DE60036605T2

DE60036605T2 - Verfahren und vorrichtung zur verminderung der maximalen zur mittleren leistung in einer cdma kommunikationsanordnung

Info

Publication number: DE60036605T2
Application number: DE60036605T
Authority: DE
Inventors: Serge Willenegger; Jack M. San Diego HOLTZMAN; Abhijit San Diego SHANBHAG
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2020-01-29
Also published as: KR100740738B1; ATE375031T1; EP1858171B1; EP1147618B1; ATE483279T1; WO2000045518A2; CN1338157A; AU2976500A; JP2010050985A; WO2000045518A3; CN1196273C; HK1041750A1; DE60036605D1; KR20010101758A; DE60045053D1; US6721349B1; EP1858171A1; JP2002536864A; EP1147618A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
I. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kommunikationen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein neues und verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Reduzieren von einem Spitzenwertzu-Durchschnittswert-Verhältnis in Codemultiplex-Vielfachzugriffs-Kommunikationssystemen.
II. Beschreibung der verwandten Technik
Die Verwendung von Codemultiplex-Vielfachzugriffs-(CDMA = code division multiple access)Modulationstechniken ist eine von mehreren Techniken zum Vereinfachen von Kommunikationen, in denen eine große Anzahl von Systembenutzern vorliegen. Obwohl andere Techniken, wie z. B. Zeitmultiplex-Vielfachzugriff (TDMA = time division multiple access), Frequenzmultiplex-Vielfachzugriff (FDMA = frequency division multiple access) und AM-Modulationsschemata, wie z. B. Amplituden-Companded-Einzel-Seitenband (ACSSB = amplitude companded single sideband) bekannt sind, hat CDMA signifikante Vorteile über diese anderen Techniken. Die Verwendung von CDMA-Techniken in einem Vielfachzugriffs-Kommunikationssystem ist im US Patent Nr. 4,901,307 offenbart, mit dem Titel "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS" und ist dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugeordnet. Die Verwendung von CDMA-Techniken in einem Vielfachzugriffs-Kommunikationssystem ist weiterhin im US-Patent Nr. 5,103,459 offenbart, mit dem Titel "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", das dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist. Das CDMA-System kann so konstruiert sein, dass es dem "TIA/EIA/IS-95 Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System" entspricht, der hier nachstehend als der IS-95 Standard bezeichnet wird.
Das CDMA-System ist ein Spreizspektrums-Kommunikationssystem. Die Vorteile der Spreizspektrums-Kommunikation sind auf dem Fachgebiet bekannt, und können durch Bezugnahme auf die oben zitierten Referenzen gewürdigt werden. CDMA bietet durch seine inhärente Natur ein Breitbandsignal zu sein, eine Form von Frequenz-Diversity durch Spreizen der Signalenergie über eine weite Bandbreite. Deswegen beeinträchtigt frequenzselektiver Schwund nur. einen kleinen Teil der CDMA-Signalbandbreite. Raum- bzw. Abstand- oder Pfad-Diversity wird durch Vorsehen von mehreren Signalpfaden über gleichzeitige Verbindungen zu einem Mobilbenutzer oder entfernte Station über zwei oder mehrere Basisstationen erlangt. Weiterhin kann Pfad-Diversity durch Ausnutzen der Multipfadumgebung über Spreizspektrumsverarbeitung durch das Erlauben der Signale, die mit unterschiedlichen Ausbreitungsverzögerungen ankommen, empfangen zu werden und separat verarbeitet zu werden. Beispiele für Pfad-Diversity sind im US-Patent Nr. 5,101,501 mit dem Titel "METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING A SOFT HANDOFF IN COMMUNICATIONS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" und im US-Patent Nr. 5,109,390 mit dem Titel "DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" dargestellt, wobei beide dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugeordnet sind.
In einem CDMA-System bezieht sich die Vorwärtsverbindung auf eine Sendung von einer Basisstation zu einer entfernten Station. In dem beispielhaften CDMA-Kommunikationssystem, das dem IS-95 Standard entspricht, treten Vorwärtsverbindungsdaten und Sprachsendungen über Orthogonal-Codekanäle auf. Gemäß dem IS-95 Standard wird jeder Orthogonal-Codekanal mit einer einzigartigen Walsh-Funktion abgedeckt, die 64 Chips lang ist. Die Orthogonalität minimiert die Interferenz zwischen den Codekanälen und verbessert die Performance.
