CZ300383B6

CZ300383B6 - Zpusob zpracování signálu, které se vysílají ze základnové stanice na mobilní stanice v bunkové telekomunikacní síti, a zarízení pro prijímání pilotního signálu

Info

Publication number: CZ300383B6
Application number: CZ20000828A
Authority: CZ
Inventors: A. Lundby@Stein; P. Odenwalder@Joseph; G. Tiedemann@Edward
Original assignee: Qualcomm Incorporated
Priority date: 1997-09-08
Filing date: 1998-09-08
Publication date: 2009-05-06
Also published as: ID27815A; ZA988164B; KR20010023784A; US7680084B2; DE69837044D1; NO20001153D0; IL134858A0; AU9475598A; US20060209808A1; JP2001516990A; CN100454791C; EP1746740A2; MXPA00002390A; EP1013020B1; CN1273720A; EP1013020A1; JP4270746B2; NO327536B1; IL134858A; JP2009049983A

Abstract

Vysílání v komunikacním systému se muže ortogonalizovat pomocí ortogonálních pomocných pilotních signálu a ruzných provozních kanálu, kódovaných Walshovými posloupnostmi, v sousedních oblastech. Podle normy IS-95 je pilotní signál modulován 64-cipovou Walshovou posloupností se samými nulami. 64-cipová posloupnost se samými nulami se muže oznacit P a 64-cipová posloupnost se samými jednickami se muže oznacit M. Podle vynálezu mohou být vytvoreny prídavné pilotní signály pomocí kombinování 64-cipových posloupností samých nul P a samých jednicek M. Pro dva pilotní signály tak mohou být použity pilotní Walshovy posloupnosti PP a PM. Pro ctyri pilotní signály mohou být použity pilotní Walshovy posloupnosti PPPP, PMPM, PPMM a PMMP. Jakékoliv požadované množství pilotních Walshových posloupností muže být generováno nahrazením každého bitu v K-bitové Walshove posloupnosti 64-cipovou posloupností samých nul P nebo samých jednicek M v závislosti na hodnote daného bitu. Vynález se týká zpusobu zpracování signálu, které se vysílají ze základnové stanice na mobilní stanice v bunkové telekomunikacní síti nebo které se vysílají ze základnové stanice v bunkové telekomunikacní síti a prijímají se na mobilní stanici, pri použití výše uvedeného principu. Dále se týká zarízení pro prijímání pilotního signálu na mobilní stanici.

Description

Způsob zpracování signálů, které se vysílají ze základnové stanice na mobilní stanice v buňkové telekomunikační síti, a zařízení pro přijímání pilotního signálu

Oblast techniky

Vynález se týká komunikací a konkrétněji způsobu a zařízení pro vytváření ortogonálních bodových svazků, sektorů a mikrobuněk. Vztahuje se ke způsobu zpracování signálů, které se vysílají ze základnové stanice na mobilní stanice v buňkové telekomunikační síti, v systému io s mnohonásobným přístupem s kódovým dělením CDMA, s rozprostřeným spektrem s rozprostřením pomocí pseudonáhodných posloupností PN, přičemž komunikační signály vysílané ze základnové stanice obsahují provozní signál a pilotní signál obsahující pilotní data, které jsou pro vytvoření vzájemně ortogonálních kódovaných kanálů rozprostřeny Walshovými posloupnostmi, pro jednotlivé kódové kanály a další jedinečnou Walshovu posloupnost pro krytí pilotních dat pilotního signálu. Vynález se také týká způsobu zpracování signálů, které se vysílají ze základnové stanice v buňkové telekomunikační sítí a přijímají se na m obilní sanici buňkové telekomunikační sítě, v systému s mnohanásobným přístupem s kódovým dělením CDMA, s rozprostřeným spektrem s rozprostřením pomocí pseudonáhodných posloupností PN, přičemž komunikační signály vysílané ze základnové stanice obsahují provozní signál a pilotní signál s pilotními daty, které jsou pro vytvoření vzájemné ortogonálních kódových kanálů rozprostřeny Walshovými posloupnostmi, jedinečné Walshovy posloupnosti pro jednotlivé kódové kanály a další jedinečnou Walshovu posloupnost pro krytí pilotních dat pilotního signálu. Dále se vynález vztahuje k zařízení pro přijímání pilotního signálu na mobilní stanici ze základové stanice, pro provádění přijímání pilotního signálu ve způsobu zpracovávání signálů.

Dosavadní stav techniky

Použití modulačních schémat s mnohonásobným přístupem s kódovým dělením (CDMA) je jed30 nou z metod pro zajištění komunikací, kterých se účastní velký počet uživatelů systému. I když jsou známy i další metody, jako například přenos s mnohonásobným přístupem s časovým dělením (TDMA), přenos s mnohonásobným přístupem s kmitočtovým dělením (FDMA) a metody amplitudové modulace,k jako např. amplitudová modulace s kompandováným jedním postranním pásmem (Amplitudě Companded Single, ACSSB), CDMA má ve srovnání s těmito metodami značné výhody. Použití metod CDMA v systému s mnohonásobným přístupem je popsáno v patentu US 4 901 301 s názvem „Komunikační systém s mnohonásobným přístupem a rozprostřeným spektrem používající satelitní nebo pozemní opakovače“, který patří přihlašovateli tohoto vynálezu a tímto na něj zde odkazujeme jako součást tohoto popisu. Použití metod CDMA v systému s mnohonásobným přístupem je dále popsáno patentu US 5 103 459 přihlašovatele s názvem „Systém a způsob pro generování časového průběhu vlny (waveform) v CDMA buňkovém telefonním systému“ a na který zde tímto odkazujeme jako součást tohoto popisu. Systém CDMA může být navržen tak, aby splňoval normu TIA/EIA/IS-95 pro kompatibilitu pro komunikace mezi mobilními a základnovými stanicemi v buňkových systémech s širokopásmovým rozprostřeným spektrem v duálním módu (TIA/EIA/IS-95 Mobile Station-Base station Compa45 tibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Specktrum Cellular System), která je dále označována jako norma IS-95.

Systém CDMA je komunikační systém s rozprostřeným spektrem. Výhody komunikace s rozprostřeným spektrem jsou dobře známé a jsou uvedeny ve výše uvedených spisech, na něž se odkazuje. CDMA svou podstatou širokopásmového signálu nabízí formu kmitočtové diverzity rozprostřením energie signálu do širokého pásma. Kmitočtově selektivní únik má proto vliv jen na malou část šířky pásma signálu CDMA. Prostorová nebo dráhová diverzita se získá současnými spojeními k mobilní stanici po více cestách přes dvě nebo více základnových stanic. Dále může být dráhová diverzita získána využitím prostředí s vícecestným šířením pomocí zpracování rozprostřeného spektra tím, že se umožní oddělení příjem a zpracování signálů, které přicházejí

-1 CZ 300383 B6 s různým zpožděním. Příklady dráhové diverzity jsou uvedeny v patentu US 5 101 501 s názvem „Způsob a systém pro provádění měkkého přelaďování (soft handoff) v komunikaci v celulámím CDMA telefonním systému“ a v patentu US 5 109 390 s názvem „Diverzitní přijímač v buňkovém CDMA komunikačním systému“, které náleží oba přihlašovateli a tímto na ně odka5 zuj eme j ako na součást tohoto popi su.

V systému CDMA se označuje pojmem dopředný spoj (forward link) přenos ze základnové stanice na mobilní stanici. V příkladném komunikačním CDMA systému, který splňuje požadavky normy IS—95, se přenosy dat a hlasu dopředným spojením provádí v ortogonálních kódových io kanálech. Podle normy IS—95 je každý z ortogonálních kódových kanálů krytý (covered) jedinečnou Walshovou posloupností, která má délku 64 čipů (v zájmu přehlednosti a rozlišení mezi různými formami rozprostírání a kódování je termín „krytí“ v pojmu „krytí Walshovou sekvencí“ v tomto textu užíván v doslovném překladu anglického termínu „covered with Walsh sequence“ používaného v normě IS—95 pro kódování signálu rozprostřením Walshovou posloupností, jímž is se získá „krytý kanál“, „krytá data“ nebo „krytý signál“). Ortogonalita minimalizuje interferenci mezi kódovými kanály a zlepšuje vlastnosti přenosu.

