ES2391654T3

ES2391654T3 - Transmisión de una pluralidad de canales para un sistema de telecomunicación CDMA

Info

Publication number: ES2391654T3
Application number: ES07006093T
Authority: ES
Inventors: Joseph P. Odenwalder; Franklin P. Antonio; Edward G. Tiedemann, Jr.; Yu-Cheun Jou
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1997-01-15
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2017-12-19
Also published as: ES2290972T3; ES2431796T3; DK2288062T3; ZA9879B; PL334633A1; HK1108980A1; KR20000070197A; WO1998032263A3; TR199901657T2; PT2106033E; ES2433592T3; DE69737974D1; DK2106033T3; US20030108088A1; PT2288062E; IL130747A; EP2106033B1; EP2106033A2; IL130747A0; US6501787B1

Abstract

Un aparato para transmitir una pluralidad de canales usando un procesamiento de radiofrecuencia de accesomúltiple por diferencia de código, comprendiendo el aparato:un generador de códigos para generar un conjunto de códigos ortogonales;primeros medios de procesamiento de señal para modular un primer conjunto de canales (90) usando elconjunto de códigos ortogonales para producir un primer conjunto de canales modulados que sonortogonales entre sí en una primera trayectoria de modulación; ysegundos medios de procesamiento de señal para modular un segundo conjunto de canales (92) usando elconjunto de códigos ortogonales para producir un segundo conjunto de canales modulados que sonortogonales entre sí en una segunda trayectoria de modulación; en el que dicha primera trayectoria demodulación está modulada en una primera portadora y dicha segunda trayectoria de modulación estámodulada en una segunda portadora que es ortogonal a dicha primera portadora; en el que los segundosmedios están dispuestos para usar códigos de longitud diferente entre el conjunto de códigos ortogonalespara modular los canales del segundo conjunto de canales (92), en el que la longitud de los códigosusados para canales de alta velocidad en el segundo conjunto de canales es más corta que la longitud delos códigos usados para canales de velocidad media en el segundo conjunto de canales, manteniendo almismo tiempo la ortogonalidad de canal en el segundo conjunto de canales modulados (92) eliminando,basándose en la longitud de los códigos usados para canales de alta velocidad, un número de códigos delconjunto de códigos ortogonales disponibles para modular canales de velocidad media en el segundoconjunto de canales.

Description

Transmisión de una pluralidad de canales para un sistema de telecomunicación CDMA.

Antecedentes de la invención

I. Campo de la invención

La presente invención se refiere a telecomunicaciones inalámbricas. Más particularmente, la presente invención se refiere a un procedimiento novedoso y mejorado para implementar una interfaz aérea de alta tasa de transmisión.

II. Descripción de la técnica relacionada

La norma IS-95 de la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones (TIA) y sus derivadas como la IS-93A y la ANSI J-STD-008 (denominadas conjuntamente en el presente documento como IS-95), definen una interfaz aérea adecuada para implementar un sistema de telefonía celular digital con un ancho de banda eficaz. Para este cometido, la norma IS-95 proporciona un procedimiento para establecer múltiples canales de tráfico de radiofrecuencia (RF), teniendo cada uno una tasa de transmisión de datos de hasta 14,4 kilobits por segundo. Los canales de tráfico pueden utilizarse para efectuar telefonía de voz o para efectuar comunicaciones de datos digitales incluyendo transferencia de pequeños ficheros, correo electrónico y fax.

Aunque una tasa de transmisión de 14,4 kilobits por segundo es adecuada para esos tipos de aplicaciones de tasa de transmisión de datos más baja, la creciente popularidad de aplicaciones de mayor cantidad de datos, tales como Internet y la videoconferencia, ha provocado una demanda de tasas de transmisión de datos superiores. Para satisfacer esta nueva demanda, la presente invención está dirigida a proporcionar una interfaz aérea que soporte tasas de transmisión más altas.

La figura 1, ilustra un sistema de telefonía celular sumamente simplificado, configurado de una manera compatible con la utilización de la norma IS-95. En funcionamiento, las llamadas telefónicas y otras comunicaciones se efectúan intercambiando datos entre unidades 10 de abonado y estaciones 12 base utilizando señales de RF. Las comunicaciones se efectúan además desde estaciones 12 base a través de controladores 14 de estaciones base (BSC) y un centro 16 de conmutación móvil (MSC), hasta o bien una red 18 telefónica pública conmutada (PSTN) o bien hasta otra unidad 10 de abonado. Los BSC 14 y el MSC 16 proporcionan normalmente funcionalidad de control de movilidad, procesamiento de llamadas y encaminamiento de llamadas.

En un sistema que cumple la norma IS-95, las señales de RF intercambiadas entre las unidades 10 de abonado y las estaciones 12 base se procesan según técnicas de procesamiento de señales de acceso múltiple por división de código (CDMA). La utilización de técnicas de procesamiento de señales CDMA permite que las estaciones 12 base adyacentes utilicen el mismo ancho de banda de RF que, cuando se combina con la utilización de control de potencia de transmisión, hace que un sistema IS-95 tenga un ancho de banda más eficaz que otros sistemas de telefonía celular.

El procesamiento CDMA se considera una tecnología de “espectro ensanchado” porque la señal CDMA se ensancha sobre una cantidad más amplia de ancho de banda de RF que se utiliza generalmente para sistemas de espectro no ensanchado. El ancho de banda de ensanchamiento para un sistema IS-95 es de 1,2288 MHz. Un sistema de telecomunicaciones inalámbrico digital basado en CDMA configurado sustancialmente según la utilización de la norma IS-95 se describe en la patente estadounidense 5.103.450 titulada “SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”, transferida al cesionario de la presente invención.

