünscht ist, werden die Parameter des Symbolwiederholers 503, Blockverschachtelers 505 und Kommutators 513 so ausgewählt, daß alle k, aus dem Kommutator 513 austretenden abgeleiteten Datenströme identisch sind. Wenn sich die beispielhafte Ausführungsform nicht im IS-95-Kompatibilitätsmodus befindet und Simulcasting nicht gewünscht wird, verteilt der Kommutator 513 als Alternative jedes Symbol im empfangenen Datenstrom von Symbolen vorteilhafterweise zyklisch an jeden abgeleiteten Datenstrom.
Jeder Multiplizierer 515-1 bis 515-k multipliziert die Symbole im abgeleiteten Datenstrom k vorteilhafterweise jeweils mit einem orthogonalen Code (z.B. Walsh-Code usw.) auf wohlbekannte Weise, der dem drahtlosen Endgerät, an das der abgeleitete Datenstrom k gerichtet ist, ermöglicht, den abgeleiteten Datenstrom k von anderen Signalen zu unterscheiden. Vorteilhafterweise wird jeder abgeleitete Datenstrom k mit dem gleichen orthogonalen Code multipliziert, der dem drahtlosen Endgerät zugeordnet ist, an das der Abwärtskanal gerichtet ist.
Jeder Modulator 517-1 bis 517-k spreizt den abgeleiteten Datenstrom k vorteilhafterweise und moduliert den Datenstrom jeweils unter Verwendung von Quadraturphasenumtastung (QPSK – quadrature phase-shift keying) auf wohlbekannte Weise auf die Trägerfrequenz k auf und gibt das Signal an den Summierer 701-i der Verstärkerstufe 405 aus, die in der 7 dargestellt ist. 6 zeigt ein Blockschaltbild der herausragenden Komponenten des Modulators 517-i, für i = 1 bis k, gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der abgeleitete Datenstrom i tritt in den Modulator 517-i ein und wird vorteilhafterweise durch zwei Kanäle verarbeitet. Der I- bzw. gleichphasige Kanal umfaßt den Multiplizierer 601, das Basisbandfilter 603 und den Multiplizierer 605 und der Q- bzw. quadraturphasige Kanal umfaßt den Multiplizierer 602, das Basisbandfilter 604 und den Multiplizierer 606. Die Ausgabe des Multiplizierers 605 und des Multiplizierers 606 werden vom Summierer 607 summiert und die Summe wird zum Summierer 701-i weitergeleitet. Der Multiplizierer 601 multipliziert oder "spreizt" den Datenstrom i vorteilhafterweise mit einer gleichphasigen Pseudozufallsfolge, die dem drahtlosen Endgerät zugeordnet ist, an das der Abwärtskanal gerichtet ist, und der Multiplizierer 602 spreizt den Datenstrom i mit einer quadraturphasigen Pseudozufallsfolge, die ebenfalls dem drahtlosen Endgerät zugeordnet ist, auf wohlbekannte Weise.
Das Basisbandfilter 603 und das Basisbandfilter 604 sind vorteilhafterweise Tiefpaßfilter mit einer Grenzfrequenz gleich der Breite eines Schmalbandsignals gemäß der beispielhaften Ausführungsform, die 1,25 MHz beträgt.
Der Multiplizierer 605 multipliziert die Ausgabe des Basisbandfilters 603 vorteilhafterweise mit einem gleichphasigen Träger, dessen Frequenz θ_i ist und der Multiplizierer 606 multipliziert die Ausgabe des Basisbandfilters 604 mit einem quadraturphasigen Träger, dessen Frequenz ebenfalls θ_i ist. Dem Fachmann wird klar sein, wie der Modulator 517-i herzustellen ist.
Bezug nehmend auf 4 wird jeder der k modulierten Träger von jedem der c Abwärtskanal-Funkgeräte von der in 7 dargestellten Verstärkerstufe 405 trägerweise verstärkt. 7 zeigt die herausragenden Komponenten der Verstärkerstufe 405, die vorteilhafterweise folgendes umfaßt: k Summierer 701-1 bis 701-k und k Verstärker 703-1 bis 703-k. Vorteilhafterweise empfängt der Summierer 701-i, für i = 1 bis k, einen modulierten Träger auf Frequenz i von allen c Abwärtskanal-Funkgeräten 403-1 bis 403-c, so daß alle Träger der gleichen Frequenz zusammensummiert werden und von den anderen Trägerfrequenzen getrennt werden. Die Ausgabe des Summierers 701-i wird zum Verstärker 703-1, für i = 1 bis k, weitergeleitet. Der Verstärker 703-i verstärkt das zusammengesetzte Signal vorteilhafterweise auf wohlbekannte Weise und gibt das verstärkte Signal an die Antennengruppe 407 aus.
8 zeigt die herausragenden Komponenten der Antennengruppe 407, die einmalig alle Signale auf Trägerfrequenz θ_i auf einer von k Antennen 801-1 bis 801-k überträgt, um k-wertige Sendediversität zu erzielen. Vorteilhafterweise sind die Antennen 801-1 bis 801-k jeweils um mindestens eine Wellenlänge der höchsten Trägerfrequenz θ_i beabstandet.