CDMA-Systeme bieten höhere Systemkapazität, wie durch die Anzahl der unterstützbaren Benutzer gemessen wird, durch mehrere Design-Merkmale. Erstens, die Sendefrequenz von benachbarten Zellen kann wiederbenutzt werden. Zweitens, erhöhte Kapazität kann durch Verwenden von eher richtungsorientierten Antennen für die Sendung zu einigen Bereichen oder zu einigen entfernten Einheiten erreicht werden. In dem CDMA-System kann der Abdeckungsbereich (oder die Zelle) in mehrere (z. B. drei) Sektoren aufgeteilt werden, und zwar unter Verwendung von Richtantennen. Das Verfahren und die Vorrichtung zum Vorsehen von Sektoren in einem CDMA-Kommunikationssystem ist beschrieben im US-Patent Nr. 5,621,752 mit dem Titel "ADAPTIVE SECTORIZATION IN A SPREAD SPECTRUM COMMUNICATION SYSTEM", das dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist. Jeder Sektor oder jede Zelle kann weiterhin in mehrere Richtpunktstrahlen aufgeteilt werden. Alternativ können Punktstrahlen ausgewählten entfernten Stationen oder einem Satz von entfernten Stationen innerhalb eines Sektors oder einer Zelle zugeordnet werden. Eine Picozelle ist ein lokaler bzw. lokalisierter Abdeckungsbereich innerhalb eines Sektors oder einer Zelle. Die Picozelle kann innerhalb eines Sektors oder einer Zelle eingebunden sein, um die Kapazität zu verbessern und zusätzliche Dienste vorzusehen.
In dem beispielhaften CDMA-System benutzen die Vorwärtsverbindungssendungen in den verschiedenen Sektoren typischerweise unterschiedliche Kurz-PN-Spreizsequenzen (oder unterschiedliche Offsets bzw. Versatze von einem gemeinsamen Satz von Kurz-PN-Spreizsequenzen). Wenn somit eine entfernte Station sich in überlappenden Sektorabdeckungsbereichen befindet und das Signal von einem Sektor demoduliert, werden die Signale von anderen Sektoren gespreizt und erscheinen als Breitbandinterferenz. Die Signale von anderen Sektoren oder Zellen sind jedoch nicht orthogonal zueinander. Die nicht orthogonale Interferenz von benachbarten Sektoren oder Zellen kann die Performance des Kommunikationssystems degradieren bzw. vermindern.
In einem IS-95-CDMA-Kommunikationssystem wird ein Pilotkanal auf der Vorwärtsverbindung gesendet, um der entfernten Station zu assistieren kohärente Demodulation des empfangenen Signals durchzuführen. Kohärente Demodulation ergibt verbesserte Performance. Für jeden Strahl bzw. Beam wird ein Pilotkanal verwendet. Gemäß dem IS-95 Standard ist der Pilotkanal mit der Walsh-Funktion Null abgedeckt.
Zahlreiche Herausforderungen treten beim Versuch die Kapazität des CDMA-Systems zu erhöhen auf. Erstens, die Walsh-Funktionen, die für das Abdecken der Codekanäle verfügbar sind, sind durch de IS-95 Standard definiert und auf 64 limitiert. Zweitens, ein Verfahren wird gewünscht, den entfernten Stationen zu ermöglichen, die verschiedenen Strahlen, Sektoren oder Picozellen in CDMA-Systemen mit minimaler Signalverarbeitung zu unterscheiden. Und drittens, das Aufrechterhalten der Konformität zum IS-95 Standard ist eine wünschenswerte Bedingung. Die vorliegende Erfindung adressiert diese Herausforderungen.