Se anticipa que la demanda de tasas de transmisión más altas será mayor para el enlace directo que para el enlace inverso ya que se espera que un usuario típico reciba más datos que los que genera. La señal de enlace directo es la señal de RF transmitida desde una estación 12 base hasta una o más unidades 10 de abonado. La señal de enlace inverso es la señal de RF transmitida desde una unidad 10 de abonado hasta una estación 12 base.

La figura 2 ilustra el procesamiento de señales asociado al canal de tráfico de enlace directo IS-95, que es una parte de la señal de enlace directo IS-95. El canal de tráfico de enlace directo se utiliza para la transmisión de datos de usuario desde una estación 12 base hasta una unidad 10 de abonado particular. Durante el funcionamiento normal, la estación 12 base genera múltiples canales de tráfico de enlace directo, utilizándose cada uno para la comunicación con una unidad 10 de abonado particular. Adicionalmente, la estación 12 base genera diversos canales de control incluyendo un canal piloto, un canal de sincronización y un canal de radiomensajería. La señal de enlace directo es la suma de los canales de tráfico y los canales de control.

Tal como se muestra en la figura 2, los datos de usuario se introducen en el nodo 30 y se procesan en bloques de 20 milisegundos (ms) denominados tramas. La cantidad de datos en cada trama puede ser uno de cuatro valores siendo cada valor más bajo aproximadamente la mitad del siguiente valor más alto. Además, pueden utilizarse dos posibles conjuntos de tamaños de trama, que se denominan conjunto de tasa de transmisión uno y conjunto de tasa de transmisión dos.

Para el conjunto de tasa de transmisión dos, la cantidad de datos contenida en la trama más larga, o “tasa de transmisión completa” corresponde a una tasa de transmisión de 13,35 kilobits por segundo. Para el conjunto de tasa de transmisión uno, la cantidad de datos contenida en la trama de tasa de transmisión completa corresponde a una tasa de transmisión de 8,6 kilobits por segundo. Las tramas de tamaños más pequeños se denominan tramas de media tasa de transmisión, un cuarto de tasa de transmisión y un octavo de tasa de transmisión. Las diversas tramas de datos se utilizan para ajustar los cambios de la actividad de voz que se experimentan durante una conversación normal.

El generador 36 CRC añade datos CRC con la cantidad de datos CRC generados dependiendo del tamaño de trama y el conjunto de tasa de transmisión. El generador 40 de bytes de cola añade ocho bits de cola de estado lógico conocido a cada trama para ayudar durante el proceso de descodificación. Para tramas de tasa de transmisión completa, el número de bits de cola y bits CRC lleva la tasa de transmisión hasta 9,6 y 14,4 kilobits por segundo para el conjunto de tasa de transmisión uno y el conjunto de tasa de transmisión dos.

Los datos del generador 40 de bytes de cola se codifican de manera convolucional por el codificador 42 para generar símbolos 44 de código. Se realiza codificación a ½ de la tasa de transmisión con longitud 9 de limitación (K).

El eliminador 48 selectivo elimina 2 de cada 6 símbolos de código para las tramas del conjunto de tasa de transmisión dos, lo que reduce eficazmente la codificación realizada a 2/3 de la tasa de transmisión. Por tanto, en la salida del eliminador 48 selectivo, los símbolos de código se generan a 19,2 kilosímbolos por segundo (Ksps) para las tramas tanto del conjunto de tasa de transmisión uno como del conjunto de tasa de transmisión dos.

El dispositivo 50 de entrelazado de bloques realiza el entrelazado de bloques en cada trama y los símbolos de código entrelazados se modulan con un código de canal Walsh del generador 54 de código Walsh que genera sesenta y cuatro símbolos Walsh para cada símbolo de código. Se selecciona un código Wi de canal Walsh de un conjunto de sesenta y cuatro códigos de canal Walsh y se utiliza normalmente durante la duración de una interfaz entre una unidad 10 de abonado particular y una estación 12 base.

Después, se duplican los símbolos Walsh y se modula una copia con un código (PNI) de ensanchamiento PN en fase del generador 52 de código de ensanchamiento, y se modula la otra copia con un código (PNQ) de ensanchamiento PN de fase en cuadratura del generador 53 de código de ensanchamiento. Después, los datos en fase se filtran paso bajo por el LPF 58 y se modulan con una señal portadora sinusoidal en fase. De manera similar, los datos de fase en cuadratura se filtran paso bajo por el LPF 60 y se modulan con una portadora sinusoidal de fase en cuadratura. Después, las dos señales portadoras moduladas se suman para formar la señal s(t) y se transmiten como la señal de enlace directo.

Sumario de la invención

La presente invención es un procedimiento novedoso y mejorado para implementar una interfaz aérea de alta tasa de transmisión. Un sistema de transmisión proporciona un conjunto de canal en fase y un conjunto de canal de fase en cuadratura. El conjunto de canal en fase se utiliza para proporcionar un conjunto completo de control de tasa de transmisión media ortogonal y canal de tráfico. El conjunto de canal de fase en cuadratura se utiliza para proporcionar un canal suplementario de alta tasa de transmisión y un conjunto extendido de canales de tasa de transmisión media que son ortogonales entre sí y a los canales de tasa de transmisión media originales. El canal suplementario de alta tasa de transmisión se genera sobre un conjunto de canales de tasa de transmisión media que utilizan un código de canal corto. Los canales de tasa de transmisión media se generan utilizando un conjunto de códigos de canal largo.