Systém CDMA nabízí vyšší kapacitu systému, měřeno počtem podporovatelných uživatelů, a to vzhledem k několika vlastnostem koncepce. Za prvé může být vysílací kmitočet sousedních buněk znovu využit. Za druhé může být dosaženo zvýšené kapacity použitím směrovějších antén pro vysílání do určitých oblastí nebo na určitou mobilní stanici. V systému CDMA může být oblast pokrytí (nebo buňka) rozdělena do několika (například třech) sektorů, které využívají směrových antén. Způsob a zařízení pro vytváření sektorů v CDMA komunikačním systému jsou popsány v patentu US 5 621 752 s názvem „Adaptivní sektorizace v komunikačním systému s rozprostřeným spektrem“, který patří přihlašovateli a na který tímto odkazujeme jako na součást tohoto popisu. Každý sektor nebo buňka mohou být dále rozděleny do směrovějších bodových svazků. Alternativně mohou být bodové svazky určeny pro vybrané mobilní stanice nebo pro skupinu mobilních stanic uvnitř sektoru nebo buňky. Mikrobuňka je lokalizovaná oblast pokrytí uvnitř sektoru nebo buňky. Mikrobuňka může být vložena do sektoru nebo buňky pro zvětšení kapacity a pro zajištění přídavných služeb.

V příkladném CDMA systému používá přenos dopředného spoje v různých sektorech obvykle různé krátké PN rozprostírací posloupnosti (nebo různé ofsety společné sady krátkých PN rozprostíracích posloupností). Pokud je tak mobilní stanice v překrývajících se oblastech pokrytí sektorů a demoduluje signály z jednoho sektoru, jsou signály z dalších sektorů rozprostřeny ajeví se jako širokopásmová interference. Signály z dalších sektorů nebo buněk však nejsou navzájem ortogonální. Neotrogonální interference ze sousedních sektorů nebo buněk může zhoršit práci komunikačního systému.

V CDMA komunikačním systému podle IS—95 je vysílán v přenosu dopředného spoje pilotní kanál, který pomáhá mobilní stanici při provádění koherentní demodulace přijímaného signálu. Koherentní demodulace má za následek zlepšení práce systému. Pro každý ze svazků je použit pilotní kanál. Podle normy IS-95 je pilotní kanál krytý (covered) Walshovou posloupností ze samých nul.

Při pokusu zvýšit kapacitu CDMA systému se naráží na mnoho problémů. 2a prvé je počet Walshových funkcí, které jsou k dispozici pro krytí kódových kanálů, definován v normě IS-95 a je omezen na 64. Za druhé je žádoucí, aby způsob umožňoval mobilní stanici rozlišit různé svazky, sektoiy nebo mikrobuňky (piccocells; pikobuňky - dále v celém textu počeštěný termín „mikrobuňky“) CDMA systému s minimální potřebou zpracování signálu. Za třetí je žádoucí podmínkou zachování souladu s normou IS-95. Vynález je zaměřen na řešení těchto problémů.

Je třeba se také zmínit o dokumentu US-A 5 577 025, který popisuje techniku pro používání energie přijímané účastnickými jednotkami ve více ortogonálních signálech v komunikačním systému s rozprostřeným spektrem pro získání časování signálu ovládáním integračních intervalů

-2CZ 300383 B6 amplitudy signálu používaných pro takové Časování. Přijímané signály jsou derozprostírány (despread) a odpovídající amplitudy jsou integrovány v periodách, které jsou dělitelné 2 na délky Walshových funkcí použitých pro generování ortogonálních signálových kanálů. Poté se tvoří nekoherentní kombinace výsledků této integrace v periodách, které začínají a končí na mezích Walshovy funkce, a používají se pro určování, kdy byl zvolen správný časový ofset pro derozprostírání signálů. Přídavné výhody jsou dosahovány přiřazením signálů, které konzistentně poskytují vyšší energetický obsah, jako paging, synchronizace, a nejčastěji provozní kanály přiřazené specifickým ortogonálním kanálům v komunikačním systému. Walshovy funkce délky 128 se používají jako kódy pro kanálové kódování a pilotní signál je přiřazen kanálu 0. To má za následek, že se provozní kanály nebo pagingové a synchronizační funkce přiřazují kanálu 64, když jsou integrační periody dlouhé 64 čipů, a kanálům 32, 64 a 96, když jsou periody dlouhé 32 čipů.

Dále je třeba se zmínit o spisu US-A 5 103 459, který popisuje systém a způsob pro komunikační informační signály používající komunikační techniky s rozprostřeným spektrem. Jsou konstruovány PN posloupnosti, které zajišťují ortogonalitu mezi uživateli, takže vzájemná interference bude zmenšena, což dovoluje vyšší kapacitu a lepší vlastnosti spojení, S ortogonálními PN-kódy je vzájemná korelace v předem určeném časovém intervalu nula, což vede k nulové interferenci mezi ortogonálními kódy, pouze za předpokladu, že časové rámce kódu jsou vzájemně časově synchronizovány. Signály jsou předávány mezi buňkou a mobilními jednotkami při použití komunikačních signálů s rozprostřením spektra přímou posloupností. Ve spojení z buňky do mobilní jednotky jsou definovány pilotní kanál, synchronizační kanál, pagingový kanál a hlasový kanál. Pilotní kanál neobsahuje žádnou datovou modulaci a vyznačuje se nemodulovaným signálem s rozprostřeným spektrem, který používají všichni uživatelé určité buňky nebo sektoru pro účely získávání nebo sledování kanálu. Každá buňka, nebo v případě rozdělení buňky do sektorů každý sektor, má jedinečný pilotní signál. Bylo však zjištěno, že spíše než používání různých generátorů PN pro pilotní signály je účinnější způsob pro generování různých pilotních signálů používat posuny ve stejné základní posloupnosti. Při použití této techniky mobilní jednotka postupně prohledává celou posloupnost a ladí na ofset nebo posun, který zajišťuje nej silnější korelaci. Při použití tohoto posunu základní posloupnosti musí být posuny takové, aby spolu pilotní signály v přilehlých buňkách neinterferovaly nebo se nerušily.

Podstata vynálezu

Vynález přináší způsob zpracování signálů, které se vysílají ze základnové stanice na mobilní stanici v buňkové telekomunikační síti, v systému s mnohonásobným přístupem s kódovým dělením CDMA, s rozprostřeným spektrem s rozprostřením pomocí pseudonáhodných posloupností PN, přičemž komunikační signály vysílané ze základnové stanice obsahují provozní signál a pilotní signál obsahující pilotní data, které jsou pro vytvoření vzájemně ortogonálních kódových kanálů rozprostřeny Walshovými posloupnostmi, zvoleným ze souboru Walshových posloupností obsahujících jedinečné Walshovy posloupnosti pro jednotlivé kódové kanály a další jedinečnou Walshovu posloupnost pro krytí pilotních dat pilotního signálu, přičemž způsob se vyznačuje tím, že se pro zajištění ortogonálnosti pilotního signálu ve vysílání, které má zvolenou směrovost nebo které je určené do zvolené oblasti, vzhledem k pilotním signálům ve vysílání do sousedních oblastí, vytvoří pro daný přenos pomocný pilotní signál, v němž jsou pilotní data kryta přídavnou pilotní Walshovou posloupností, tvořenou kombinací základní Walshovy posloupnosti a její komplementární posloupnosti.

Podle dalšího znaku vynálezu je základní Walshova posloupnost tvořena posloupností samých nul.

Základní Walshova posloupnost má s výhodou délku 64 čipů.

Přídavná pilotní Walshova posloupnost má s vhodnou délku 128 čipů nebo 256 čipů.

-3 CZ 300383 B6

Podle dalšího znaku vynálezu má přídavná pilotní Walsohova posloupnost délku 64 krát K, kde Kje celé číslo.

Přídavná pilotní Walshova posloupnost může obsahovat K-bitovou posloupnost mapování Walshovým kódem, kde každý bit K-bitové posloupnosti je nahrazen základní Walshovou posloupností nebo komplementární posloupností v závislosti na hodnotě tohoto bitu. Komplementární posloupnost může být odvozena invertováním každého bitu uvedené základní Walshovy posloupnosti, neboje komplementární posloupnost druhá základní Walshova posloupnost.

