DE19823504A1

DE19823504A1 - Verfahren, Vorrichtung und System zum Übertragen von Daten in zwei parallelen Kanälen im Codemultiplex

Info

Publication number: DE19823504A1
Application number: DE19823504A
Authority: DE
Inventors: Kari Pehkonen; Harri Lilja
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Current assignee: Conversant Wireless Licensing SARL
Priority date: 1997-05-29
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 1998-12-03
Anticipated expiration: 2018-05-27
Also published as: BR9801707A; GB2327833B; EP0881786A3; FI972278A0; CN100466499C; EP0881786A2; DE69833732T2; JPH10341188A; DE19823504B4; KR100633854B1; ES2260816T3; FI972278A; RU2214060C2; EP0881786B1; FI105377B; GB2327833A; CN1204193A; JP3526741B2; KR19980087458A; GB9811666D0

Description

Die Erfindung betrifft allgemein die Übertragung von Daten in zwei parallelen Kanälen in einem System mit Zugriff im Codemultiplex. Insbesondere betrifft die Erfindung die Über tragung von Daten in zwei Kanälen, für die die Datenübertra gungserfordernisse verschieden sind, z. B. hinsichtlich der Menge oder der Unversehrtheit der übertragenen Daten.

Im Betrieb müssen Endgeräte, wie Mobiltelefone, in Kleinzo nen-Funksystemen sowohl Nutz- oder Benutzerdaten als auch verschiedene Steuerdaten, die mit beträchtlich geringerer Menge als Nutzerdaten vorliegen, oder andere Qualitätserfor dernisse aufweisen, was die Unversehrtheit der übertragenen Information betrifft, übertragen. Steuer- und Nutzerdaten werden in logisch gesonderten Kanälen übertragen, und es sind mehrere Verfahren zum Multiplexen dieser Kanäle in ei nem gemeinsamen physikalischen Funkfrequenzkanal bekannt. Es ist üblich, die durch eine Funkeinrichtung übertragene In formation in Rahmen zu unterteilen, in denen die Steuerdaten und die Nutzerdaten in zeitlich getrennten Rahmenkomponenten liegen, d. h., daß sie in der Zeitdomäne gemultiplext sind. Diese Art eines Übertragungsverfahrens ist für sogenannte diskontinuierliche Übertragung (DTX) wenig geeignet, wenn die Übertragung der Steuerdaten wegen der Art dieser Daten kontinuierlich erfolgen muß. Bei diskontinuierlicher Über tragung wird die Übertragung von Nutzerdaten für Momente un terbrochen, in denen keine tatsächliche Information zu sen den ist (z. B. dann, wenn der Benutzer eines Mobiltelefons während eines Anrufs zu sprechen aufhört). In Systemen mit Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA = Code Division Multiple Access) ist es jedoch im allgemeinen erwünscht, die Verbin dung aufrechtzuerhalten, was dadurch erfolgt, daß dauernd zumindest einige Steuerdaten gesendet werden; das Anwenden von DTX erfordert pulsförmige Übertragung innerhalb eines Rahmens.

Für Codemultiplex-Vielfachzugriff verwendende Systeme ist es bekannt, Steuerdaten und Nutzerdaten in zwei verschiedenen Codekanälen zu verarbeiten, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Gleichzeitig zeigt Fig. 1 auch andere bekannte Arten zum Kombinieren verschiedener logischer Kanäle bei einem Übertragungsvorgang. Die Anordnung gemäß Fig. 1 ist z. B. aus der Patentschrift FI 97837 bekannt, mit derselben Anmel derin wie im vorliegenden Fall. Die Leitung 10 repräsentiert einen übertragenen Bitstrom, der hinsichtlich Fehlern nicht sehr kritisch ist, sondern für den ein Bitfehlerverhältnis (BER = Bit Error Ratio) von maximal 10^-3 zulässig ist, und die Leitung 11 repräsentiert einen fehlerkritischen Bit strom, bei dem das BER kleiner als 10^-6 sein muß. Um ein besseres Bitfehlerverhältnis zu erzielen, wird der Bitstrom auf der Leitung 11 in einem Block 12 einer Reed-Solomon-Co dierung unterzogen und in einem Block 13 verschachtelt. Die Bitströme von den Leitungen 10 und 11 werden in einem Block 14 kombiniert, und in einem Block 15 werden bestimmte End bits zu ihnen hinzugefügt, woraufhin der kombinierte Bit strom in einem Block 16 faltungscodiert wird. Dann wird der Bitstrom auf einer Leitung 18, der nicht einer Fehlerkorrek tur- oder Faltungscodierung unterzogen ist, in einem Block 17 in denselben Codekanal gemultiplext. Um die gewünschte Symbolrate zu erzielen, werden, falls erforderlich, eine Symbolwiederholung in einem Block 19 und eine Verschachte lung in einem Block 20 verwendet. Das Erzeugen eines Streu spektrums wird unter Verwendung eines PN1-Codes in einem Co dierelement 21 ausgeführt, woraufhin der sich ergebende Sym bolstrom in den Zweig I eines Funkfrequenzblocks 22 aufge nommen wird, um zusammen mit dem unteren Codekanal eine Funkfrequenzübertragung zu erzeugen, die auf eine Antenne 23 zu geben ist.

Rahmensteuerungskopf(FCH = Frame Control Header)-Bits, die Information im unteren Codekanal transportieren, werden über eine Leitung 24 in einen Codierblock 25 aufgenommen und von dort über eine Symbolwiederholung und eine Verschachtelung 27 zu einem Block 28 transportiert, in dem zum Symbolstrom Bezugssymbole 29, wie sie zur Synchronisierung des Empfän gers erforderlich sind, wie auch Leistungssteuerungs(PC = Power Control)-Symbole 30 hinzugefügt werden. Ein Codierele ment 31 führt das Erzeugen eines Streuspektrums unter Ver wendung eines PN2-Codes aus, der sich vom obengenannten PN1-Code unterscheidet, wonach die zeitliche Lage des unteren Codekanals in bezug auf den oberen durch ein Verzögerungs element 32 geeignet eingestellt wird, bevor der Symbolstrom in den Zweig Q des Funkfrequenzblocks 22 aufgenommen wird, um eine Funkfrequenzübertragung gemeinsam mit dem oberen Codekanal zu erzeugen, die auf die Antenne 23 zu geben ist.