Breve descripción de los dibujos

Las características, objetivos y ventajas de la presente invención serán más evidentes a partir de la descripción detallada expuesta a continuación cuando se toma junto con los dibujos en los que los mismos caracteres de referencia se identifican de manera correspondiente en todos ellos y en los que:

la figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema de telefonía celular;

la figura 2 es un diagrama de bloques del procesamiento de señales de enlace directo asociado con la norma IS95;

la figura 3 es un diagrama de bloques de un sistema de transmisión configurado según una realización de la invención;

la figura 4 es una lista del conjunto de códigos Walsh de 64 símbolos e índices asociados usados en una realización preferida de la invención;

la figura 5 es un diagrama de bloques de la codificación de canal realizada según una realización de la invención;

la figura 6 es un diagrama de bloques de un sistema de recepción configurado según una realización de la invención; y

la figura 7 es un diagrama de bloques de un sistema de descodificación configurado según una realización de la invención.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

La figura 3 es un diagrama de bloques de un sistema de transmisión configurado de una manera compatible con la utilización de la invención. Normalmente, el sistema de transmisión se utilizará para generar la señal de enlace directo en un sistema de telefonía celular y por lo tanto estará incorporado en una estación 12 base. En la configuración ejemplar mostrada, el sistema de transmisión genera una señal de enlace directo que incluye un conjunto completo de canales IS-95, o de tasa de transmisión media, así como un canal suplementario de alta velocidad. Adicionalmente, en la realización descrita, se proporciona un conjunto extendido de canales IS-95. Realizaciones alternativas de la invención podrían proporcionar más de un canal suplementario de alta velocidad o no podrían proporcionar la utilización de un conjunto adicional de canales IS-95 o ambos. Además, aunque se prefiere proporcionar canales IS-95, otras realizaciones de la invención podrían incorporar otros tipos de canales y protocolos de procesamiento.

En la realización ejemplar propuesta, el sistema de transmisión proporciona un conjunto 90 de canales en fase y un conjunto 92 de canales de fase en cuadratura. El conjunto 90 de canales en fase se utiliza para proporcionar el conjunto completo de canales de tráfico y de control IS-95 ortogonales. Los canales ortogonales no interfieren entre sí cuando se transmiten a través de la misma trayectoria. El conjunto 92 de canales de fase en cuadratura se utiliza para proporcionar un canal suplementario de alta tasa de transmisión y un conjunto extendido de canales IS-95 que son ortogonales entre sí y a los canales IS-95 originales. En la realización preferida de la invención, todas las señales y datos mostrados en la figura 3 están formados por valores enteros positivos y negativos representados mediante datos digitales binarios o voltajes, que corresponden a un nivel bajo lógico y un nivel alto lógico, respectivamente.

Para el conjunto 90 de canales en fase, el sistema 100 de canales de control IS-95 realiza diversas funciones asociadas con uno de los canales de control IS-95 estándar, incluyendo codificación y entrelazado, cuyo procesamiento se describe en la norma IS-95, incorporado al presente documento por referencia. En este caso, puesto que se utiliza el código de canal Walsh1, el procesamiento se realizará según la utilización de un canal de radiomensajería. Los símbolos de código resultantes del sistema 100 de canales de control IS-95 se modulan con un código Walsh del generador 102 Walsh1 mediante un multiplicador 104. Los generadores 102 Walsh se utilizan para generar canales en fase ortogonales.

El generador 102 Walsh genera repetidamente un código Walsh de índice 1 (Walsh1) a partir de un conjunto de códigos Walsh de índices 0 a 63 (Walsh0-63). La figura 4 es una lista de códigos Walsh de 64 símbolos e índices asociados, utilizados en una realización preferida de la invención. Un elemento de código (chip) Walsh corresponde a un símbolo Walsh y un valor de elemento de código Walsh de 0 corresponde a un entero positivo (+) mientras que un valor de elemento de código Walsh de 1 corresponde a un entero negativo (-). Bajo la norma IS-95, el código Walsh1 corresponde al canal de radiomensajería. Los símbolos Walsh generados por modulación con el código Walsh1 se ajustan en ganancia por la ganancia 108(2) de canal.

El canal piloto se genera mediante un ajuste de ganancia de un valor 1 positivo utilizando la ganancia 108(1) de canal. No se realiza codificación para el canal piloto según la norma IS-95, ya que el código Walsh0 utilizado para el canal piloto son todos valores 1 positivo, y por lo tanto no equivalente a ninguna modulación.

Los canales de control adicionales se generan de forma similar utilizando sistemas de canales de control IS-95, generadores Walsh adicionales y ganancias de canales adicionales (todos no mostrados). Tales canales de control incluyen una canal de sincronización, que se modula con el código Walsh32. El procesamiento asociado con cada tipo de canal de control IS-95 se describe en la norma IS-95.

El procesamiento asociado con uno de los canales de tráfico IS-95 en el conjunto de canales en fase se ilustra con el sistema 110 de canales de tráfico IS-95, que realiza diversas funciones asociadas con un canal de tráfico IS-95 incluyendo codificación convolucional y entrelazado, tal como se describió anteriormente para generar una secuencia de símbolos a 19,2 kilosímbolos por segundo. Los símbolos de código del sistema 110 de canales de tráfico IS-95 se modulan con el código Walsh63 de 64 símbolos del generador 112 Walsh63 mediante el multiplicador 114 para generar una secuencia de símbolos a 1,2288 megasímbolos por segundo. Los símbolos Walsh del multiplicador 114 se ajustan en ganancia mediante el ajuste 108(64) de ganancia.