Podle dalšího znaku vynálezu se výkon pomocného pilotního signálu nastavuje na základě zisku vysílání pokrývajícího buňku, sektor nebo mikrobuňku nebo směrového vysílání používajícího širší svazek, bodový svazek nebo jiné směrové svazky (partikulárně zaměřeného vysílání), ve kterém je uvedený pomocný pilotní signál vysílán.

Pro každé vysílání pokrývající buňku, sektor nebo mikrobuňku nebo směrové vysílání využívající širší svazek, bodový svazek nebo jiné směrové svazky, se podle dalšího znaku vynálezu použije jeden pomocný pilotní signál.

Pilotní data jsou pro všechny pilotní signály s výhodou shodná. Pilotní data mohou obsahovat pro všechny pilotní signály posloupnost samých jedniček nebo pro všechny pilotní signály posloupnost samých nul.

Vynález dále přináší způsob zpracování signálů, které se vysílají ze základnové stanice v buňko25 vé telekomunikační síti a přijímají se na mobilní stanici buňkové telekomunikační sítě, v systému s mnohonásobným přístupem s kódovým dělením CDMA, s rozprostřeným spektrem s rozprostřením pomocí pseudonáhodných posloupností PN, přičemž komunikační signály vysílané ze základnové stanice obsahují provozní signál a pilotní signál s pilotními daty, které jsou pro vytvoření vzájemně ortogonálních kódových kanálů rozprostřeny Walshovými posloupnostmi, zvolenými ze souboru Walshových posloupností obsahujících jedinečné Walshovy posloupnosti pro jednotlivé kódové kanály a další jedinečnou Walshovu posloupnost pro krytí pilotních dat pilotního signálu, přičemž způsob se vyznačuje tím, že pro zajištění ortogonálnosti pilotního signálu ve vysílání, které má zvolenou směrovost nebo které je určené do zvolené oblasti, vzhledem k pilotním signálům ve vysíláních do sousedních oblastí, vytvoří pro daný přenos pomocný pilotní signál, v němž jsou pilotní data kryta přídavnou pilotní Walshovou posloupností, tvořenou kombinací základní Walshovy posloupnosti a její komplementární posloupnosti, přičemž na mobilní stanici se přijímaná pilotní data akumulují v délce základní Walshovy posloupnosti pro vytvoření soufázových (I) pilotních hodnot a kvadratumích (Q) pilotních hodnot, přičemž se akumulují 1 a Q pilotní hodnoty pro běžící interval a předchozí intervaly a kombinují se podle předem určeného algoritmu („pilotní hypotézy“) pro příjem, a získá se tak pilotní signál demodulovaný inverzí krytí.

Délka základní Walshovy posloupnosti je s výhodou 64 čipů.

Pilotní signál, demodulovaný inverzí krytí, se podle dalšího znaku způsobu porovnává se skupinou předem stanovených prahů.

Podle dalšího znaku způsobu podle vynálezu připadají v úvahu tyto situace:

- vysílání pokrývající buňku, sektor nebo mikrobuňku nebo směrové vysílání používající širší svazek, bodový svazek nebo jiné směrové svazky, odpovídající pilotnímu signálu demodulovanému inverzí krytí, se přidá do kandidátské skupiny, jestliže demodulovaný pilotní signál přesáhne práh pro přidání;

- vysílání pokrývající buňku, sektor nebo mikrobuňku nebo směrové vysílání používají širší svazek, bodový svazek nebo jiné směrové svazky, odpovídající pilotnímu signálu demodulo-4CZ 300383 B6 vánému inverzí krytí, se odebere z kandidátské skupiny, jestliže demodulovaný pilotní signál je pod prahem pro odebrání;

- vysílání pokrývající buňku, sektor nebo mikrobuňku nebo směrové vysílání používající Širší svazek, bodový svazek nebo jiné směrové svazky, odpovídající pilotnímu signálu demodulo5 vánému inverzí krytí, se přidá do aktivní skupiny, jestliže demodulovaný pilotní signál přesáhne práh pro přidání;

- vysílání pokrývající buňku, sektor nebo mikrobuňku nebo směrové vysílání používající širší svazek, bodový svazek nebo jiné směrové svazky, odpovídající pilotnímu signálu demodulovanému inverzí krytí, se odebere z aktivní skupiny, jestliže demodulovaný pilotní signál je pod prahem pro odebrání.

Vynález dále přináší zařízení pro přijímání pilotního signálu na mobilní stanici ze základové stanice, pro provádění přijímání pilotního signálu ve způsobu zpracovávání signálů podle posledně jmenovaného způsobu, přičemž zařízení obsahuje přijímač, demodulátor a dekodér, a podle vyná15 lezu demodulátor obsahuje korelátor pilotního signálu pro přijímání krytého pilotního signálu a získání pilotního signálu demodulovaného inverzí krytí.

Korelátor pilotního signálu s výhodou obsahuje prostředky pro vypočítání pilotního signálu, demodulovaného inverzí krytí, podle uvedeného předem určeného algoritmu („pilotní hypoté20 zy“). Dále korelátor pilotního signálu obsahuje akumulátor s prostředky pro akumulování pilotních dat během délky základní Walshovy posloupnosti pro získání I a Q pilotních hodnot. Korelátor pilotního signálu přitom s výhodou obsahuje akumulátor s prostředky pro akumulování I a Q pilotních hodnot pro běžící interval a předchozí intervaly podle předem určeného algoritmu pro získání pilotního signálu demodulovaného inverzí krytí.

Podstatou tohoto vynálezu je nový a zdokonalený způsob a zařízení pro vytváření ortogonálních bodových svazků, sektorů a mikrobuněk. Přenosy mohou být učiněny ortogonálními tím, že se v sousedních oblastech použije ortogonálních pomocných pilotních signálů a odlišných Walshových provozních kanálů. Podle normy IS-95 je pilotní signál krytý (covered) 64 čipy Walshovy posloupnosti samých nul. V příkladném provedení je 64 čipů Walshovy posloupnosti samých nul označeno jako P a 64 čipů posloupnosti samých jedniček je označeno jako M. Podle vynálezu mohou být vytvořeny přídavné pilotní signály spojením 64-čipových posloupností P samých jedniček. Pro dva pilotní signály mohou být použity pilotní Walshovy posloupnosti PP a PM. Pro čtyři pilotní signály mohou být použity pilotní Walshovy posloupnosti PPPP, PMPM, PPMM a

PMMP. Vynález může být rozšířen tak, že K pilotních Walshových posloupností může být generováno substitucí každého bitu v K-bitové Walshově posloupnosti 64 čipovou posloupností P samých nul nebo posloupností M samých jedniček v závislosti na hodnotě tohoto bitu. Při použití tohoto způsobu může být ze základní posloupnosti P samých nul a základní posloupnosti M samých jedniček M generováno K pilotních Walshových posloupností, kde Kje číslo, které je mocninou čísla dvě.

Vynález umožňuje vytvořit ortogonální bodové svazky, sektory a mikrobuňky, V příkladném provedení jsou provozní kanály v oblasti přenosu kryty (covered) Walshovými posloupnostmi, které jsou ortogonální s posloupnostmi v sousedních oblastech. Navíc je pilotní signál ve všech oblastech přenosu kryt (covered) pilotní Walshovou posloupností, která je odvozena z Walshovy posloupnosti ze samých nul. Ortogonální provozní kanály a pilotní signály minimalizují interference a zvyšují kapacitu.

Dalším znakem vynálezu je, že se vytvoří přídavné ortogonální pilotní kanály bez zmenšení počtu ortogonálních Walshových kanálů, které jsou k dispozici pro provozní a řídicí kanály. Podle normy IS-95 je k dispozici 64 Walshových posloupností pro krytí (covering) 64 kódových kanálů. Walshova posloupnost samých nul je rezervována pro pilotní kanál a 63 zbývající Walshovy posloupnosti samých nul je rezervována pro pilotní kanál a 63 zbývající Walshovy posloupnosti mohou být použity pro další kódová kanály, tedy provozní kanály a řídicí kanály.