Die durch das Verzögerungselement 32 erzeugte Verzögerung kann auch den Wert 0 haben, in welchem Fall Quadraturphasen umtastungs(QPSK = Quadrature Phase Shift Keying)-Modulation verwendet wird.

Bei einer Funkvorrichtung gemäß Fig. 1 ist es möglich, im unteren Codekanal, wegen der geringeren Bitrate, einen nied rigeren Leistungspegel als im oberen Codekanal zu verwenden, um dadurch elektrische Energie einzusparen. Bei kleinen End geräten für Kleinzonen-Funksysteme ist das Einsparen von Energie bei der Übertragung sowohl zum Verlängern der Entla dezeit von Batterien als auch zum Begrenzen des allgemeinen Störsignalpegels des Systems von Vorteil. Jedoch ist die An ordnung gemäß Fig. 1 vom Standpunkt der Verwendung verschie dener Leistungspegel aus nicht optimal, da im Funkfrequenz block 21 ein Leistungsverstärker (nicht dargestellt) vorhan den ist, in dem eine Verzerrung auftritt. HF-Verstärker ver halten sich nicht auf lineare Weise, wenn sie nahe ihrem Sättigungsbereich betrieben werden. Insbesondere im Fall von Modulationsverfahren mit großer Variation der Amplitude sollten die im Verstärker erzeugten Quermodulationsprodukte dadurch verringert werden, daß der Verstärker in einem so genannten zurückgenommenen Modus betrieben wird, was bedeu tet, daß die Eingangsleistung des Verstärkers im Vergleich zu derjenigen Leistung verringert wird, die den Verstärker in die Sättigung führen würde. Die sich ergebende Verringe rung der Ausgangsleistung wird als zurückgenommene Ausgangs leistung (OBO = Output Back-Off) bezeichnet. Je größer die OBO ist, desto schlechter ist der Wirkungsgrad des Verstär kers, der als Verhältnis der erzeugten HF-Leistung zur ver brauchten Leistung bei Gleichstrom berechnet wird. Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 ist die OBO proportional zur Leis tungsdifferenz der Codekanäle, so daß eine Verringerung des Leistungspegels des unteren Codekanals in bezug auf denjeni gen des oberen Codekanals die OBO erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein System zur Übertragung von Daten in zwei parallelen logischen Kanälen unter Verwendung von Code multiplexbetrieb mit gutem Wirkungsgrad zu schaffen.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Lehre von Anspruch 8, hinsichtlich der Vorrichtung durch die Lehre von Anspruch 1 und hinsichtlich des Systems durch die Lehre von Anspruch 7 gelöst. Für die logischen Kanäle werden dabei zwei Streuspektrumscodes und im Hochfrequenzteil ein IQ-Modulationsverfahren verwendet, wobei das Signal des ers ten Zweigs als Summe der Streuspektrumssignale der verschie denen Kanäle erzeugt wird, während das Signal des zweiten Zweigs als Differenz der Streuspektrumssignale der verschie denen Kanäle erzeugt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Codieren zweier Kanäle verwendet zwei Streuspektrumscodes, so daß für die Bitströ me der beiden Kanäle unter Verwendung eines ersten und eines zweiten Codes gesondert ein Streuspektrum erzeugt wird. Der erste Kanal, für den ein Streuspektrum mit dem ersten Code erzeugt wurde, und der zweite Kanal, für den ein Streuspek trum mit dem zweiten Code erzeugt wurde, werden voneinander subtrahiert, und der erste Kanal, für den ein Streuspektrum mit dem zweiten Code erzeugt wurde, und der zweite Kanal, für den ein Streuspektrum mit dem ersten Code erzeugt wurde, werden addiert. Vor den Summier- und Subtrahieroperationen werden die Streuspektrumsformen des zweiten Kanals mit einem Leistungskorrekturfaktor multipliziert, der eine reelle Ko effizientenzahl größer als 0 ist. Aus den Summier- und Sub trahieroperationen erhaltene Signale werden in die zwei Zweige eines IQ-Hochfrequenzteils aufgenommen, und die von den Zweigen erhaltenen Signale werden aufsummiert und zur Übertragung an eine Antenne gegeben. Vor der Codierung mit dem ersten und zweiten Code können die Bitströme der Kanäle gesondert unter Verwendung sogenannter kurzer Codes codiert werden, wobei die kurzen Codes als eigentliche Codes zur Streuspektrumserzeugung dienen, und der erste und der zweite Code können zur Signalverwürfelung verwendet werden. Andere bekannte Operationen, wie Verschachtelung, Fehlerkorrektur codierung und Gruppierung, können ebenfalls auf die Bitströ me angewandt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die bei spielhaft angegebenen bevorzugten Ausführungsformen sowie die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine bekannte Anordnung für Übertragung in ver schiedenen Kanälen;

Fig. 2a und 2b zeigen erfindungsgemäße Anordnungen für Über tragung in verschiedenen Kanälen;

Fig. 3a bis 3c zeigen Konstellationspunkte, wie sie durch die Anordnung gemäß Fig. 2a oder 2b erzeugt werden;

Fig. 4 zeigt eine Anordnung zum Empfangen eines auf die Art gemäß Fig. 2a erzeugten Signals;

Fig. 5 zeigt Anordnungen gemäß den Fig. 2a oder 2b und 4 in nerhalb eines Kleinzonen-Funksystems; und

Fig. 6 zeigt die Form eines Flußdiagramms eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Oben wurde in Verbindung mit der Beschreibung des Stands der Technik auf Fig. 1 Bezug genommen; daher wird nachfolgend zur Beschreibung der Erfindung und ihrer bevorzugten Ausfüh rungsbeispiele hauptsächlich auf die Fig. 2a bis 6 Bezug ge nommen. Dabei sind gleiche Elemente in den Figuren durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.