Wenn sich das Abwärtskanal-Funkgerät 403-i im IS-95-konformen Modus befindet, wird nur ein abgeleiteter Datenstrom erzeugt und nur ein Signal für diesen Abwärtskanal wird von einer Antenne in der Antennengruppe 407 übertragen. Wenn sich demgegenüber das Abwärtskanal-Funkgerät 403-i nicht im IS-95-konformen Modus befindet und sich im Breitbandmodus befindet, werden zwei oder mehr abgeleitete Datenströme für diesen Abwärtskanal erzeugt und jeder abgeleitete Datenstrom wird auf eine andere Trägerfrequenz aufmoduliert und vorteilhafterweise von unterschiedlichen Antennen in der Antennengruppe 407 übertragen.
Durch Übertragen jedes abgeleiteten Datenstroms auf einer anderen Trägerfrequenz und von einer anderen Sendeantenne erreicht die beispielhafte Ausführungsform Frequenz- und Raum-Diversity im Abwärtskanal, was den spektralen Wirkungsgrad und die Gesamt-Verkehrskapazität der Basisstation 400 bedeutend erhöht.
Weiterhin ermöglicht die beispielhafte Ausführungsform das Überlagern von Schmalbandkanälen mit einem Breitbandkanal, und daß die Breitbandkanäle rückwärtskompatibel zu den Schmalbandkanälen sind. Man betrachte beispielsweise die Lage, bei der die Basisstation 400 zwei Datenströme zu zwei drahtlosen Endgeräten übertragen muß und der erste Datenstrom IS-95-konform und der zweite Breitband (d.h. nicht IS-95-konform) sein soll. Für den IS-95-konformen Datenstrom wird nur ein abgeleiteter Datenstrom erzeugt, dieser Datenstrom auf nur eine Trägerfrequenz θ_i aufmoduliert und von einer der Antennen 801-1 bis 801-k abgestrahlt. Demgegenüber werden für den Breitbanddatenstrom zwei weitere abgeleitete Datenströme erzeugt, jeder abgeleitete Datenstrom auf eine andere Trägerfrequenz aufmoduliert und jeder abgeleitete Datenstrom von einer anderen der Antennen 801-1 bis 801-k abgestrahlt.
9 zeigt eine graphische Darstellung von Signalstärke als Funktion der Frequenz für den Abwärtskanal gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es versteht sich, daß gemäß der beispielhaften Ausführungsform eine einzige Trägerfrequenz wie beispielsweise θ₂ einen oder mehrere IS-95-konforme Schmalband-Abwärtskanäle oder einen Teil von einem oder mehreren Breitband-Abwärtskanälen oder eine Kombination der beiden führen kann.
10 zeigt ein Blockschaltbild einer alternativen Ausführungsform der Antennengruppe 407 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der es in der Antennengruppe 407 weniger Antennen gibt, als Trägerfrequenzen von der Basisstation 400 übertragen werden. In diesem Fall werden die k Trägerfrequenzen so gleichmäßig wie möglich unter den verfügbaren Antennen verteilt, um so viel Raumdiversity wie möglich zu erreichen. Weiterhin ist vorteilhafterweise kein Breitbandsignal aus Teilkanälen aufgebaut, die alle von derselben Antenne abgestrahlt werden. Insbesondere zeigt die 10 eine Ausführungsform der Antennengruppe 407, bei der es k = 3 Trägerfrequenzen gibt, die auf nur zwei Antennen zu übertragen sind.
11 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren alternativen Ausführungsform der Antennengruppe 407 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der einige der Antennen, die Antennen 1100-1 bis 1100-k, für sowohl Raum-Sendediversity als auch Raum-Empfangsdiversity benutzt werden. In diesem Fall werden, wenn k = 2, die Duplexer 1101-1 und 1101-2 auf wohlbekannte Weise zum Abtrennen der Empfangssignale Rx₁ und Rx₂ von den Sendesignalen benutzt. Weiterhin wird es dem Fachmann klar sein, die Ausführungsformen der Antennengruppe 407 in der 10 mit der Antennengruppe in der 11 zu kombinieren, um sowohl Raum-Sendediversity als auch Raum-Empfangsdiversity auf zwei Antennen zu ermöglichen.
Es versteht sich, daß die oben beschriebenen Ausführungsformen nur beispielhaft für die Erfindung sind und daß vom Fachmann viele Variationen ausgearbeitet werden können, ohne aus dem Rahmen der Erfindung zu weichen. Solche Variationen sollen daher in dem Umfang der nachfolgenden Ansprüche enthalten sein.