Las salidas de todos los ajustes de ganancia, incluyendo los ajustes 108(1)-(64) de ganancia, se suman mediante el sumador 120 generando datos DI en fase. Cada ajuste 108 de ganancia aumenta o disminuye la ganancia del canal particular con el que está asociado. El ajuste de ganancia puede realizarse en respuesta a una variedad de factores, incluyendo comandos de control de potencia de la unidad 10 de abonado que procesa el canal asociado o a diferencias en el tipo de datos que se están transmitiendo sobre el canal. Manteniendo la potencia de transmisión de cada canal en el mínimo necesario para la correcta comunicación, se reducen las interferencias y aumenta la capacidad de transmisión total. En una realización de la invención, los ajustes 108 de ganancia están configurados por un sistema de control (no mostrado) que podría tomar la forma de un microprocesador.

En el conjunto 92 de canales de fase en cuadratura se proporciona, utilizando los sistemas 124 de canales IS-95, un conjunto extendido de 64 menos 2N canales de tráfico IS-95. N es un valor entero basado en el número de canales Walsh asignados al canal suplementario y se describe con mayor detalle a continuación. Cada símbolo de codificación de los sistemas 124(2) – (64 - 2N) de canales IS-95 se modula con un código Walsh de los generadores 126 Walsh mediante los multiplicadores 128, excepto para el sistema 124(1) de canales de tráfico IS-95, que se sitúa sobre el canal Walsh0, y por tanto no requiere modulación.

Para proporcionar el canal suplementario de alta tasa de transmisión, un sistema 132 de canales suplementarios codifica símbolos a una tasa RS de transmisión, que es 2N veces la de un canal de tráfico IS-95 de tasa de transmisión completa. Cada símbolo de código se modula con un código Walsh suplementario (Walshs) del generador 134 de códigos Walsh suplementarios utilizando el multiplicador 140. La salida del multiplicador 140 se ajusta en ganancia mediante el ajuste 130 de ganancia. Las salidas del conjunto de ajustes 130 de ganancia se suman por el sumador 150 produciendo datos DQ de fase en cuadratura. Debe entenderse que el conjunto extendido de canal de tráfico IS-95 podría sustituirse completa o parcialmente con uno o más canales suplementarios adicionales.

El procesamiento realizado por el sistema 132 de canales suplementarios se describe con mayor detalle a continuación. El código WalshS generado por el generador 134 de código Walsh suplementario depende del número de códigos Walsh asignados al canal suplementario de alta tasa de transmisión en el conjunto 92 de canal de fase en cuadratura. En la realización preferida de la invención, el número de canales Walsh asignados para el canal suplementario de alta tasa de transmisión puede ser cualquier valor 2N donde N = {2, 3, 4, 5, 6}. Los códigos WalshS tienen una longitud de 64/2N símbolos, en lugar de los 64 símbolos utilizados con los códigos Walsh IS-95. Con el fin de que el canal suplementario de alta tasa de transmisión sea ortogonal a los otros canales de fase en cuadratura con códigos Walsh de 64 símbolos, no pueden utilizarse 2N de los 64 canales de fase en cuadratura posibles con códigos Walsh de 64 símbolos para los otros canales de fase en cuadratura. La tabla I proporciona una lista de los códigos WalshS posibles para cada valor de N y los conjuntos correspondientes de códigos Walsh asignados de 64 símbolos.

Tabla I.

Los signos + y – indican un valor entero positivo o negativo, donde el entero preferido es 1. Como resulta evidente, el número de símbolos Walsh en cada código WalshS varía a medida que N varía y en todos los casos es inferior al número de símbolos en los códigos de canal Walsh IS-95. Por tanto, el canal suplementario se forma utilizando un código de canal Walsh corto y los canales IS-95 se forman utilizando códigos de canal Walsh más largos. Independientemente de la longitud del código WalshS, en la realización descrita de la invención los símbolos se aplican a una tasa de transmisión de 1,2288 Megachips por segundo (Mcps). Por tanto, los códigos WalshS de longitud más corta se repiten más a menudo.

Los canales DI y DQ de datos se multiplican de manera más compleja, como el primer término real y el primer término imaginario respectivamente, con códigos PNI y PNQ de ensanchamiento, como el segundo término real y el segundo término imaginario respectivamente, produciendo un término XI en fase (o real) y un término XQ de fase en cuadratura (o imaginario). Los códigos PNI y PNQ de ensanchamiento se generan mediante los generadores 152 y 154 de código de ensanchamiento. Los códigos PNI y PNQ de ensanchamiento se aplican a 1,2288 Mcps. La ecuación (1) ilustra la multiplicación de complejos realizada.

Después, el término XI en fase se filtra paso bajo en un ancho de banda de 1,2288 MHz (no mostrado) y se convierte ascendentemente mediante la multiplicación con la portadora COS(wCt) en fase. De manera similar, el término XQ de fase en cuadratura se filtra paso bajo en un ancho de banda de 1,2288 MHz (no mostrado) y se convierte ascendentemente mediante la multiplicación con la portadora SEN(w Ct) de fase en cuadratura. Los términos XI y XQ convertidos ascendentemente se suman produciendo la señal s(t) de enlace directo.