-5CZ 300383 B6

V rámci vynálezu jsou generovány přídavné pilotní signály s použitím spojených kombinací posloupností se samými nulami a samými jedničkami. Všechny pilotní signály jsou ortogonální navzájem a také se zbývajícími Walshovými posloupnostmi. Zbývající 63 Walshových posloupností je stále k dispozici pro systémové použití.

Ještě dalším znakem vynálezu je vytvoření účinného mechanismu pro vyhledávání a rozlišení pilotních signálů různých svazků, sektorů a mikrobuněk v CDMA systémech. V příkladném provedení jsou pilotní signály rozprostřeny pomocí stejné krátké rozprostírací posloupnosti. Uživatelská stanice může dekódovat inverzí rozprostírání („derozprostíráním“; despread) všechny pilotní signály použitím stejné krátké posloupnosti pro inverzi rozprostírání. Pro každý 64 ěipový interval, což je délka základny Walshovy posloupnosti, je signál získaný inverzí rozprostírání podroben inverzi kiytí Walshovou posloupností samých nul pro vytvoření I a Q hodnot. Pro každý pilotní signál se hodnoty I a Q, získané ze současného a předchozích 64-ěipových intervalu, kombinují podle předem určeného pravidla kombinování Walshových posloupností do pilotní Walshovy posloupnosti příslušného pilotního signálu (podle tak zvané pilotní hypotézy, anglicky pilot hypothesis), a pilotní signál, získaný inverzí krytí, je porovnán s předem stanovenými prahy (prahovými hodnotami). Protože z běžné sady hodnot I a Q pilotního signálu mohou být vypočteny všechny hypotézy pilotních signálů, může být zpracování signálu pro příjem a rozlišení pilotních signálů z různých svazků, sektorů a mikrobuněk snadno provedeno.

Dalším znakem vynálezu je vytvoření účinného mechanismu pro přidávání a odebírání svazků, sektorů a mikrobuněk z aktivní a/nebo kandidátské skupiny mobilní stanice. V příkladném provedení udržuje každá mobilní stanice aktivní skupinu, která obsahuje seznam svazků, sektorů a mikrobuněk, se kterými je mobilní stanice v aktivní komunikaci. V příkladném provedení také udržuje každá mobilní stanice kandidátskou skupinu, která obsahuje seznam svazků, sektorů a mikrobuněk, jejichž přijímaná energie přesahuje předem stanovený práh (prahovou hodnotu). Energii přijímaných pilotních signálů může být vypočtena z pilotního signálu, získaného inverzí krytí. Jestliže je energie nad prahem přidání, může být bodový svazek, sektor nebo mikrobuňky odpovídající tomuto pilotnímu signálu přidána do aktivní/kandidátské skupiny mobilní stanice. Alternativně, pokud je energie pod prahem odebrání, může být bodový svazek, sektor nebo mikrobuňka odpovídající tomuto pilotnímu signálu odebrán z aktivní/kandidátské skupiny.

Vynález navrhuje způsob a zařízení pro vytváření ortogonálních bodových svazků, sektorů a mikrobuněk. Podle normy IS-95 obsahuje dopředný spoj 64 ortogonálních kódových kanálů, které jsou generovány krytím (cover) každého kódového kanálu jsou z 64 jedinečných Walshových posloupností. Podle normy IS-95 je Walshova posloupnost samých nul rezervována pro pilotní signál. Aby se zvýšila kapacita, může vysílání v dopředném spoji obsahovat více přenosů. Každý přenos může být směrován do určité oblasti pomocí směrových antén. Vysílání může být například směrováno na celou oblast obklopující základovou stanici (například všesměrovým vysíláním), do sektoru nebo buňky, nebo do lokalizované oblasti uvnitř sektoru nebo buňky pomocí bodových svazků neboli mikrobuněk. Bodové svazky zajišťují zisk antény, minimalizují interferenci a zvyšují kapacitu. V tomto popíšu zahrnuje partikulárně zaměřené vysílání pokrývající buňku, sektor nebo mikrobuňku a směrové vysílání používající širšího svazku, bodového svazku nebo jiných směrových svazků.

Pro koherentní demodulaci se využívá pro demodulování přijímaného signálu fáze pilotního Signálu. V příkladném provedení je s každým partikulárně zaměřeným vysíláním vysílán jeden pilotní signál. V příkladném provedení jsou pro minimalizaci interferencí se sousedními oblastmi přenosy prováděny ortogonálními kanály. Počet Walshových posloupností, které jsou k dispozici pro krytí kódových kanálů, je však v systému podle IS-95 pevný. Je tedy potřebný způsob a zařízení pro získání přídavných ortogonálních pilotních kanálů tak, jak to požadují svazky, ortogonální sektory a mikrobuňky, bez použití stávajících Walshových posloupností, protože by se tím snížil počet dostupných Walshových posloupností, které mohou být použity pro krytí provozních a řídicích kanálů. Navíc je důležitým aspektem dodržení kompatibility s normou IS-95.

-6CZ 300383 B6

Podle normy IS-95 má každá Walshova posloupnost délku 64 čipů. Dále je rezervována Walshova posloupnost se samými nulami pro pilotní kanál. Podle vynálezu jsou spojením posloupností samých jedniček a samých nul do řetězce vytvořeny ortogonální přídavné pilotní kanály. Posloupnosti samých jedniček a nul jsou ortogonální se všemi dalšími Walshovými posloupnostmi. Přídavné delší pilotní Walshovy posloupnosti vytvořené podle vynálezu jsou ortogonální navzájem a s dalšími 64-čipovými nepilotními Walshovými posloupnostmi.

V příkladném provedení je 64-čipová Walshova posloupnost se samými nulami označena jako P a 64—čipová posloupnost se samými jedničkami jako M. Podle vynálezu mohou být vytřeny přídavné ortogonální pilotní Walshovy posloupnosti pomocí spojených P a M posloupností. Dva pilotní kanály mohou být vytvořeny například pomocí 128-čipové pilotní Walshovy posloupnosti, která se získá 2-bitovým typem mapování Walshova kódu z P a M. Mohou se tak použít pilotní Walshovy posloupnosti PP a PM. PM pilotní Walshova posloupnost obsahuje 64-bitovou posloupnost samých nul bezprostředně následovanou 64-bitovou posloupností samých jedniček. Podobně mohou být vytvořeny čtyři pilotní kanály pomocí 256-čipových Walshových posloupností, které se získají 4-bitovým typem mapování Walshova kódu z P. M. Mohou tak být použity pilotní Walshovy posloupnosti PPPP, PMPM, PPMM a PMMP. Pilotní Walshova posloupnost PMPM obsahuje 64-bitovou posloupností samých nul, bezprostředně následovanou 64-bitovou posloupností samých jedniček, po které následuje 64-bitová posloupnost samých nul, následovaná 64-bitovou posloupností samých jedniček. Tento princip může být dále rozšířen pro vytvoření K pilotních kanálů pomocí odpovídajících delších (např. 64 x K) pilotních Walshových posloupností. V příkladném provedení jsou posloupnosti ze samých nul (např. PP a PPPP) rezervovány pro „původní“ pilotní kanál (například pro širší svazek nebo pro všesměrové vysílání), aby se zachoval soulad s normou IS-95.

Pilotní kanály, které jsou generovány podle vynálezu, přinášejí mnoho výhod. Za prvé není počet dostupných Walshových posloupností pro další kódové kanály ovlivněn (nebo zmenšen) přídavnými pilotními kanály. Za druhé je v příkladném provedení je pro všechny pilotní kanály použito stejné posunutí (offset) krátké PN posloupnosti, takže vyhledávání pilotních signálů bodových svazků, sektorů a mikrobuněk je zjednodušeno. Za třetí je zjednodušeno přidávání nebo odebírání svazků, sektorů nebo mikrobuněk do aktivní a/nebo kandidátské skupiny mobilní stanice. Konečně je interference pilotního kanálu se sousedními oblastmi minimální, protože pilotní kanály jsou ortogonální. Interference provozních kanálů je také minimální, jestliže provozní kanály v sousedních oblastech používají odlišné Walshovy kanály. Tyto výhody budou popsány níže.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr. 1A schéma příkladné CDMA buňky, která se skládá z širšího svazku a několika bodových svazků, obr. 1B schéma příkladné CDMA buňky, která obsahuje tři sektory a jednu mikrobuňku, obr. 2 blokové schéma příkladného subsystému vysílání a přijímání v dopředném spoji podle vynálezu, obr. 3 blokové schéma příkladného kanálového prvku základnové stanice a obr. 4 blokové schéma příkladného demodulátoru mobilní stanice a obr. 5 diagram závislosti poměru EB/Nt na vzdálenosti od mikrobuňky.