Claims

Vorrichtung mit folgendem: einem Kommutator (513) zum Empfangen eines Datenstroms von Symbolen, der zu einem drahtlosen Endgerät zu übertragen ist, zum Verteilen von mindestens einem Teil des Datenstroms von Symbolen zu einem ersten abgeleiteten Datenstrom von Symbolen und von mindestens einem Teil des Datenstroms von Symbolen -zu einem zweiten abgeleiteten Datenstrom von Symbolen; einem ersten Modulator (517-1) zum Aufmodulieren des ersten abgeleiteten Datenstroms von Symbolen auf eine erste Trägerfrequenz zum Erzeugen eines ersten modulierten Trägers; einem zweiten Modulator (517-2) zum Aufmodulieren des zweiten abgeleiteten Datenstroms von Symbolen auf eine zweite Trägerfrequenz, die sich von der ersten Trägerfrequenz unterscheidet, um einen zweiten modulierten Träger zu erzeugen; einer ersten Antenne (801-1) zum Abstrahlen des ersten modulierten Trägers; und einer zweiten Antenne (801-2) zum Abstrahlen des zweiten modulierten Trägers; gekennzeichnet durch Mittel zum Umschalten der Vorrichtung zwischen einem Schmalbandmodus, in dem der erste modulierte Träger nicht von der ersten Antenne abgestrahlt. wird und der zweite modulierte Träger von der zweiten Antenne abgestrahlt wird, und einem Breitbandmodus, in dem der erste modulierte Träger von der ersten Antenne abgestrahlt wird und der zweite modulierte Träger von der zweiten Antenne abgestrahlt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Datenstrom von Symbolen ein Direktsequenz-Spreizspektrumsignal ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin mit folgendem: einem ersten Multiplizierer (515-1) zum Modulieren des ersten abgeleiteten Datenstroms von Symbolen mit einem Code, der einer von einer Menge von orthogonalen Codes ist; und einem zweiten Multiplizierer (515-2) zum Modulieren des zweiten abgeleiteten Datenstroms von Symbolen mit diesem Code.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste abgeleitete Strom von Symbolen mit dem zweiten abgeleiteten Strom von Symbolen identisch ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kommutator jedes zweite Symbol in dem Datenstrom von Symbolen zyklisch auf den ersten abgeleiteten Datenstrom von Symbolen und den zweiten abgeleiteten Datenstrom von Symbolen verteilt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kommutator auch mindestens einen Teil des Datenstroms von Symbolen auf einen dritten abgeleiteten Datenstrom von Symbolen verteilt, und weiterhin mit folgendem: einem dritten Modulator (517-K) zum Aufmodulieren des dritten abgeleiteten Datenstroms von Symbolen auf eine dritte Trägerfrequenz, die sich von der ersten Trägerfrequenz und der zweiten Trägerfrequenz unterscheidet, um einen dritten modulierten Träger zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, weiterhin mit folgendem: einer dritten Antenne zum Abstrahlen des dritten modulierten Trägers.
Verfahren zum Betreiben eines Funkgeräts, mit folgenden Schritten: Empfangen eines Datenstroms von Symbolen, der zu einem drahtlosen Endgerät zu übertragen ist; Verteilen von mindestens einem Teil des Datenstroms von Symbolen auf einen ersten abgeleiteten Datenstrom von Symbolen; Verteilen von mindestens einem Teil des Datenstroms von Symbolen auf einen zweiten abgeleiteten Datenstrom von Symbolen; Aufmodulieren des ersten abgeleiteten Datenstroms von Symbolen auf eine erste Trägerfrequenz zum Erzeugen eines ersten modulierten Trägers; und Aufmodulieren des zweiten abgeleiteten Datenstroms von Symbolen auf eine zweite Trägerfrequenz, die sich von der ersten Trägerfrequenz unterscheidet, um einen zweiten modulierten Träger zu erzeugen; gekennzeichnet durch Abstrahlen des ersten modulierten Trägers von einer ersten Antenne nur dann, wenn sich das Funkgerät in einem Breitbandmodus befindet; und Abstrahlen des zweiten modulierten Trägers von einer zweiten Antenne, die von der ersten Antenne getrennt ist, wenn sich das Funkgerät in einem Breitbandmodus befindet und wenn sich das Funkgerät in einem Schmalbandmodus befindet.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Datenstrom von Symbolen ein Direktsequenz-Spreizspektrumsignal ist.
Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin mit folgenden Schritten: Modulieren des ersten abgeleiteten Datenstroms von Symbolen mit einem Code, der einer von einer Menge von orthogonalen Codes ist; und Modulieren des zweiten abgeleiteten Datenstroms von Symbolen mit diesem Code.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der erste abgeleitete Strom von Symbolen mit dem zweiten abgeleiteten Strom von Symbolen identisch ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Schritte des Verteilens das zyklische Verteilen jedes zweiten Symbols in dem Datenstrom von Symbolen auf den ersten abgeleiteten Datenstrom von Symbolen und den zweiten abgeleiteten Datenstrom von Symbolen umfassen.
Verfahren nach Anspruch 8, mit folgenden Schritten: Verteilen von mindestens einem Teil des Datenstroms von Symbolen auf einen dritten abgeleiteten Datenstrom von Symbolen und Aufmodulieren des dritten abgeleiteten Datenstroms von Symbolen auf eine dritte Trägerfrequenz, die sich von der ersten Trägerfrequenz und der zweiten Trägerfrequenz unterscheidet, um einen dritten modulierten Träger zu erzeugen.