La multiplicación de complejos permite que el conjunto 92 de canales de fase en cuadratura permanezca ortogonal al conjunto 90 de canales en fase y que por lo tanto se proporcione, sin añadir interferencia adicional, a los otros canales transmitidos sobre la misma trayectoria con una perfecta recuperación de la fase de receptor. Por tanto, se añade de manera ortogonal, un conjunto completo de sesenta y cuatro canales Walshi al conjunto de canales IS-95 original y este conjunto de canales puede utilizarse para el canal suplementario. Adicionalmente, implementando el canal suplementario en el conjunto 92 de canales de fase en cuadratura ortogonal, una unidad 10 de abonado configurada para procesar la señal de enlace directo IS-95 normal todavía podrá procesar los canales IS-95 dentro del conjunto 90 de canales en fase, proporcionando por tanto el canal de alta tasa de transmisión mientras que mantiene compatibilidad hacia atrás con sistemas existentes previamente.

Aunque la realización de la invención mostrada en la figura 3 utiliza un único conjunto de portadoras en fase y de fase en cuadratura para generar el conjunto de canales en fase y de fase en cuadratura, podrían utilizarse conjuntos independientes de sinusoides para generar de manera independiente los conjuntos de canales en fase y de fase en cuadratura, con el segundo conjunto de portadoras desfasado del primer conjunto en 90º. Por ejemplo, los datos DQ podrían aplicarse al segundo conjunto de sinusoides de portadora en el que los datos ensanchados (PNI) en fase DQ se aplican al COS(wCt - 90º) y los datos ensanchados (PNQ) de fase en cuadratura DQ se aplican al SEN(wCt - 90º).

Después se suman las señales resultantes para producir el conjunto 92 de canales de fase en cuadratura, que a su vez se suman en el conjunto 90 de canales en fase.

La utilización de los canales WalshS tal como se expone en la tabla I también permite una implementación simplificada del canal suplementario dentro del conjunto 92 de canales de fase en cuadratura. En particular, la utilización de los códigos WalshS enumerados en la tabla I permite que el canal suplementario utilice todos los subconjuntos de los códigos Walshi de 64 símbolos sin la necesidad de generar todos y cada uno de esos códigos Walsh.

Por ejemplo, cuando N = 5, los códigos WalshS especificados por la tabla I asignan un conjunto de 32 códigos Walshi de 64 símbolos al canal suplementario. Es decir, todos los códigos Walsh de 64 símbolos de índice par o todos los códigos Walsh de 64 símbolos de índice impar se asignan al canal suplementario. Esto deja los canales de índice impar o de índice par, respectivamente, para implementar el conjunto de canales de tráfico IS-95 extendido. En la figura 3, el canal suplementario utiliza los canales impares de código Walsh de 64 símbolos cuando WalshS = {+,-} y los canales pares están disponibles para el conjunto de canales de tráfico IS-95 extendido.

En otro ejemplo, cuando N = 4, los códigos WalshS asociados asignan un conjunto de dieciséis códigos Walshi de 64 símbolos. Esto deja un conjunto de cuarenta y ocho códigos Walshi restantes para implementar los canales de trafico IS-95 extendidos o para implementar los canales suplementarios adicionales. En general, la utilización del código WalshS que se corresponde con un valor N particular, asigna 2N códigos Walshi de 64 símbolos al canal suplementario utilizando un único, y más corto, código WalshS.

La asignación de todos los subconjuntos de códigos Walshi utilizando un único código WalshS se facilita mediante la distribución uniforme de los códigos Walshi de 64 símbolos dentro del subconjunto. Por ejemplo, cuando N = 5, los códigos Walshi están separados por 2, y cuando N = 4 los códigos Walshi están separados por 4. Solamente proporcionando un conjunto completo de canales 92 de fase en cuadratura para implementar el canal suplementario, puede realizarse la asignación de un gran conjunto de canales Walshi separados uniformemente y por lo tanto implementarse utilizando un único código WalshS.

Además, asignando un subconjunto de códigos Walshi de 64 símbolos utilizando un único código WalshS más corto, se reduce la complejidad asociada con proporcionar un canal suplementario de alta tasa de transmisión. Por ejemplo, realizar la modulación real utilizando el conjunto de códigos Walshi de 64 símbolos y sumando los datos modulados resultantes, requeriría un aumento sustancial en los recursos de procesamiento de señales cuando se compara con la utilización del único generador WalshS utilizado en la implementación de la invención descrita en el presente documento.

Los conjuntos de canales Walshi separados de manera uniforme no podrían asignarse tan fácilmente si el canal suplementario se colocara en el conjunto 90 de canales en fase del enlace directo IS-95 existente previamente o en los canales en fase o de fase en cuadratura con modulación QPSK. Esto es debido a que ciertos canales Walshi de sesenta y cuatro símbolos ya están asignados a funciones de control tales como los canales de radiomensajería, piloto y de sincronización en el canal en fase. Por tanto, utilizar un nuevo espacio de código Walsh de fase en cuadratura permite la implementación simplificada del canal suplementario.

Además, la utilización del único código WalshS mejora el rendimiento del canal suplementario de alta tasa de transmisión ya que se minimiza la varianza en la amplitud del canal suplementario. En la realización descrita en el presente documento, la amplitud se basa simplemente en el entero positivo o negativo asociado con el código WalshS. Esto se diferencia de realizar la modulación con un conjunto de 2N códigos Walsh de 64 símbolos, lo que daría como resultado el conjunto de amplitudes 0, +2, -2, +4, -4,…, 2N y -2N.

Entre otras mejoras, la reducción de la varianza de la amplitud reduce la proporción de potencia de cresta a potencia media, lo que aumenta el alcance en el que la señal de enlace directo puede recibirse para una potencia de transmisión máxima dada de la estación 12 base o de otro sistema de transmisión de enlace directo.