Die Fig. 2a und 2b zeigen zwei verschiedene alternative An ordnungen gemäß der Erfindung zur Übertragung von Daten in zwei parallelen Kanälen unter Verwendung von Codemultiplex betrieb. Bei diesem Beispiel enthält ein erster Kanal Nut zerdaten, während ein zweiter Kanal Steuerdaten enthält. Der erste Kanal wird als reservierter Verkehrskanal (DTCH = De dicated Traffic Channel) bezeichnet, während der zweite Ka nal als physikalischer Steuerkanal (PCCH = Physical Control Channel) bezeichnet wird. Die Namen der Kanäle sind nur bei spielhaft und beschränken die Anwendung der Erfindung auf kein spezielles Kommunikationssystem. Für die Erfindung ist es unerheblich, welche Art von Information in den Kanälen übertragen wird oder wie die Datenübertragungserfordernisse für die verschiedenen Kanäle voneinander verschieden sind. Die Erfindung erlaubt ein dynamisches Ändern von Unterschie den zwischen den Kanälen während des Betriebs des Systems.

Der Bitstrom des Kanals DTCH wird über eine Leitung 40 in die erfindungsgemäße Anordnung aufgenommen, während der Bit strom des Kanals PCCH über eine Leitung 41 aufgenommen wird. Eine Leitung 42 repräsentiert einen Verstärkungsfaktor G, dessen Bedeutung später erörtert wird. Ein durch das Symbol C_I repräsentierter erster Code wird über eine Leitung 43 in die Anordnung aufgenommen, während ein durch das Symbol C_Q repräsentierter zweiter Code über eine Leitung 44 in die An ordnung aufgenommen wird. Die Codes C_I und C_Q können z. B. lange Goldcodes sein, wie sie als solche bekannt sind, und deren Gebrauch dem Fachmann z. B. aus dem Dokument "Coherent Multicode DS-CDMA Mobile Radio Access" von Adachi et al., IEICE Trans. Comm., Vol. E79 B., No. 9, September 1996, S. 1316-1325 bekannt sind.

Fig. 2a zeigt die Erzeugung eines Streuspektrums für beide Kanäle DTCH und PCCH unter Verwendung eines sogenannten Kurzcodes vor anderen Operationen in Zusammenhang mit dem Codieren und Modulieren. In einem Block 45 erhält der Bit strom des Kanals DTCH ein Streuspektrum mittels eines Kurz codes SC_i, während der Bitstrom des Kanals PCCH in einem Block 46 ein Streuspektrum mittels eines Kurzcodes SC_j er hält. Es sei darauf hingewiesen, daß die Geschwindigkeit des Bitstroms im Kanal PCCH in Bits pro Sekunde im allgemei nen niedriger als die Geschwindigkeit des Bitstroms im Kanal DTCH ist. Wenn die aus den beiden Bitströmen in den Blöcken 45 und 46 erzeugten Symbolströme identische Symbolraten auf weisen, kann der sogenannte Verarbeitungsgewinn im Block 46 höher sein, d. h. es können mehr Symbole pro Bitstrombit als im Block 45 verwendet werden.

Für die Erfindung ist eine gesonderte Erzeugung von Streu spektren, wie in den Blöcken 45 und 46, nicht wesentlich. Jedoch führt die Erzeugung von Streuspektren zu bestimmten Vorteilen beim Erzielen von Mehrfachzugriff in einem Klein zonen-Funksystem. Wenn eine Sendeanordnung gemäß Fig. 2a in Endgeräten eines Kleinzonen-Funksystems verwendet wird, kön nen jedem Endgerät Kurzcodes unter zueinander orthogonalen oder nicht-orthogonalen Codes zugeordnet werden, um zwischen den vom Endgerät gesendeten parallelen Codekanälen zu unter scheiden. Außerdem benötigt jedes Endgerät einen eigenen kurzen oder langen Code, so daß ein Empfänger in einer Ba sisstation zwischen von verschiedenen Endgeräten gesendeten Signalen unterscheiden kann. Demgemäß kann bei Übertragung in Abwärtsrichtung jede Basisstation eigene lange Codes auf weisen, so daß an Endgeräte innerhalb einer Zone gesendete Signale unter Verwendung verschiedener Kurzcodes unterschie den werden. Die den Blöcken 45 und 46 zugeordneten Kurzcodes beschränken die Erfindung nicht, sondern es können auch bei der durch diese Blöcke repräsentierten Erzeugung von Streu spektren Langcodes verwendet werden.

Der im Block 45 aus dem Bitstrom im Kanal DTCH erzeugte Sym bolstrom wird in zwei parallele Zweige aufgenommen und fer ner an Blöcke 47 und 50 geführt. Wenn der Bitstrom im Kanal DTCH ein Streuspektrum erhält, wie durch den Block 45 von Fig. 2a veranschaulicht, werden die am Symbolstrom mit den Codes C_I und C_Q in den Blöcken 47 und 50 ausgeführten Opera tionen als Verwürfelung bezeichnet. Verwürfelung kann als Spezialfall der Erzeugung eines Streuspektrums angesehen werden, in dem die verwendete Bandbreite nicht mehr zunimmt, sondern bei dem der Dateninhalt des verwürfelten Symbol stroms pseudozufällig auf eine Weise aufgeteilt wird, die durch den verwendeten (Streuspektrums-) Code verwendet ist. Wenn keine Erzeugung eines Streuspektrums gemäß Blöcken 45 und 46 verwendet wird, wird der Bitstrom des Kanals DTCH in die Blöcke 47 und 50 aufgenommen, wie in Fig. 2b darge stellt, und es wird im Block 47 ein Streuspektrum mit dem Code C_I und im Block mit dem Code C_Q erzeugt. Entsprechend wird der Bitstrom für den Kanal PCCH oder der aus ihm im Block 46 erzeugte Symbolstrom in zwei parallele Zweige auf genommen, in denen für den Bitstrom ein Streuspektrum er zeugt wird, oder der Symbolstrom wird im Block 48 mit dem Code C_Q und im Block 49 mit dem Code C_I verwürfelt.