Příklady provedení vynálezu

Na výkresech je obr. 1A znázorněno schéma příkladné CDMA buňky. Vysílání dopředného spoje (forward link) ze základné stanice 4 na mobilní stanici 6 může být ve formě širšího svazku (nebo všesměrového svazku) 12 a bodových svazků 14a a 14b. Jak ukazuje obr. 1 A, bodové svazky 14 mohou být směrovány na různé geografické oblasti pokrytí a mohou mít různou velikost. Bodové svazku Γ4 mohou být použity ke zvýšení kapacity a zlepšení výkonu. Základnové stanice 4 může vysílat na žádnou nebo více mobilních stanic 6 uvnitř jakéhokoliv svazku. Například na obr. 1A

-7CZ 300383 B6 vysílá základnová stanice 4 na mobilní stanici 6a pomocí širšího svazku 12, na mobilní stanice 6b a 6c pomocí bodového svazku 14a a na mobilní stanici 6d pomocí bodového svazku 14b.

Na obr. 1B je schéma další příkladné CDMA buňky. CDMA buňka může být rozdělena do sektorů 16a, 16b, 16c způsobem, který je popsán ve výše zmíněném patentu US 5 621 752. Mikrobuňka 1_8 je lokalizované vysílání, které je vloženo dovnitř sektoru 16a. Jak je znázorněno na obr. IB, může základnová stanice 4 vysílat na žádnou nebo více mobilních stanic 6 uvnitř kteréhokoliv sektoru 16a, 16b, 16c nebo mikrobuňky 18. Například na obr. 1B vysílá základnová stanice 4 na mobilní stanici 6e v sektoru 16a, na mobilní stanice 6f a 6q v sektoru 16b, na mobilní stanici óh v sektoru 16c a na mobilní stanici 6i v sektoru 16a a mikrobuňce J_8.

Blokové schéma příkladného vysílání dopředného spoje a hardwaru přijímače je znázorněno na obr. 2. Na základnové stanici 4 obsahuje zdroj 110 dat data, která mají být vyslána na mobilní stanici 6. Data jsou dodávána do kanálového prvku 112, který data segmentuje, podrobuj CRC kódování a zavádí koncové bity kódu, jak to vyžaduje systém. Kanálový prvek 112 pak konvolučně kóduje data, CRC paritní bity a koncové bity kódu, prokládá zakódovaná data, skrambluje proložená data uživatelskou dlouhou PN posloupností a kryje skramblovaná data Walshovou posloupností. Data provozního a pilotního kanálu odpovídající příslušnému partikulárně zaměřenému vysílání (například každému bodovému svazku, sektoru nebo mikrobuňce) jsou kombinována a vedena do modulátoru a vysílače (MOD A TMTR) 114 (pro jednoduchost je znázorněn na obr. 2 jen jeden). Každý modulátor a vysílač 114 rozprostírá krytá data krátkými posloupnostmi PNi a PNq. Rozprostřená data jsou pak modulována na soufázovou a kvadratumí sinusoidu a modulovaný signál se filtruje, konvertuje nahoru (upconvert) a zesiluje. Signál dopředného spoje je vysílán dopředným spojem (forward link) 120 pomocí antény 116.

Na mobilní stanici 6 je signál dopředného spoje přijímán anténou 132 a veden k přijímači (RCVR) 134. Přijímač 134 signál filtruje, zesiluje, konvertuje dolů (downconvert), kvadratumě demoduluje a kvantuje. Digitalizovaná data se vedou do modulátoru (DEMOD) 136, který demoduluje data inverzí rozprostření (despread) krátkými PNj a PNq posloupnostmi, invertuje krytí demodulovaných dat Walshovou posloupností a provádí inverzi kombinování dat („derotaci“) pomocí obnoveného pilotního signálu. Získaná data z různých korelátorů v demodulátoru 136 se kombinují a deskramblují uživatelskou dlouho PN posloupností. Deskramblováná (nebo demodulovaná) data jsou vedena do dekodéru 138. který provádí inverzní operaci ke kódování, které bylo provedeno v kanálovém prvku 112. Dekódovaná data jsou vedena na datovou sběrnici 140.

Blokové schéma příkladného kanálového prvku 112 vysílače je znázorněno na obr. 3. V příkladném provedení obsahuje kanálový prvek 112 alespoň jeden provozní kanál (nebo kódový kanál) 212 a alespoň jeden pilotní kanál 232. V každém provozním kanálu 212 přijímá CRC kodér 214 provozní data, provádí CRC kódování a může vkládat skupinu koncových bitů kódu podle normy IS-95. Kódová CRC data jsou vedena do konvolučního kodéru 216, ktetý kóduje data konvolučním kódem. V příkladném provedení je konvoluční kór určen normou IS-95. Zakódovaná data jsou vedena do prokladače 218, který změní pořadí kódových znaků kódových dat. V příkladném provedení je prokladač 218 blokový prokladač, který mění pořadí kódových symbolů v 20 ms blocích kódových dat. Proložená data jsou vedena do násobičky 220, která data skrambluje uživatelskou dlouhou PN posloupností. Skramblovaná data jsou vedena k násobičce 222, která kryje data Walshovou posloupností, která je přiřazena tomuto provoznímu kanálu 212. Krytá data jsou vedena do zesilovacího prvku 224, který normuje (scale) data tak, aby byl na mobilní stanici 6 udržován požadovaný poměr energie na bit k šumu Ei>/I₀ při minimalizování vysílací energie. Normovaná data jsou vedena na přepínač 23é, ktetý směruje data z provozního kanálu 212 do odpovídajícího sumátoru 240. Sumátory 240 sčítají signály ze všech provozních kanálů 212 a pilotního kanálu 232, který je určen pro partikulárně zaměřené vysílání. Výsledný signál z každého sumátoru 240 je veden do modulátoru a vysílače 114, který pracuje způsobem, který byl vysvětlen výše.

-8CZ 300383 B6

Jak bylo uvedeno, obsahuje kanálový prvek 112 alespoň jeden pilotní kanál 232. Počet požadovaných pilotních kanálů 232 závisí na systémových požadavcích. V každém pilotním kanálu 232 jsou pilotní Walshovou posloupností. V příkladném provedení jsou pilotní data všech pilotních kanálů 232 identická a obsahují posloupnosti samých jedniček. Krytá pilotní data jsou vedena do zesilovacího prvku 236, který normuje data normovacím činitelem tak, aby se udržela požadovaná úroveň pilotního signálu. Normovaná pilotní data jsou vedena na přepínač 230, který směruje data z provozního kanálu 212 do sumátoru 240.

Výše popsaný hardware je jedním z mnoha provedení, která podporují více partikulárně zaměřeío ných vysílání ze základnové stanice 4. Mohou být navrženy i další architektury hardwaru pro zajištění zde uvedených funkcí. Tato další uspořádání spadají do rozsahu vynálezu.

V příkladném provedení jsou Walshovy posloupnosti, poskytnuté každému provoznímu kanálu 212, 64-bitové Walshovy posloupnosti, které jsou definovány v normě IS-95. V příkladném pro15 vedení je Walshova posloupnost ze samých nu rezervována pro pilotní kanály. V příkladném provedení je pilotní Walshova posloupnost, poskytnutá každému pilotnímu kanálu 232, generována spojením 64-bitových posloupností se samými nulami a se samými jedničkami. Počet požadovaných pilotních kanálů určuje minimální délku pilotních Walshových posloupností. V příkladném provedení pro dva pilotní kanály je délka pilotní Walshovy posloupnosti 128 bitů a pro

Čtyři pilotní kanály je délka pilotní Walshovy posloupnosti 256 bitů. Délka pilotní Walshovy posloupnosti může být zobecněna vzorcem 64*K, kde K je počet pilotních kanálů požadovaných základovou stanicí 4 a je mocninou čísla dvě. Pro čtyři pilotní kanály mohou být pilotní Walshovy posloupnosti PPPP, PMPM, PPMM a PMMP, kde P a M jsou definovány výše.