La figura 5 es un diagrama de bloques del sistema 132 de canales suplementarios de la figura 1 cuando se configura según una realización de la invención. Los datos de usuario se reciben por el generador 200 de suma de control CRC que añade información de suma de control a los datos recibidos. En la realización preferida de la invención, los datos se procesan en tramas de 20 ms igual que se realiza para la norma IS-95 y se añaden 16 bits de datos de suma de control. Los bits 202 de cola añaden ocho bits de cola a cada trama. La salida de los bits 202 de cola se recibe a una tasa D de transmisión de datos por el codificador 204 convolucional que realiza codificación convolucional a una tasa RC de transmisión en cada trama. La tasa RC es diferente para diferentes realizaciones de la invención tal como se describe en mayor detalle a continuación.

El dispositivo 206 de entrelazado de bloques entrelaza los símbolos de código del codificador 204 convolucional y el repetidor 208 repite la secuencia de símbolos de código del dispositivo 206 de entrelazado en una cantidad M de repetición. La cantidad M de repetición varía en diferentes realizaciones de la invención y dependerá normalmente de la tasa Rc de codificación y de la tasa Rs de transmisión del canal suplementario (véase la figura 3). La cantidad de repetición se trata con mayor detalle a continuación. El mapeador 210 recibe los símbolos de código del repetidor 208 y convierte los ceros lógicos y los unos lógicos en valores enteros negativos y positivos que se transmiten a la tasa Rs de transmisión del canal suplementario.

La tabla II proporciona una lista de tasas D de entrada de datos, tasas Rc de codificación, cantidades M de repetición y tasas Rs de transmisión de canales suplementarios que pueden utilizarse en diferentes realizaciones de la invención. En algunas realizaciones se utilizan múltiples tasas.

Tabla II

Tasa (D) de entrada de codificador convolucional en kbps: (N) Canales Walsh para canal suplementario (2N) Tasa (Rc) de código convolucional Cantidad (M) de repetición Símbolos Walsh/ Símbolos de código (W/S) Bits de entrada de codificador convolucional Número de bits de canal por trama

38,4: 2 4 _1/2 1 16/1 768 1.536

38,4: 3 8 _1/4 1 8/1 768 3.072

38,4: 4 16 _1/4 2 4/1 768 6.144

38,4: 5 32 _1/4 4 2/1 768 12.288

38,4: 6 64 _1/4 8 1/1 768 24.576

76,8: 3 8 _1/2 1 8/1 1.536 3.072

76,8: 4 16 _1/4 1 4/1 1.536 6.144

76,8: 5 32 _1/4 2 2/1 1.536 12.288

76,8: 6 64 _1/4 4 1/1 1.536 24.576

153,6: 4 16 _1/2 1 4/1 3.072 6.144

153,6: 5 32 1/4 1 2/1 3.072 12.288

153,6: 6 64 _1/4 2 1/1 3.072 24.576

Se muestran tres tasas D de entrada de codificador para el canal suplementario: 38,4, 76,8 y 153,6 kilobits por

segundo. Para cada una de estas tasas D de entrada de codificador, se proporcionan un conjunto de tasas Rc de

codificador y cantidades M de repetición que consiguen la tasa D de entrada de codificador deseada. 10 Adicionalmente, se proporciona la proporción de símbolos WalshS a símbolos de código, que corresponde a la

longitud del código WalshS. Además, se proporciona el número de bits de entrada del codificador por cada 20

tramas, ya que es el número de símbolos de código transmitidos por trama de 20 ms. La tasa de transmisión de

datos real será igual a la tasa D de entrada del codificador menos la sobrecarga necesaria para los bits CRC y los

bits de cola y cualquier otra información de control proporcionada. También se contempla la utilización de 15 codificación Reed-Soloman además de, o en lugar de, la codificación de suma de control CRC.

En general, es deseable utilizar el valor más alto posible de N para el canal suplementario con el fin de ensanchar el

canal suplementario sobre el mayor número de canales Walshi. El ensanchamiento del canal suplementario sobre un

conjunto mayor de canales Walshi minimiza el efecto de interferencia entre canales entre los dos canales Walshi

correspondientes en el conjunto 90 de canales en fase y el conjunto 92 de canales de fase en cuadratura. Esta 20 interferencia entre canales se produce mediante alineación de fase imperfecta experimentada durante el

procesamiento de recepción. Ensanchando el canal suplementario sobre un conjunto mayor de canales Walshi, se

minimiza la cantidad de interferencia entre canales que se experimenta para cualquier canal Walshi particular en el

conjunto 90 de canales en fase, ya que la parte del canal suplementario en ese canal Walshi es pequeña. Además,

el ensanchamiento del canal suplementario sobre un conjunto mayor de canales Walshi con una tasa total de 25 transmisión de símbolos de canal mayor permite una diversidad de símbolos superior, lo que mejora el rendimiento

en condiciones de desvanecimiento de canal.

Cuando el número de canales Walsh que se necesitan para la tasa D de entrada de codificador deseada utilizando

codificación de ½ de tasa de transmisión es inferior al número de canales Walsh disponibles por al menos un factor

de dos, se mejora el rendimiento ensanchando la señal sobre mas canales Walsh. La tasa de transmisión de 30 símbolos de canal más alta para el mayor número de canales Walsh se obtiene utilizando un código de ¼ de tasa de

transmisión, en lugar de un código de ½ de tasa de transmisión, o por repetición de secuencias, o ambos. El código de ¼ de tasa de transmisión proporciona ganancia de codificación adicional sobre la de un código de ½ de transmisión en condiciones de canal benignas o de desvanecimiento y la repetición de secuencias proporciona rendimiento mejorado en condiciones de desvanecimiento de canal debido a la diversidad aumentada.