US-A-5,381,449 und WO 98/52365 A (Jasper et al) offenbaren alternative Kommunikationssysteme, die nach der Reduzierung der Symbolakkumulation unter Verwendung von Phasenrotationstechniken streben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist ein neues und verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Reduzieren von Spitzenwert-zu-Durchschnittswert-Verhältnis in einem System unter Verwendung von Hilfs-Pilotkanälen, wie in dem TIA/EIA TR 45.5 "cdma2000 ITU-R RTT Candidate Submission" an die ITU beschrieben, und zwar für die Betrachtung von Drahtloskommunikationssystemen der dritten Generation. Die Erfinder haben herausgefunden, dass die Verwendung der vorgeschlagenen Hilfspilotkanäle (Auxiliary Pilot channels) ein hohes Spitzenwert-zu-Durchschnittswert-Verhältnis ergibt, das unerwünschten Effekt auf die Systemkapazität hat. Das Problem, das bei der Verwendung von Hilfspilotkanälen auftritt, ist dass es keine Daten gibt, um die Pilotwellenformen zu modulieren. Da die Daten, die auf jedem der Hilfspiloten übertragen werden identisch sind, addieren sich die Pilotwellenformen konstruktiv und resultieren in hohen Energiespitzenwerten in Teilen der Wellenformen.
Ein Verfahren, das in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen ist, um sich mit dem oben genannten Problem auseinander zu setzen, ist die Phase der Hilfspilotkanäle zu verändern, um das konstruktive Addieren der Hilfspilot kanäle zu vermeiden. Die vorliegende Erfindung schlägt ebenso ein neues Demodulatordesign für den Empfang von Signalen unter Verwendung von modifizierten Hilfspilotkanälen vor.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Basisstation, wie in Anspruch 1 beansprucht, vorgesehen.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Mobilstation, wie beansprucht in Anspruch 4, vor.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, wie in Anspruch 5 beansprucht, vorgesehen.
In einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, wie in Anspruch 8 beansprucht, vorgesehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ausgehend von der detaillierten Beschreibung, die nachstehend dargelegt ist, noch deutlicher werden, wenn sie in Verbindung mit den Zeichnungen gebracht werden, in denen gleiche Bezugszeichen das Entsprechende durchgehend identifizieren und wobei:
1 ein Blockdiagramm des Basisstationssenders der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein Blockdiagramm des Modulators des gemeinsamen Pilotkanals der vorliegenden Erfindung ist;
3 ein Blockdiagramm des Verkehrskanalmodulators der vorliegenden Erfindung ist;
4 ein Blockdiagramm des ersten beispielhaften Ausführungsbeispiels des Hilfspilotgenerators der vorliegenden Erfindung ist; und
5 ein Blockdiagramm eines Empfängers zum Empfangen und kohärenten Demodulieren eines Signals ist, und zwar unter Verwendung des modifizierten Hilfspilotkanals, der wie beschrieben mit Bezugnahme auf 4 generiert wurde.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
I. Einleitung
In der vorliegenden Erfindung sind zwei Typen von Pilotkanälen verfügbar, um kohärente Demodulation der CDMA-Signale vorzusehen. Der erste Typ des Pilotkanals ist der gemeinsame Pilotkanal, der verfügbar ist um in der Demodulation der Verkehrskanäle von irgendeiner Mobilstation in dem Sektor zu assistieren. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel benutzt der gemeinsame Pilotkanal die Walsh(0)-Abdeckung, die die Nur-Nullen-Sequenz ist. Die Walsh-Funktion des gemeinsamen Piloten ist von der Länge gleich der Länge der Walsh-Funktionen, die die Verkehrskanäle abdecken.
Ein zweiter Typ des Pilotkanals, der von dem Basisstationssektor der in 1 gezeigt ist gesendet wird, ist eine Hilfspilotsequenz. Die Hilfspilotsequenz ist eine Pilotsequenz, die aus einer vorbestimmten Verkettung von einer Walsh-Funktion und von den Komplementen der Walsh-Funktion konstruiert wird. Eine Anwendung von Hilfspiloten ist mit Antennenstrahlen-Bildungsanwendungen, um Punktstrahlen zu generieren. Punktstrahlen kön nen benutzt werden, um die Abdeckung in einem bestimmten geographischen Punkt zu erhöhen, oder um die Kapazität in höchst verkehrsreichen Bereichen (typischerweise als Hot Spots bezeichnet) erhöht. Die Hilfspiloten können unter mehreren Mobilstationen in den gleichen Punktstrahl geteilt werden bzw. aufgeteilt werden.