V příkladném provedení je s každým partikulárně zaměřeným vysíláním vysílán odpovídající pomocný pilotní signál, tvořený krytím pilotních dat odpovídající přídavnou pilotní Walshovou posloupností. Na obr. IA vyžadují bodové svazky 14a a 14b vysílání dvou pomocných pilotních signálů. Pro popsané pilotní signály je vyžadován přídavný vysílací výkon. Vzhledem k vyššímu zisku antény, který souvisí se směrovostí bodových svazků 14, je však požadovaný vysílací výkon pilotního signálu a signálu dopředného spoje u každého bodového svazku Γ4 redukován ziskem antény. Může tak být dosaženo vyšší kapacity i v případě přídavných vysílání pilotních signálů. Podle vynálezu může být vysílací výkon provozních kanálů dopředného spoje a pilotního kanálu nastavován (pokud možno dynamicky) podle směrovosti partikulárně zaměřeného vysílání (například zisku antény bodového svazku).

Blokové schéma příkladného demodulátoru mobilní stanice 6 je znázorněno na obr. 4. Signál dopředného spoje je přijímán anténou 132 a veden do přijímače 134, který zpracovává signál způsobem, který byl popsán výše. Digitalizovaná I a Q data jsou vedena do demodulátoru 136.

V demodulátoru 136 jsou data vedena na alespoň jeden korelátor 310. Každý korelátor 310 zpra40 covává různou složku vícecestného šíření přijatého signálu. V korelátoru 310 jsou data vedena do zásobičky 320 pro komplexně sdružené násobení, která násobí I a Q data krátkými PNi a PNq posloupnostmi a získávají se tak I a Q data inverzí rozprostření (despread data). Komplexně sdružené násobení odstraňuje rozprostření, které bylo provedeno komplexním násobením v modulátoru a vysílači 114.

I a Q data s invertovaným rozprostřením jsou vedena do odpovídajících násobiček 332a, 322b a korelátorů 326a, 326b pilotního signálu. Násobičky 322a a 322b násobí I a Q data Walshovou posloupností (Wx) přiřazenou příslušnému korelátoru 310. I a Q data jsou z násobiček 322a a 322b vedena do odpovídajícího akumulátoru (ACC) 324a, resp. 324b. V příkladném provedení akumulují akumulátory 324 data během 64 čipového intervalu, což je délka Walshovy posloupnosti. Data I a Q demodulovaná inverzí krytí z akumulátoru 324 jsou vedena do obvodu 328 skalárního součinu. Korelátory 326a, 326a a 326b pilotního signálu provádí inverzi krytí I a Q dat pilotní Walshovou posloupností (PWy) přiřazenou korelátoru 310 a filtrují pilotní signál demodulováný inverzí krytí. Činnost korelátorů 326 pilotního signálu je popsána dále. Filtrovaný pilotní signál je veden do obvodu 328 skalárního součinu. Obvod 328 vypočítává skalární součin

-9CZ 300383 B6 dvou vektorů (pilotního signálu a dat) známým způsobem. Příkladné provedení obvodu 328 skalárního součinu je detailně popsán v patentu US 5 506 865 přihlašovatele s názvem „Obvod pro skalární součin pilotní nosné“ (Pilot Carrier Dot Product Circuit), a na který tímto odkazujeme jako součást tohoto popisu. Obvod 328 promítá vektor odpovídající datům demodulovaným inverzí krytí na vektor odpovídající filtrovanému pilotnímu signálu, násobí amplitudu vektorů a vytváří skalární výstup se znaménkem pro kombinátor 330. Kombinátor 330 kombinuje výstupy z korelátorů 310, jejichž úkolem je demodulace přijatého signálu, a směruje kombinovaná data do členu 332 pro inverzi rozprostření („derozprostření“; despreading) dlouhou PN posloupností. Člen 332 provádí inverzi rozprostření dat dlouhou PN posloupností a vede demodulovaná data do io dekodéru 138.

Nyní bude popsána činnost korelátorů 326 pilotního signálu. V příkladném provedení jsou pilotní signály partikulárně zaměřených vysílání rozprostřeny stejnou krátkou PN posloupností, ale kryty odlišnými pilotními Walshovy posloupnostmi. V každém sekvenčním intervalu, který je pro pří15 kladnou Walshovu posloupnost podle IS-95 dlouhý 64 čipů, jsou akumulovány pilotní signály ze soufázových a kvadratumích kanálů a ukládány jako I, resp. Q pilotní hodnoty. I a Q pilotní hodnoty jsou pro běžící sekvenční interval kombinovány s I a Q pilotními hodnotami pro předchozí sekvenční intervaly podle hledané pilotní hypotézy. Jako příklad předpokládejme, že I_o a Qo jsou pilotní hypotézy. Jako příklad předpokládejme, že Io a Q_o jsou pilotní hodnoty naakumulované během běžícího sekvenčního intervalu a Ij a Q_t, I₂ a Q₂ a I₃ a Q₃ jsou pilotní hodnoty naakumulované ve třech předchozích sekvenčních intervalech. Potom je pro pilotní hypotézu PPPP pilotní signál, získaný po inverzi krytí, Idj>ppp = Io+b+b+U a Qd,pppp = Qo⁺Qi+Q2+Q3· Podobně pro pilotní hypotézu PMPM je pilotní signál, získaný po inverzi krytí I<í,pmpm⁼ Iq—Ii+I₂—I₃ a Q<i,pmpm = QoQi⁺Q2-Q3- Tak může být pro všechny pilotní hypotézy vypočten pilotní signál po inverzi krytí z jedné sady I a Q pilotních hodnot. Energie pilotního signálu, získaného po inverzi krytí, se může vypočítat jako E_p=I_d ²+Q_d ².

Pilotní kanály generované podle vynálezu poskytují mnoho výhod. Za prvé není ovlivněn (nebo zmenšen) počet Walshových posloupností, které jsou k dispozici pro další kódové kanály, proto30 že je dostupných ještě 63 posloupností pro provozní kanály a pro pilotní kanály je použita pouze

Walshova posloupnost se samými nulami. To je obzvláště důležité, když se má kapacita, pokud jde o počet mobilních stanic podporovatel ných základovou stanicí 4, zvýšit minimálními změnami v architektuře CDMA, jak je definována v normě IS-95.

Za druhé je v příkladném provedení použit stejný ofset krátké PN posloupnosti pro všechny pilotní kanály, takže vyhledávání a rozlišení pilotních signálů z partikulárně zaměřených vysílání je zjednodušeno. V sektorových buňkách dle stavu techniky byl pilotní signál v každém sektoru rozprostřen krátkými PN posloupnostmi s různými ofsety. Na mobilní stanici 6 vyžaduje vyhledávání pilotních signálů provést inverzi rozprostření přijatého signálu různými krátkými PN posloupnostmi, kdy každá má jiný ofset, který odpovídá danému sektoru. V příkladném provedení jsou pilotní signály partikulárně zaměřeného vysílání rozprostřeny stejnými krátkými PN posloupnostmi, ale kryty různými pilotními Walshovými posloupnostmi. Pilotní signál je tak podrobován inverzi rozprostření („derozprostren“) pouze jednou a může být vypočten pilotní signál po provedené inverzi krytí pro různé pilotní hypotézy ze společné sady I a Q pilotních hodnot, jak je popsáno výše.

Za třetí je přidávání nebo odebírání bodových svazků, sektorů a mikrobuněk do a nebo z aktivní skupiny a/nebo kandidátské skupiny mobilní stanice 6 vynálezem zjednodušeno. V příkladném provedení může mobilní stanice 6 zpracovávat pilotní signály kryté pilotní Walshovou posloup50 ností podobně jako ty, které přicházejí z ostatních sektorů a buněk. Konkrétněji může být soubor aktivních a kandidátských pilotních signálů udržován porovnáváním energie získané korelátorem 326 pilotního signálu se souborem předem stanovených prahů. Jestliže je energie E_p pilotního signálu nad prahem přidání, může být partikulárně zaměřené vysílání odpovídající tomuto pilotnímu signálu přidáno do aktivní/kandídátské skupiny mobilní stanice 6. Alternativně, jestliže je energie Ep pilotního signálu pod prahem odebrání, může být partikulárně zaměřené vysílání

- 10CZ 300383 B6 odpovídající tomuto pilotnímu signálu odebráno z aktivní/kandidátské skupiny. Podobně se může provádět přelaďování mezi partikulárně zaměřenými vysíláními způsobem podobným, jak je prováděno v systémech podle IS-95.