Blöcke 51, 52, 53 und 54 führen eine NRZ(Non-Return-to- Zero)-Umsetzung (ein Phasenmodulationsverfahren) zwischen den in den bei der Erzeugung des Streuspektrums erzeugten Symbolen erhaltenen Bitwerten und den entsprechenden positi ven oder negativen Werten aus. In Multiplizierern 55 und 56 werden die die Daten im Kanal PCCH tragenden Signale mit einem Verstärkungsfaktor G multipliziert, woraufhin in Ad dierern 57 und 58 Signale erzeugt werden, die in die Zweige I und Q des Hochfrequenzteils aufzunehmen sind. Das in den Zweig I aufgenommene Signal ist die Differenz zwischen dem Signal für den Kanal DTCH, für das mit dem Code C_I ein Streuspektrum erzeugt wurde (oder ein Streuspektrum mit dem Code SC_i und eine Verwürfelung mit dem Code C_I) und dem Si gnal im Kanal PCCH, für das mit dem Code C_Q ein Streuspek trum erzeugt wurde (oder ein Streuspektrum mit dem Code SC_j und eine Verwürfelung mit dem Code C_Q), wobei das letztere mit dem Verstärkungsfaktor G multipliziert ist. Demgemäß ist das in den Zweig Q aufgenommene Signal die Summe aus dem Si gnal im Kanal DTCH, für das ein Streuspektrum mit dem Code C_Q erzeugt wurde (oder ein Streuspektrum mit dem Code SC_i und eine Verwürfelung mit dem Code C_Q) und den Daten im Ka nal PCCH für das mit dem Code C_I ein Streuspektrum erzeugt wurde (oder ein Streuspektrum mit dem Code SC_j und eine Ver würfelung mit dem Code C_I), wobei das letztere mit dem Ver stärkungsfaktor G multipliziert ist. Die im Hochfrequenzteil durch einen Ortsoszillator 59, einen Multiplizierer 60, ei nen Phasenschieber 61 und einen Multiplizierer 62 ausgeführ te IQ-Modulation entspricht dem Stand der Technik. Die Si gnale für die Zweige I und Q werden in einem Addierer 63 kombiniert und zur Übertragung in eine Antenne 64 aufgenom men.

Das Multiplizieren der aus dem Kanal PCCH erzeugten Symbol ströme mit einem von 1 abweichenden Verstärkungsfaktor G er zeugt eine Leistungsdifferenz zwischen den Kanälen DTCH und PCCH. Wenn der Verstärkungsfaktor G zwischen null und eins liegt, ist der früher im Block 46 im Kanal PCCH erzielte Verarbeitungsgewinn höher als im Kanal DTCH, und die Leis tungsverringerungen um den Verstärkungsfaktor G in den Blö cken 55 und 56 heben einander auf, was bedeutet, daß in der Gesamtanordnung das mögliche Bitfehlerverhältnis für den Ka nal PCCH selbst dann unverändert bleibt, wenn die Leistung des Kanals um den Verstärkungsfaktor G verringert wird. Wenn angenommen wird, daß die Bitstromgeschwindigkeit im Kanal PCCH konstant bleibt, muß der Verarbeitungsgewinn im Block 46 für die Symbolrate des aus dem Kanal PCCH erzeugten Sym bolstroms ebenfalls konstant bleiben, um mit der im Kanal DTCH übereinzustimmen. Dann kann jedoch der Verstärkungsfak tor G im Kanal PCCH zum Ändern des Bitfehlerverhältnisses verwendet werden; wenn z. B. gemessen wird, daß das Bitfeh lerverhältnis in einer Verbindung zwischen einem sendenden und einem empfangenden Funkgerät zu hoch ist, kann das Emp fangsgerät das Sendegerät dazu auffordern, den Verstärkungs faktor G zu erhöhen, um sein Bitfehlerverhältnis zu verrin gern. Wenn die Bitstromgeschwindigkeit im Kanal PCCH vari iert, können die Kommunikationseigenschaften in diesem Kanal PCCH dadurch auf vielseitige Weise modifiziert werden, daß der Verarbeitungsgewinn und der Verstärkungsfaktor G nach Wunsch ausgewählt werden.

Der Einfachheit halber zeigen die Fig. 2a und 2b keinerlei Verstärker und Filter, die den eigentlichen Modulationspro zeß nicht beeinflussen. Jedoch ist die Verwendung und An ordnung von Verstärkern und Filtern in einer Sendevorrich tung, die Sendedaten im Codemultiplex erzeugt, allgemein bekannt, so daß der Fachmann die Blockdiagramme der Fig. 2a und 2b leicht vervollständigen kann, wo dies erforderlich ist. Die Codierelemente für das Streuspektrum, Modulations elemente, Multiplizierer, Addierer, Oszillator und Phasen schieber, wie in den Fig. 2a und 2b dargestellt, sind Hoch frequenzteile, die als solche dem Fachmann bekannt sind. In den Fig. 2a und 2b sind die Rollen der Addierer 57 und 58 miteinander vertauschbar, d. h., daß der Addierer 57 die Summe der ihm zugeführten Signale berechnen kann und der Ad dierer 58 die Differenz der ihm zugeführten Signale berech nen kann, was die von der Vorrichtung realisierte erfin dungsgemäße Idee nicht beeinflußt.