Code-Multiplex-Hilfspiloten werden generiert, um einen unterschiedlichen Walsh-Code für jeden Hilfspiloten zuzuordnen. Dieser Ansatz reduziert die Anzahl der orthogonalen Codes, die für Verkehrskanäle verfügbar sind. Der vorgenommene Ansatz, um diese Limitierung zu mildern, ist die Größe der Walsh-Codesätze, die für die Hilfspiloten benutzt wird, zu expandieren. Da ein Pilotsignal nicht mit Daten moduliert ist, kann die Pilot-Walsh-Funktionslänge erweitert werden, um dadurch eine erhöhte Anzahl von verfügbaren Walsh-Codes zu ergeben.
Jeder Walsh-Code W m / i (wobei i der Index der Walsh-Funktion ist und m die Länge oder äquivalent die Potenz bzw. Grad der Walsh-Funktion) kann benutzt werden um N Hilfs-Walsh-Codes zu generieren, wobei N eine zweier Potenz (N = 2ⁿ, n ist eine nicht negative ganze Zahl) sein muss. Eine längere Walsh-Funktion wird durch Verknüpfung mit N mal W m / i gebildet, wobei jede verknüpfte W m / i unterschiedliche Polarität haben kann. Die Sequenz der Polarität muss ausgewählt werden, um N zusätzliche orthogonale Walsh-Funktionen der N·m zu erzeugen.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist N gleich vier und die folgenden 4 Hilfs-Walsh-Codes von der Potenz bzw. Grad 4·M von W m / i:
Jede der N·m generierten Walsh-Funktionen ist orthogonal zu allen anderen W m / j(j # i)-Walsh-Funktionen und deswegen zu anderen Verkehrskanälen. Alle Walsh-Funktionen können benutzt werden, außer W m / o, die mit dem gemeinsamen Pilot interferieren wird, wenn über eine kürzere Zeit integriert, als die erweiterte Walsh-Länge N·m. Walsh W m / i der benutzt wird um Hilfspiloten zu erzeugen, kann nicht von einem anderen Verkehrskanal benutzt werden. Die Grenze des Erweiterns der Walsh-Funktion durch N ist eingeschränkt durch die Notwendigkeit einen stationären Kanal der erweiterten Walsh-Periode N·m zu haben. Ein Verfahren zum Generieren von Hilfspiloten auf diese Art und Weise und zum Demodulieren der Verkehrskanäle mit Hilfe von Hilfspilotkanälen ist im Detail in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung mit der Se– rien Nr. 08/925,521 beschrieben mit dem Titel "Method and Apparatus for Providing Orthogonal Spot Beams, Sectors and Picocells", die am B. September 1997 eingereicht wurde, und dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist.
Das Problem, das bei der Verwendung von Hilfspilotkanälen auftritt ist, dass es keine Daten gibt um die Pilot-Wellenformen zu modulieren. Da die Daten, die auf jedem der Hilfspiloten übertragen werden identisch sind, addieren sich die Pilot-Wellenformen konstruktiv und resultieren in Hochenergiespitzen in Teilen der Wellenformen. Erstens sei darauf hingewiesen, dass wenn alle vier der Hilfswellenformen, die in Gleichung (1) beschrieben sind, mit der gleichen Leistung gesendet werden, die sich ergebende Wellenform die Form einer Zeichenkette von 3·m Nullen annimmt (drei Walsh-Funktionen in der Länge), gefolgt von einem Spitzenwert von 4·W m / i. Weiterhin beginnen alle Walsh-Funktionen mit einem Chipwert von 1. Somit, wenn mehr Hilfspiloten hinzugefügt werden, und zwar basierend auf anderen Walsh-Funktionen W m / j dann wird sich der erste Chip der nten Walsh-Funktion in der 3·m + 1 Bit Position des Hilfspiloten konstruktiv addieren.
1 stellt einen Sektor einer Basisstation der vorliegenden Erfindung dar. Der Sektor, der in 1 dargestellt ist, sieht Sendung von CDMA-Signalen mit begleitenden Pilotkanälen vor, die kohärente Demodulation von Signalen durch Mittel von begleitenden Pilotkanälen ermöglichen. In dem Ba sisstationssektor der 1 werden sowohl der gemeinsame Pilotkanal als auch die Hilfspiloten, die auf die Art und Weise wie vorher beschrieben generiert wurden, gesendet.