Vynález může být použit pro zajištění zlepšené činnosti buněk rozdělených do sektorů. Podle normy IS-95 používá každá sektorová buňka v dopředném spoji různý ofset (PN offset) společné PN posloupnosti. Tato architektura nevytváří signály dopředného spojení, které jsou navzájem ortogonální, a to může omezit vlastnosti spojení. Například pokudje mobilní stanice 6 v blízkosti základnové stanice 4, je dráhová ztráta malá. To umožní přenosy s vysokou datovou rychlostí dat ío po spoji. Pokud je však mobilní stanice 6 mezi dvěma sektory, přijímá mobilní stanice značné množství interference neortogonálních signálů. Tato interference neortogonálních signálů omezuje maximální datovou rychlost, kterou může spoj přenést, a to spíše než tepelný šum. Pokud sektory vysílají signály, které jsou navzájem ortogonální, je interference mezi signály z různých sektorů minimalizována jsou tak možné přenosy při vyšších datových rychlostech, kdy je příto15 men pouze tepelný šum a určitá zbytková interference neortogonálních signálů. Pomocí ortogonálních signálů je činnost v oblastech, které jsou pokryty více než jednou anténou, též zlepšena pomocí diverzity poskytované vícecestným šířením.

Ortogonální signály jsou vytvářeny použitím různých ortogonálních pomocných pilotních signálů pro daný sektor, použitím různých Walshových provozních kanálů pro provoz v sousedních sektorech, a minimalizováním časového rozdílu mezi signály přijímanými ze sousedních sektorů. Tohoto časového rozdílu se může dosáhnout pomocí sektorových antén, které jsou vzájemně blízko sebe, takže dráhový rozdíl mezi anténami je menší než perioda čipu. Pro kompenzaci časových rozdílů může být také nastaveno časování sektorů.

Vynález může být použit pro vytváření pomocných pilotních signálů pro mikrobuňky. Mikrobuňka (picocell; „pikobuňka“) může tvořit lokalizovanou oblast pokrytí, která může být použita pro zajištění přídavných služeb. Mikrobuňka může ležet (nebo být včleněna) vmakrobuňce a makrobuňkou může být buňka, sektor nebo svazek. V jednom provedení může být mikrobuňka realizována použitím různých vysílacích kmitočtů. To však nemusí být proveditelné a nebo ekonomicky praktické. Vynález může být použit pro vytváření samostatných pilotních signálů pro mikrobuňky.

V příkladném provedení může být sada Walshových posloupností, které nejsou používány mikro35 buňkou, použita v mikrobuňce. V příkladném provedení uvádí mikrobuňka časování svého vysílání do souladu s časováním mikrobuňky. Toho může být dosaženo jedním z mnoha provedení. V příkladném provedení přijímá přijímač v mikrobuňce signály dopředného spoje z mikrobuňky a makrobuňky a nastavuje časování mikrobuňky tak, aby bylo v souladu s časováním v makrobuňce. Po uvedení časování vysílání mikrobuňky do souladu s vysíláním v makrobuňce se mohou vysílání mikrobuňky učinit ortogonální k vysíláním makrobuňky ve středu mikrobuňky pomocí ortogonálních pilotních signálů a různých Walshových provozních kanálů pro data v buňkách.

Schéma mikrobuňky 18 včleněné do makrobuňky (nebo sektoru 16a) je znázorněno na obr. 1B.

Čára 20 prochází středem mikrobuňky 18. Graf poměru energie na bit k celkové hustotě interference Eb/N, mobilní stanice 6 podél čáry 20 je znázorněn na obr. 5. Na obr. 5 je znázorněn poměr Eb/N_t pro mikrobuňku, která vysílá ortogonálně k vysílání makrobuňky a pro mikrobuňku, která nevysílá ortogonálně k makrobuňce.

Obr. 5 ukazuje, že když uživatel makrobuňky vstoupí do mikrobuňky, dochází k pouze malému zhoršení způsobené mikrobuňkou uživateli makrobuňky (nebo mobilní stanice). Je třeba si povšimnout výrazného poklesu Et/N_t v případě, kdy je mobilní stanice v makrobuňce na téměř stejné pozici jako je mikrobuňka. To je zapříčiněno velmi silným signálem z mikrobuňky a předpokladem, že mikrobuňka a makrobuňka nemohou být učiněny dokonale ortogonální. Na obr. 5 se předpokládá, že mezi mikrobuňkou a makrobuňkou je minimální vazba. V příkladném prove- 11 CZ 300383 B6 dění je tato minimální vazba dána hodnotou 0,01. Nejméně 1 % energie mikrobuňky je tak neortogonální s energií makrobuňky. Pokud je však mikrobuňka neortogonální s energií makrobuňky. Pokud je však mikrobuňka neortogonální, přijímá mobilní stanice v makrobuňce značné množství energie z mikrobuňky. Obr. 5 ukazuje, že pokud je mobilní stanice uvnitř kruhu mikrobuňky s poloměrem asi 40 m, musí makrobuňka vysílat značné množství energie, aby udržela komunikaci s mobilní stanicí. V případě ortogonální mikrobuňky se zmenší oblast, kde makrobuňka musí vysílat hodně energie, jen na několik metrů. Podobně dochází ke značnému vzrůstu rozsahu pro uživatele mikrobuňky, když mikrobuňka vysílá ortogonálně vzhledem k makrobuňce. Příklad na obr. 5 ukazuje, že se rozsah zvětší o asi 50 %, když je mobilní stanice blíže k makrobuňce a io značně se zvýší v jiných směrech.

Obr. 5 ukazuje vliv podél čáry 20 procházející mikrobuňkou 18. Pokud však mobilní stanice není na čáře. 20, může být účinnost vypočtena. Pro danou vzdálenost od mikrobuňky bude účinnost vymezena mezi účinností mobilní stanice ve stejné vzdálenosti, ale na čáře 20 a blíže k makro15 buňce, a dále od makrobuňky.

Vynález byl popsán v kontextu Walshovy posloupnosti se samými nulami, která je v systémech podle IS—5 rezervovaná pro pilotní kanál. Pro generování pilotních Walshových posloupností podle vynálezu mohou být použity i další Walshovy posloupnosti. Vybraná Walshova posloup20 nost a její komplementární posloupnost mohou být použity pro generování pilotních Walshových posloupností způsobem, který je popsán výše. V příkladném provedení je komplementární posloupnost odvozena invertováním každého bitu zvolené Walshovy posloupnost. Alternativně může být komplementární posloupností druhá základní Walshova posloupnost. Obecně řečeno, mohou být použity jiné základní Walshovy posloupnosti, což také spadá do rozsahu vynálezu.

I když byl vynález popsán v kontextu systému CDMA, který odpovídá normě IS-95, může být vynález rozšířen i na další komunikační systémy. Pilotní Walshovy posloupnosti mohou být generovány ze základní Walshovy posloupnosti, která má v příkladném systému dle IS—95 délku 64 čipů. V rámci vynálezu mohou být použity také základní Walshovy posloupnosti odlišných délek, což také spadá do rozsahu vynálezu. Dále může být použita také jakákoli ortogonální posloupnost nebo přibližně ortogonální posloupnost, což rovněž spadá do rozsahu vynálezu.