Die Fig. 3a, 3b und 3c veranschaulichen Konstellationspunkte eines durch die Anordnung gemäß Fig. 2a oder 2b erzeugten phasenmodulierten Funksignals, d. h. mögliche Endpunkte ei nes Vektors, der das Signal repräsentiert und vom Ursprung eines IQ-Koordinatensystems ausgeht, mit Werten 0 (Fig. 3a), 0,5 (Fig. 3b) bzw. 1 (Fig 3c) für den Verstärkungsfaktor G. Die Maßstäbe für die Achsen I und Q sind suggestiv und re präsentieren die relative Leistung in solcher Weise, daß jedes Intervall zwischen den Skalenmarkierungen den Leis tungspegel eines Kanals (z. B. des Kanals DTCH) repräsen tiert. Die Koordinaten der Konstellationspunkte sind (1+G, 1-G), (1-G, 1+G), (-1+G, 1+G), (-1-G, 1-G), (-1-G, -1+G), (-1+G, -1-G), (-1-G, -1-G), und (1+G, -1-G), wenn der Ener giepegel eines Kanals mit 1 bezeichnet ist. In Fig. 3a hat der Verstärkungsfaktor G den Wert 0, so daß das Signal le diglich auf Grundlage des Kanals DTCH erzeugt wird. Die Kon stellationspunkte sind auf vier Punkte verringert, die (1, 1), (-1, 1), (-1, -1) und (1, -1) sind. Wenn der Wert des Verstärkungsfaktors G ausgehend von null in Richtung auf eins anzuwachsen beginnt, wird jeder Konstellationspunkt im Graph von Fig. 3a in zwei Konstellationspunkte aufgeteilt, die symmetrisch im selben Quadranten in bezug auf eine Dia gonale liegen, die durch den Ursprung hindurchgeht, und die um so weiter voneinander entfernt sind, je höher der Wert des Verstärkungsfaktors G ist. In Fig. 3b hat der Verstär kungsfaktor G den Wert 0,5. Wenn der Verstärkungsfaktor G den Wert 1 erreicht, ist die Anzahl der Konstellationspunkte gemäß Fig. 3c erneut auf vier Punkte verringert, die (2, 0), (0, 2), (-2, 0) und (0, -2) sind.

Die Logik zum Bestimmen des Orts der Konstellationspunkte kann leicht so verallgemeinert werden, daß sie für eine Si tuation gilt, in der der Wert des Verstärkungsfaktors G grö- ßer als eins ist. Fig. 3b kann so verstanden werden, daß sie den Ort von Konstellationspunkten allgemein für eine Si tuation zeigt, in der zwischen den Signalen, die die Daten betreffend die verschiedenen Kanäle repräsentieren, eine Leistungsdifferenz besteht. Dann ersetzt der Kanal mit der relativ niedrigeren Leistung den Kanal PCCH in der obenbe schriebenen Logik, während der Kanal mit der relativ höheren Leistung den Kanal DTCH ersetzt.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung verbleibt das Verhältnis aus der Spitzenleistung des Senders zur mittleren Leistung unabhängig von der Leistungsdifferenz zwischen den Kanälen beinahe konstant. Beim bekannten Verfahren (siehe Fig. 1) steigt das Verhältnis der Spitzenleistung zur mittleren Leistung an, wenn die Leistungsdifferenz ansteigt, so daß die mittlere Leistung des Senders verringert werden muß, damit keine mit der Spitzenleistung übertragenen Komponenten wegen der Sättigung des Leistungsverstärkers im Sender ver zerrt werden. Dies verschlechtert den Wirkungsgrad.

Fig. 4 ist ein einfaches Blockdiagramm eines Empfängers, der dazu verwendet werden kann, ein vom Sender gemäß Fig. 2a er zeugtes Sendesignal zu empfangen, zu demodulieren und zu de codieren. Ein ein von einer Antenne 70 empfangenes Funksi gnal wird in Zweige I und Q im Empfänger aufgenommen, wo es durch Mischer 71 und 72 sowie einen Ortsoszillator 73 und einen 90°-Phasenschieber 74 frequenzmäßig herabgesetzt wird. Die sich ergebenden Signale werden in Blöcken 75 und 76 A/D-gewandelt, um so zwei parallele Symbolströme zu erzeugen. Um das Streuspektrum aufzuheben, werden die Symbolströme in an gepaßte Filter oder Korrelatoren 77 und 78 aufgenommen, die beide als Eingangssignal die vom Sender verwendeten Lang streuspektrumscodes C_I und C_Q erhalten. Der mit dem Code C_I im ersten angepaßten Filter 77 decodierte Symbolstrom und der mit dem Code C_Q im zweiten angepaßten Filter 78 deco dierte Symbolstrom werden in einem Addierer 79 addiert, um einen Symbolstrom für den Kanal DTCH zu erzeugen, der in ein angepaßtes Filter 80 aufgenommen wird, um das Streuspektrum gemäß dem Kurzcode SC_i zu entfernen. Entsprechend berechnet ein Addierer 81 die Differenz aus dem mit dem Code C_Q im ersten angepaßten Filter 77 decodierten Symbolstrom und dem mit dem Code D_I im zweiten angepaßten Filter 78 decodierten Symbolstrom, wodurch ein Symbolstrom für den Kanal PCCH er zeugt wird, der in ein angepaßtes Filter 82 aufgenommen wird, um das Streuspektrum gemäß dem Kurzcode SC_j zu entfer nen.

Das in Fig. 4 dargestellte Blockdiagramm entspricht dem in Fig. 2a dargestellten dahingehend, daß Fig. 4 solche Sender und Filter nicht zeigt, die für einen Fachmann offensicht lich sind und die ohne Bedeutung für den eigentlichen Demo dulations- und Decodierungsprozeß sind. Wenn der Sender ein solcher gemäß Fig. 2b ist, d. h., wenn er keine Bitstrom-Streu spektrumserzeugung verwendet, bevor die Bitströme auf zwei Zweige verteilt werden, können die Blöcke 80 und 82 aus dem in Fig. 4 dargestellten Empfänger weggelassen werden.