En una realización preferida de la invención, se proporciona un canal suplementario que tiene una tasa de entrada de codificador de 76,8 kilobits por segundo utilizando N = 5, una tasa Rc de codificador de ¼ y una cantidad de repetición de M = 2. Una implementación de este tipo proporciona tasas de transferencia de datos en el orden de un canal RDSI que incluye suficiente ancho de banda para la señalización. Además, la utilización de N = 5 mantiene 32 canales Walshi adicionales para proporcionar canales IS-95 extendidos.

La tasa de transmisión sostenible real del canal suplementario variará dependiendo de una variedad de condiciones del entorno incluyendo la cantidad de multitrayectoria experimentada por la transmisión de enlace directo. La tasa de transmisión suplementaria depende de la cantidad de multitrayectoria porque las señales de enlace directo que llegan a través de diferentes vías ya no son ortogonales y por lo tanto interfieren entre sí. Esta interferencia aumenta con tasas de transmisión aumentadas debido a la potencia de transmisión adicional necesaria. Por tanto, cuanta más interferencia de multitrayectoria se experimenta, menor es la tasa de transmisión sostenible del canal suplementario. Por lo tanto, se prefiere una tasa de transmisión inferior para el canal suplementario para entornos de alta multitrayectoria.

En una realización de la invención, se contempla un sistema de control que mide los diversos factores del entorno y que selecciona las características de procesamiento óptimas del canal suplementario. Además, se contempla la utilización de cancelación de señales para eliminar ruido debido a transmisiones multitrayectoria. Un procedimiento y aparato para realizar tal cancelación de ruido se describe en la solicitud de patente de los EE.UU. con n.º de serie 08/518.217 en tramitación titulada "METHOD AND SYSTEM FOR PROCESSING A PLURALITY OF MULTIPLE ACCESS TRANSMISSIONS" transferida al cesionario de la presente invención e incorporada al presente documento por referencia.

La figura 6 es un diagrama de bloques de un sistema de procesamiento de recepción para procesar el canal suplementario de alta tasa de transmisión según una realización de la invención. Normalmente, el sistema de procesamiento de recepción se implementará en una unidad 10 de abonado de un sistema de telefonía celular.

En funcionamiento, las señales de RF recibidas por el sistema 300 de antenas se convierten descendentemente con la portadora 302 en fase y la portadora 304 de fase en cuadratura generando muestras RI de recepción en fase digitalizadas y muestras RQ de recepción de fase en cuadratura. Estas muestras de recepción se proporcionan al módulo de procesador dactilar mostrado y a otros procesadores dactilares (no mostrados) según la utilización de un receptor de barrido. Cada procesador dactilar procesa una instancia de la señal de enlace directo suplementario recibida con cada instancia generada por los fenómenos de multitrayectoria.

Las muestras RI y RQ de recepción en fase y de fase en cuadratura se multiplican con el conjugado complejo de los códigos de ensanchamiento PN generados por el generador 306 de códigos de ensanchamiento en fase y por el generador 308 de códigos de ensanchamiento de fase en cuadratura, produciendo los términos YI e YQ de recepción. Los términos YI e YQ de recepción se modulan con el código WalshS generado por el generador 310 Walsh, y los sumadores 312 suman los datos modulados resultantes sobre el número de símbolos Walsh en el código WalshS. Adicionalmente, los filtros 316 piloto suman y filtran los términos YI e YQ de recepción (calculan su media).

Después se multiplican las salidas de los sumadores 312 con el conjugado complejo de los datos piloto de filtro y el término de fase en cuadratura resultante se utiliza en los datos 320 de decisión programada del canal suplementario. Los datos 320 de decisión programada suplementarios pueden combinarse entonces con datos de decisión programada de otros procesadores dactilares (no mostrados) y los datos combinados de decisión programada descodificados.

La figura 7 es un diagrama de bloques de un sistema descodificador utilizado para descodificar los datos 320 suplementarios de decisión programada según una realización de la invención. Los datos de decisión programada se reciben por un acumulador 400 que acumula muestras de los datos de decisión programada mediante la cantidad M de repetición. Después, los datos acumulados se desentrelazan mediante el dispositivo 402 de desentrelazado y se descodifican mediante un descodificador 404 de entramado. Diversos tipos de descodificadores son ampliamente conocidos incluyendo descodificadores de Viterbi.

Los datos de usuario de decisión firme del descodificador 404 de entramado se comprueban entonces con los datos de suma de control CRC mediante el sistema 406 de comprobación CRC y los datos de usuario resultantes se transmiten junto con los resultados de comprobación indicando si los datos de usuario eran compatibles con los datos de suma de control. El sistema de procesamiento de recepción o usuario puede determinar entonces si utilizar los datos de usuario basándose en los resultados de suma de control CRC.

Por tanto, se ha descrito un sistema de transmisión de alta transmisión de datos particularmente adecuado para su utilización en conjunción con el enlace directo IS-95. La invención puede incorporarse en sistemas de comunicación inalámbrica tanto terrestres como basados en satélites, así como en sistemas de comunicación cableados sobre los que se transmiten señales sinusoidales tales como sistemas de cable coaxial. Además, aunque la invención se describe en el contexto de una señal con un ancho de banda de 1,2288 MHz, la utilización de otros anchos de banda es compatible con el funcionamiento de la invención, incluyendo sistemas de 2,5 MHz y 5,0 MHz.