Přednostní popis výhodných provedení je určen pro odborníky v oboru, aby jim umožnil realizovat nebo použít vynález. Odborníkům v oboru budou také zřejmé různé obměny těchto provede35 ní, a zde popsané obecné principy mohou být aplikovány na jiná provedení bez použití vynálezecké činnosti. Vynález tedy není omezen zde uvedenými provedeními, ale platí pro nej širší záběr, který je v souladu s principy a novými znaky, kteréjsou zde popsány.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob zpracování signálů, které se vysílají ze základnové stanice na mobilní stanice 45 v buňkové telekomunikační síti, v systému s mnohonásobným přístupem s kódovým dělením

CDMA, s rozprostřeným spektrem s rozprostřením pomocí pseudonáhodných posloupností PN, přičemž komunikační signály vysílané ze základnové stanice obsahují provozní signál a pilotní signál obsahující pilotní data, kteréjsou pro vytvoření vzájemně ortogonálních kódových kanálů rozprostřeny Walshovými posloupnostmi, zvolenými ze souboru Walshových posloupností obsa50 hujících jedinečné Walshovy posloupnosti pro jednotlivé kódové kanály a další jedinečnou Walshovu posloupnost pro krytí pilotních dat pilotního signálu, vyznačený t í m , že se pro zajištění ortogonálnosti pilotního signálu ve vysílání, které má zvolenou směrovost nebo které je určené do zvolené oblasti, vzhledem k pilotním signálům ve vysíláních do sousedních oblastí, vytvoří pro daný přenos pomocný pilotní signál, v němž jsou

- 12CZ 300383 B6 pilotní data kryta přídavnou pilotní Walshovou posloupností, tvořenou kombinací základní Walshovy posloupnosti a její komplementární posloupnosti.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že základní Walshova posloupnost je tvo5 řena posloupností samých nul.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že základní Walshova posloupnost má délku 64 čipů.

io
4. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že přídavná pilotní Walshova posloupnost má délku 128 čipů.
5. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že přídavná pilotní Walshova posloupnost má délku 256 čipů.
6. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že přídavná pilotní Walshova posloupnost má délku 64 krát K, kde K je celé číslo.
7. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačený tím, že přídavná pilotní Wal20 shova posloupnost obsahuje K-bitovou posloupnost mapování Walshovým kódem, kde každý bit

K-bitové posloupnosti je nahrazen základní Walshovou posloupností nebo komplementární posloupností v závislosti na hodnotě tohoto bitu.
8. Způsob podle nároku 7, vyznačený tím,že komplementární posloupnost je odvozena 25 invertováním každého bitu uvedené základní Walshovy posloupnosti.
9. Způsob podle nároku 7, vyznačený tím, že komplementární posloupnost je druhá základní Walshova posloupnost.

30
10. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 9, vyznačený tím, že se výkon pomocného pilotního signálu nastavuje na základě zisku vysílání pokrývajícího buňku, sektor nebo mikrobuňku nebo směrového vysílání používajícího širší svazek, bodový svazek nebo jiné směrové svazky, ve kterém je uvedený pomocný pilotní signál vysílán.

35
11. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 10, vyznačený tím, že pro každé vysílání pokrývající buňku, sektor nebo mikrobuňku nebo směrové vysílání používající širší svazek, bodový svazek nebo jiné směrové svazky se použije jeden pomocný pilotní signál.
12. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 11,vyznačený tím, že pilotní data jsou pro

40 všechny pilotní signály shodná.
13. Způsob podle nároku 12, vyznačený tím, že pilotní data obsahují pro všechny pilotní signály posloupnost samých jedniček.

45
14. Způsob podle nároku 12, vyznačený tím,že pilotní data obsahují pro všechny pilotní signály posloupnost samých nul,
15. Způsob zpracování signálů, které se vysílají ze základnové stanice v buňkové telekomunikační síti a přijímají se na mobilní stanici buňkové telekomunikační sítě, v systému s mnohost) násobným přístupem s kódovým dělením CDMA, s rozprostřeným spektrem s rozprostřením pomocí pseudonáhodných posloupností PN, přičemž komunikační signály vysílané ze základnové stanice obsahují provozní signál a pilotní signál s pilotními daty, které jsou pro vytvoření vzájemně ortogonálních kódových kanálů rozprostřeny Walshovými posloupnostmi, zvolenými ze souboru Walshových posloupností obsahu- 13CZ 300383 B6 jícího jedinečné Walshovy posloupnosti pro jednotlivé kódové kanály a další jedinečnou Walshovou posloupnost pro krytí pilotních dat pilotního signálu, vyznačený tím, že se pro zajištění ortogonálnosti pilotního signálu ve vysílání, které má zvolenou směrovost nebo 5 které je určené do zvolené oblasti, vzhledem k pilotním signálům ve vysíláních do sousedních oblastí, vytvoří pro daný přenos pomocný pilotní signál, v němž jsou pilotní data kryta přídavnou pilotní Waíshovou posloupností, tvořenou kombinací základní Walshovy posloupnosti a její komplementární posloupnosti, přičemž na mobilní stanici se přijímaná pilotní data akumulují v délce základní Walshovy pos10 loupnosti pro vytvoření soufázových (I) pilotních hodnot a kvadratumích (Q) pilotních hodnot, přičemž se akumulují I a Q pilotní hodnoty pro běžící interval a předchozí intervaly a kombinují se podle předem určeného algoritmu pro příjem, a získá se tak pilotní signál demodulovaný inverzí krytí.

15
16. Způsob podle nároku 15, vyznačený tím, že délka základní Walshovy posloupnosti je 64 čipů.
17. Způsob podle nároku 15 nebo 16, vyznačený tím, že pilotní signál, demodulovaný inverzí krytí, se porovnává se skupinou předem stanovených prahů.
18. Způsob podle nároku 17, vyznačený tím,že vysílání pokrývající buňku, sektor nebo mikrobuňku nebo směrové vysílání používající širší svazek, bodový svazek nebo jiné směrové svazky, odpovídající pilotnímu signálu demodulovanému inverzí krytí, se přidá do kandidátské skupiny, jestliže demodulovaný pilotní signál přesáhne práh pro přidání.
19. Způsob podle nároku 17, vyznačený tím, že vysílání pokrývající buňku, sektor nebo mikrobuňku nebo směrové vysílání používající širší svazek, bodový svazek nebo jiné směrové svazky, odpovídající pilotnímu signálu demodulovanému inverzí krytí, se odebere z kandidátské skupiny, jestliže demodulovaný pilotní signál je pod prahem pro odebrání.
20. Způsob podle nároku 17, vyznačený tím, že vysílání pokrývající buňku, sektor nebo mikrobuňku nebo směrové vysílání používající širší svazek, bodový svazek nebo jiné směrové svazky odpovídající pilotnímu signálu, demodulovanému inverzí krytí, se přidá do aktivní skupiny, jestliže demodulovaný pilotní signál přesáhne práh pro přidání.
21. Způsob podle nároku 17, vyznačený tím, že vysílání pokrývající buňku, sektor nebo mikrobuňku nebo směrové vysílání používající Širší svazek, bodový svazek nebo jiné směrové svazky, odpovídající pilotnímu signálu, demodulovanému inverzí krytí, se odebere z aktivní skupiny, jestliže demodulovaný pilotní signál je pod prahem pro odebrání.
22. Zařízení pro přijímání pilotního signálu na mobilní stanici ze základové stanice, pro provádění přijímání pilotního signálu ve způsobu zpracovávání signálů podle kteréhokoli z nároků 15 až 21, obsahující přijímač (134), demodulátor (136) a dekodér (138), vyznačené tím,že demodulátor (136) obsahuje korelátor (310) pilotního signálu pro pri45 jímání krytého pilotního signálu a získání pilotního signálu demodulovaného inverzí krytí.
23. Zařízení podle nároku 22, vyznačené tím, že korelátor (310) pilotního signálu obsahuje prostředky pro vypočítání pilotního signálu, demodulovaného inverzí krytí, podle uvedeného předem určeného algoritmu.
24. Zařízení podle nároku 22 nebo 23, vyznačené tím, že korelátor (310) pilotního signálu obsahuje akumulátor (324) s prostředky pro akumulování pilotních dat během délky základní Walshovy posloupnosti pro získání I a Q pilotních hodnot.

- 14CZ 300383 B6
25. Zařízení podle nároku 23 nebo 24, vyznačené tím, že korelátor (310) pilotního signálu obsahuje akumulátor (324) s prostředky pro akumulování I a Q pilotních hodnot pro běžící interval a předchozí intervaly podle předem určeného algoritmu pro získání pilotního signálu

5 demodulovaného inverzí krytí.