Fig. 5 zeigt eine beispielhafte Anordnung von Sendern und Empfängern gemäß der Erfindung in einem Kleinzonen-Funksys tem mit Endgeräten 100 und Basisstationen 101. Ein Endgerät enthält mindestens einen erfindungsgemäßen Sender 102 und mindestens einen erfindungsgemäßen Empfänger 103 sowie ein Grundelement 104, das in einem Endgerät wie einem Mobiltele fon bekannte Funktionen wie die folgenden umfaßt: Umsetzung eines Audiosignals in digitale Form; Codierung eines Sender zweigkanals; Decodierung eines Empfängerzweigkanals und Um setzung eines empfangenen digitalen Signals in ein Audiosi gnal; und es enthält auch einen Steuerblock und erforderli che Speicher- und Nutzerschnittstellenfunktionen, wie zum Steuern des Betriebs des Endgeräts verwendet. Eine Basissta tion 101 kann kombinierte Sender/Empfänger-Einrichtungen verwenden, die komplexe Streuspektrumserzeugung gemäß der Erfindung und QPSK-Modulation verwenden und auf verschiedene Arten die Verarbeitung von Signalen in Zusammenhang mit meh reren gleichzeitigen Verbindungen kombinieren. Fig. 5 zeigt eine Basisstation 101 mit einer gemeinsamen Sendeantenne 105 und einer gemeinsamen Empfangsantenne 106, an die mehrere Sendegeräte 102 bzw. Empfangsgeräte 103 gemäß den Fig. 2 und 4 angeschlossen sind. Oben wurde die Verwendung verschiede ner Codes zur Streuspektrumserzeugung in einem Endgerät und Basistationen erörtert, um zwischen gleichzeitigen Funkver bindungen zu unterscheiden. Die Basisstation 101 verfügt ebenfalls über ein Grundelement 107, das bekannte Funktionen wie die folgenden umfaßt: Erzeugen von an die Nutzer gesen deten Bitströmen, Verarbeiten von Bitströmen, wie sie von Nutzern empfangen werden; Verwalten der bidirektionalen Kom munikationsvorgänge zwischen der Basisstation und dem Rest des Kommunikationsnetzwerks 108 wie auch zum Steuern des Be triebs der Basisstation 101.

Fig. 6 veranschaulicht ein vorteilhaftes Verfahren zum Er zeugen eines Funksendesignals auf erfindungsgemäße Weise, und zum Empfangen desselben. Ein Schritt 110 umfaßt die Er zeugung eines zu sendenden Bitstroms. Der Bitstrom kann Sprach-, Bild-, Datensignale oder eine Kombination derselben repräsentieren, und er wird auf bekannte Weise erzeugt. In einem Schritt 111 werden Steuerdaten für den Sendevorgang erzeugt; der obenerörterte Kanal PCCH bildet ein Beispiel hierfür. Ein Schritt 112 umfaßt komplexe Streuspektrumser zeugung und QPSK-Modulation gemäß Fig. 2 unter Verwendung eines Verstärkungsfaktors G bei der Verarbeitung der Steuer daten. In einem Schritt 113 sendet die Sendeeinrichtung das erzeugte hochfrequente Signal, und in einem Schritt 114 emp fängt die Empfangsvorrichtung dasselbe. Ein Schritt 115 um faßt Signaldemodulation und Streuspektrumsaufhebung gemäß Fig. 4. In einem Schritt 116 wird die Unversehrtheit der empfangenen Daten auf bekannte Weise verifiziert, z. B. un ter Verwendung einer Prüfsummenberechnung, und, falls erfor derlich, wird eine Neusendeanforderung 117 an die Sendevor richtung gesendet. Die Anforderung kann auch von einem Be fehl zum Erhöhen des von der Sendevorrichtung verwendeten Verstärkungsfaktors G oder zum Verbessern der Wahrschein lichkeit fehlerfreien Empfangs des Signals auf andere Weise begleitet sein. In einem Schritt 118 wird die in Form eines Bitstroms transportierte Information dem Nutzer verfügbar gemacht, z. B. als Ton oder Bild, und in einem Schritt 119 werden die Steuerdaten zum Betreiben der Empfangsvorrichtung verwendet.

Die Anordnungen gemäß den Fig. 5 und 6 können diskontinuier liche Übertragung verwenden, wobei z. B. ein als Endgerät 100 wirkendes Mobiltelefon keine auf Grundlage eines Audio signals erzeugte Nutzerdaten sendet, wenn eine Verbindung existiert, jedoch der Nutzer schweigt. Um jedoch ununterbro chene Übertragung von Steuerdaten zu gewährleisten, sendet es dauernd Information im Kanal PCCH. Dann muß der Sender des Endgeräts nicht dauernd ein- und ausgeschaltet werden, was Signaleinbrüche im Sender und auch hochfrequente Störun gen um das Endgerät herum beseitigt. Für den Empfänger in der Basisstation ist es ebenfalls einfacher, mit der empfan genen Funkübertragung synchronisiert zu bleiben, wenn die Verbindung nicht intermittierend wegen der impulsförmigen Art des Sendevorgangs unterbrochen wird. Simulationen haben gezeigt, daß die OBO des Leistungsverstärkers in der sen denden Funkvorrichtung bei der erfindungsgemäßen Anordnung nahezu unabhängig von der Leistungsdifferenz zwischen den Kanälen DTCH und PCCH ist, und zwar zumindest bei Leistungs differenzwerten von null bis neun Dezibel, so daß der Wir kungsgrad des Leistungsverstärkers im Sender selbst dann gut bleibt, wenn eine Leistungsdifferenz von einer Dekade zwi schen den Kanälen existiert.