De manera similar, aunque la invención se ha descrito utilizando tasas de transmisión del orden de 10 kbps y 70 kbps, puede emplearse la utilización de otras tasas de transmisión de canal. En una realización preferida de la invención, los diversos sistemas descritos en el presente documento están implementados utilizando circuitos integrados de semiconductor acoplados a través de conexiones conductoras, inductivas y capacitivas, cuya utilización es ampliamente conocida en la técnica.

Claims

REIVINDICACIONES

1.- Un aparato para transmitir una pluralidad de canales usando un procesamiento de radiofrecuencia de acceso múltiple por diferencia de código, comprendiendo el aparato:

un generador de códigos para generar un conjunto de códigos ortogonales; primeros medios de procesamiento de señal para modular un primer conjunto de canales (90) usando el conjunto de códigos ortogonales para producir un primer conjunto de canales modulados que son ortogonales entre sí en una primera trayectoria de modulación; y segundos medios de procesamiento de señal para modular un segundo conjunto de canales (92) usando el conjunto de códigos ortogonales para producir un segundo conjunto de canales modulados que son ortogonales entre sí en una segunda trayectoria de modulación; en el que dicha primera trayectoria de modulación está modulada en una primera portadora y dicha segunda trayectoria de modulación está modulada en una segunda portadora que es ortogonal a dicha primera portadora; en el que los segundos medios están dispuestos para usar códigos de longitud diferente entre el conjunto de códigos ortogonales para modular los canales del segundo conjunto de canales (92), en el que la longitud de los códigos usados para canales de alta velocidad en el segundo conjunto de canales es más corta que la longitud de los códigos usados para canales de velocidad media en el segundo conjunto de canales, manteniendo al mismo tiempo la ortogonalidad de canal en el segundo conjunto de canales modulados (92) eliminando, basándose en la longitud de los códigos usados para canales de alta velocidad, un número de códigos del conjunto de códigos ortogonales disponibles para modular canales de velocidad media en el segundo conjunto de canales.
2.- El aparato tal como se menciona en la reivindicación 1, que comprende, además:

medios de ajuste de ganancia de canal (108, 130) para ajustar la ganancia de canal de cada canal en el primer y segundo conjuntos de canales modulados; un primer sumador (120) para sumar el primer conjunto de canales modulados después del ajuste de ganancia de canal para producir una primera señal de datos sumada (DI) en la primera trayectoria de modulación; un segundo sumador (150) para sumar el segundo conjunto de canales modulados después del ajuste de ganancia de canal para producir una segunda señal de datos sumada (DQ) en la segunda trayectoria de modulación.
3.- El aparato tal como se menciona en la reivindicación 2, que comprende, además:

un multiplicador complejo para multiplicar de manera compleja la primera y segunda señales de datos sumados (DI, DQ) para producir una señal para transmisión.
4.- El aparato tal como se menciona en la reivindicación 1, en el que la primera y segunda trayectorias de modulación son trayectorias de modulación en fase y en cuadratura de fase.
5.- El aparato tal como se menciona en la reivindicación 1, en el que el primer y el segundo conjuntos de canales (90, 92) comprenden al menos un canal de control y una pluralidad de canales de tráfico.
6.- Procedimiento para transmitir una pluralidad de canales usando un procesamiento de señal de radiofrecuencia de acceso múltiple por diferencia de código, comprendiendo el procedimiento:

generar un conjunto de códigos ortogonales; modular un primer conjunto de canales (90) usando el conjunto de códigos ortogonales para producir un primer conjunto de canales modulados que son ortogonales entre sí en una primera trayectoria de modulación; y modular un segundo conjunto de canales (92) usando el conjunto de códigos ortogonales para producir un segundo conjunto de canales modulados que son ortogonales entre sí en una segunda trayectoria de modulación; en el que al menos un canal del primer conjunto de canales modulados puede ser modulado con el mismo código que el código usado para modular otro canal del segundo conjunto de canales modulados; en el que dicha primer trayectoria de modulación se modula en una primera portadora y dicha segunda trayectoria de modulación se modula en una segunda portadora que es ortogonal a dicha primera portadora; en el que la etapa de modular un segundo conjunto de canales (92) usa códigos de longitud diferentes del conjunto de códigos ortogonales para modular los canales, en el que la longitud de códigos usados para canales de alta velocidad del segundo conjunto de canales es más corta que la longitud de los códigos usados para canales de velocidad media del segundo conjunto de canales, manteniendo al mismo tiempo la ortogonalidad de canal en el segundo conjunto de canales modulados eliminando, basándose en la longitud de los códigos usados para canales de alta velocidad, un número de códigos del conjunto de códigos ortogonales disponibles para modular canales de velocidad media en el segundo conjunto de

canales. 7.- El procedimiento como se menciona en la reivindicación 6, que comprende, además:

ajustar la ganancia de canal de cada canal en el primer y segundo conjuntos de canales modulados; sumar el primer conjunto de canales modulados después del ajuste de ganancia de canal para producir una

5 primera señal de datos sumada (DI) en la primera trayectoria de modulación; sumar el segundo conjunto de canales modulados después del ajuste de ganancia de canal para producir una segunda señal de datos sumada (DQ) en la segunda trayectoria de modulación.
8.- El procedimiento tal como se menciona en la reivindicación 7, que comprende, además:

10 multiplicar de manera compleja la primera y segunda señales de datos sumados para producir una señal para transmisión.
9.- El procedimiento tal como se menciona en la reivindicación 6, en el que la primera y segunda trayectorias de modulación son trayectorias de modulación en fase y en cuadratura de fase.
10.- El procedimiento tal como se menciona en la reivindicación 6, en el que el primer y el segundo conjuntos de 15 canales incluyen al menos un canal de control y una pluralidad de canales de tráfico.