Die erfindungsgemäße Sendeanordnung kann bei einer Ausfüh rungsform zwei parallele Verstärkungsfaktoren umfassen, von denen der erste dazu verwendet wird, den relativen Leis tungspegel eines die Daten in Zusammenhang mit einem ersten Kanal repräsentierenden Signals einzustellen, während der zweite dazu verwendet wird, den relativen Leistungspegel eines Daten betreffend einem zweiten Kanal repräsentierenden Signals einzustellen. Bei einer Anordnung, die unter Verwen dung eines Verstärkungsfaktors realisiert ist, kann dieser auch dazu verwendet werden, dasjenige Signal zu multiplizie ren, das Daten betreffend den ersten Kanal repräsentiert, statt der obenbeschriebenen Anordnung, bei der dasjenige Si gnal mit dem Verstärkungsfaktor multipliziert wird, das Da ten betreffend den zweiten Kanal repräsentiert. In den in den Fig. 2a und 2b dargestellten Blockdiagrammen würde dies bedeuten, daß die Multiplizierer 55 und 56 zwischen die Blöcke 51 und 57 sowie die Blöcke 54 und 58 gesetzt wären. Dann wäre eine direkte Verbindung vom Block 52 zum Block 57 sowie vom Block 53 zum Block 58 vorhanden, und zwischen den Blöcken 51 und 57 sowie den Blöcken 54 und 58 wäre ein Ver stärker vorhanden, in dem die von den Blöcken 51 und 54 her rührenden Signale mit einem Verstärkungsfaktor G multipli ziert würden.

Claims

1. Kommunikationsvorrichtung für die gleichzeitige Über tragung von Daten betreffend zwei Kanäle unter Verwendung eines Codemultiplexvorgangs, gekennzeichnet durch

- eine erste Streuspektrum-Erzeugungseinrichtung (47) zur Streuspektrumserzeugung von Daten betreffend einen ersten Kanal (DTCH) unter Verwendung eines ersten Streuspektrums codes (C_I), und eine zweite Streuspektrum-Erzeugungseinrich tung (50) zur Streuspektrumserzeugung von Daten betreffend den ersten Kanal (DTCH) unter Verwendung eines zweiten Streuspektrumscodes (C_Q);
- eine dritte Streuspektrum-Erzeugungseinrichtung (49) zur Streuspektrumserzeugung von Daten betreffend einen zweiten Kanal (PCCH) unter Verwendung des ersten Streuspektrums codes (C_I), und eine vierte Streuspektrum-Erzeugungseinrich tung (48) zur Streuspektrumserzeugung von Daten betreffend den zweiten Kanal (PCCH) unter Verwendung des zweiten Streu spektrumscodes (C_Q);
- eine Einrichtung zum Ändern des Leistungspegels eines die Daten betreffend den zweiten Kanal (PCCH) repräsentierenden Signals in bezug auf den Leistungspegel eines die Daten be treffend den ersten Kanal (DTCH) repräsentierenden Signals; und
- eine Kombiniereinrichtung (57, 58, 59, 60, 61, 62, 63) zum Zusammenfassen eines Sendesignals aus den Streuspektrumsda ten betreffend den ersten Kanal und den Streuspektrumsdaten betreffend den zweiten Kanal, dessen Leistungspegel geändert wurde.

2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombiniereinrichtung folgendes aufweist:

- eine erste Addiereinrichtung (57) zum Berechnen der Diffe renz der Daten betreffend den ersten Kanal, für die ein Streuspektrum mit dem ersten Streuspektrumscode erzeugt wur de, und der Daten betreffend den zweiten Kanal, für die ein Streuspektrum mit dem zweiten Streuspektrumscode erzeugt wurde und deren Leistungspegel geändert wurde;
- einen ersten Mischer (60) zum Multiplizieren der Differenz mit einem bestimmten ersten Oszillationssignal;
- eine zweite Addiereinrichtung (58) zum Berechnen der Summe der Daten betreffend den ersten Kanal, für die ein Streu spektrum mit dem zweiten Streuspektrumscode erzeugt wurde, und der Daten betreffend den zweiten Kanal, für die ein Streuspektrum mit dem ersten Streuspektrumscode erzeugt wur de und deren Leistungspegel geändert wurde;
- einen Phasenschieber (61) zum Erzeugen eines zweiten Os zillationssignals aus dem ersten Oszillationssignal durch Ausführen einer Phasenverschiebung um 90°;
- einen zweiten Mischer (62) zum Multiplizieren der Summe mit dem zweiten Oszillationssignal und
- eine Kombiniereinrichtung (63) zum Kombinieren des vom ersten Mischer erzeugten Signals mit dem vom zweiten Mischer erzeugten Signal.

3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ge kennzeichnet durch eine fünfte Streuspektrum-Erzeugungsein richtung (45) zum Erzeugen eines Streuspektrums für die Da ten betreffend den ersten Kanal (DTCH) mittels eines be stimmten dritten Streuspektrumscodes (SC_i), bevor für sie ein Streuspektrum mit anderen Streuspektrumscodes erzeugt wird, und eine sechste Streuspektrum-Erzeugungseinrichtung (46) zum Erzeugen eines Streuspektrums für die Daten betref fend den zweiten Kanal (PCCH) mittels eines bestimmten vier ten Streuspektrumscodes (SC_j), bevor für sie ein Streuspek trum mit anderen Streuspektrumscodes erzeugt wird.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß sie als Maßnahme (42, 55, 56) zum Ändern des Leistungspegels eines Signals, das die Daten be treffend den zweiten Kanal (PCCH) nach der Streuspektrumser zeugung repräsentiert, in bezug auf den Leistungspegel eines Signals, das die Daten betreffend den ersten Kanal (DTCH) nach der Streuspektrumserzeugung repräsentiert, einen Ver stärkungsfaktor zum Einstellen des relativen Leistungspegels eines Signals aufweist, das Daten betreffend den zweiten Kanal repräsentiert.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Maßnahme (42, 55, 56) zum Än dern des Leistungspegels eines Signals, das die Daten be treffend den zweiten Kanal (PCCH) nach der Streuspektrumser zeugung repräsentiert, in bezug auf den Leistungspegel eines Signals, das die Daten betreffend den ersten Kanal (DTCH) nach der Streuspektrumserzeugung repräsentiert, einen Ver stärkungsfaktor zum Einstellen des relativen Leistungspegels eines Signals aufweist, das Daten betreffend den ersten Ka nal repräsentiert.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Maßnahme (42, 55, 56) zum Än dern des Leistungspegels eines Signals, das die Daten be treffend den zweiten Kanal (PCCH) nach der Streuspektrumser zeugung repräsentiert, in bezug auf den Leistungspegel eines Signals, das die Daten betreffend den ersten Kanal (DTCH) nach der Streuspektrumserzeugung repräsentiert, zwei paral lele Verstärkungsfaktoren aufweist, von denen der erste dazu dient, den relativen Leistungspegel eines Signals einzustel len, das die Daten betreffend den ersten Kanal repräsen tiert, und der zweite dazu dient, den relativen Leistungspe gel eines Signals einzustellen, das Daten betreffend den zweiten Kanal repräsentiert.

7. Funkkommunikationssystem zur Datenübertragung zwischen Endgeräten (100) und einer Basisstation (101) in mehreren Kanälen unter Verwendung von Codemultiplexbetrieb, wobei je des Endgerät und jede Basisstation mindestens eine Sendevor richtung (102) und mindestens eine Empfängervorrichtung (103) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Sender eine Kommunikationsvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche ist.

8. Verfahren zur gleichzeitigen Übertragung von Daten be treffend zwei Kanäle unter Verwendung von Codemultiplexbe trieb, dadurch gekennzeichnet, daß (112)

- für Daten betreffend einen ersten Kanal (DTCH) parallel ein Streuspektrum unter Verwendung eines ersten Streuspek trumscodes (C_I) und eines zweiten Streuspektrumscodes (C_Q) erzeugt wird;
- für Daten betreffend einen zweiten Kanal (PCCH) parallel ein Streuspektrum unter Verwendung des ersten Streuspek trumscodes (C_I) und des zweiten Streuspektrumscodes (C_Q) erzeugt wird;
- der Leistungspegel der Daten betreffend den zweiten Kanal (PCCH) in bezug auf den Leistungspegel der Daten betreffend den ersten Kanal (DTCH) geändert (G) wird; und
- ein Übertragungssignal aus Streuspektrumsdaten betreffend den ersten Kanal und solche betreffend den zweiten Kanal, deren Leistungspegel geändert wurde, zusammengestellt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zusammenstellen eines Übertragungssignals die folgenden Schritte ausgeführt werden:

- Berechnen der Differenz der Daten betreffend den ersten Kanal, für die ein Streuspektrum mit dem ersten Streuspek trumscode erzeugt wurde, und der Daten betreffend den zwei ten Kanal, für die ein Streuspektrum mit dem zweiten Streu spektrumscode erzeugt wurde und deren Leistungspegel geän dert wurde;
- Multiplizieren dieser Differenz mit einem bestimmten ers ten Oszillationssignal;
- Berechnen der Summe betreffend den ersten Kanal, für die ein Streuspektrum mit dem zweiten Streuspektrumscode erzeugt wurde, und der Daten betreffend den zweiten Kanal, für den ein Streuspektrum mit dem ersten Streuspektrumscode erzeugt wurde und deren Leistungspegel geändert wurde;
- Erzeugen eines zweiten Oszillationssignals aus dem ersten Oszillationssignal durch Ausführen einer 90°-Phasenverschie bung;
- Multiplizieren der Summe mit dem zweiten Oszillationssi gnal und
- Kombinieren der mit dem ersten Oszillationssignal multi plizierten Differenz und der mit dem zweiten Oszillations signal multiplizierten Summe.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß für die Daten betreffend den ersten Ka nal (DTCH) ein Streuspektrum unter Verwendung eines bestimm ten dritten Streuspektrumscodes (SC_i) erzeugt werden, bevor für sie ein Streuspektrum unter Verwendung anderer Streu spektrumscodes erzeugt wird, und für die Daten betreffend den zweiten Kanal (PCCH) ein Streuspektrum unter Verwendung eines bestimmten vierten Streuspektrumscodes (SC_j) erzeugt wird, bevor für sie ein Streuspektrum unter Verwendung ande rer Streuspektrumscodes erzeugt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ändern des Leistungspegels der Da ten betreffend den zweiten Kanal (PCCH) in bezug auf den Leistungspegel der Daten betreffend den ersten Kanal (DTCH) der relative Leistungspegel eines Signals, das Daten betref fend den zweiten Kanal repräsentiert, durch einen Verstär kungsfaktor eingestellt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ändern des Leistungspegels der Da ten betreffend den zweiten Kanal (PCCH) in bezug auf den Leistungspegel der Daten betreffend den ersten Kanal (DTCH) der relative Leistungspegel eines Signals, das Daten betref fend den ersten Kanal repräsentiert, durch einen Verstär kungsfaktor eingestellt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ändern des Leistungspegels der Da ten betreffend den zweiten Kanal (PCCH) in bezug auf den Leistungspegel der Daten betreffend den ersten Kanal (DTCH) der relative Leistungspegel eines Signals, das Daten betref fend den ersten Kanal repräsentiert, mit einem ersten Ver stärkungsfaktor eingestellt wird und der relative Leistungs pegel eines Signals, das Daten betreffend den zweiten Kanal repräsentiert, durch einen zweiten Verstärkungsfaktor einge stellt wird.