Der gemeinsame Pilot- und Verkehrskanalmodulator 109 generiert einen gemeinsamen Pilotkanal und eine Vielzahl von Verkehrskanälen, die kohärent demoduliert werden können, und zwar mit Hilfe des gemeinsamen Pilotkanals. Hilfspilot und Verkehrsmodulatoren 110 generieren Hilfspilotkanäle, die benutzt werden, um einen Satz von Verkehrskanälen kohärent zu demodulieren. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden jeder der Pilot- und der begleitenden Verkehrssignale individuell verarbeitet, und zwar durch Verstärkung und Hochkonvertierung, um maximale Flexibilität in der Verwendung von Strahlenlenkung und anderen Anwendungen zu ermöglichen. Es sei für einen Fachmann angemerkt, dass in einer alternativen Implementierung die Summenbildung, die individuell durch die Summierer 104 und 116 durchgeführt wird, von einem einzelnen Summierer durchgeführt werden könnte.
In dem gemeinsamen Pilot- und Verkehrskanalmodulator 109 werden die Pilotsymbole an dem Pilotmodulator 100 vorgesehen. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel moduliert der Pilotmodulator 100 die Pilotsymbole gemäß der Walsh-Funktion W m / o. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind die Pilotsymbole eine Nur-Nullen-Sequenz. Verkehrsdaten werden an jeden der Verkehrsmodulatoren 102 vorgesehen. Jeder der Verkehrsmodulatoren 102 moduliert Verkehrsdaten gemäß einer einzigartig dedizierten Walsh-Funktion (W_T). Die modulierten Daten von jedem der Verkehrsmodulatoren 102 und das Pilotsignal von dem gemeinsamen Pilotmodulator 100 werden im Summierer 104 summiert und an zwei Datenströmen zum Komplex-PN-Spreizelement 106 vorgesehen. Komplex-PN-Spreizelement 106 führt eine komplexe PN-Spreizung an den Daten gemäß den folgenden Gleichungen durch: I = PNII' + PNQQ' (2) Q = PNII' – PNQQ', (3) wobei I' ein erster Datenstrom in dem Komplex-PN-Spreizelement 106 und Q' der zweite Datenstrom in das Komplex-PN-Spreizelement 106 ist. Komplexe PN-Spreizung wird benutzt, um die Sendeenergie der Inphase- und Aus-der-Phase-Komponenten des gesendeten QPSK-Signals gleichmäßig aufzuteilen. Komplex-PN-Spreizung ist auf dem Fachgebiet bekannt und ist im Detail in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 08/856,428 beschrieben, eingereicht am 14. Mai 1997, mit dem Titel "REDUCED PEAK-TO-AVERAGE TRANSMIT POWER HIGH DATA RATE IN A CDMA WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM", wobei die Offenbarung davon dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist. Die vorliegende Erfindung ist gleichermaßen anwendbar auf die Verwendung von anderen Modulationsformaten, wie z. B. BPSK und QAM. Die komplexen PN-gespreizten Datenströme werden anschließend an den Sender 108 vorgesehen, der die PN-gespreizten Datenströme hochkonvertiert, filtert und verstärkt und die resultierenden Signale an den Summierer 122 vorsieht.
In dem Hilfspilot- und Verkehrskanalmodulator 110a werden Pilotsymbole an den Hilfspilotmodulator 112 vorgesehen. Hilfspilotmodulator 110a moduliert die Pilotsymbole gemäß einer Hilfspilotsequenz, die wie in der obigen Gleichung (1) beschrieben, generiert wird. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind die Pilotsymbole eine Nur-Nullen-Sequenz. Verkehrsdaten werden an jeden der Verkehrsmodulatoren 114 vorgesehen. Jeder der Verkehrsmodulatoren 114 moduliert die Verkehrsdaten gemäß einer dedizierten Walsh-Funktion. Die modulierten Daten von jeder der Verkehrsmodulatoren 114 und das Pilotsignal von dem Hilfspilotmodulator 112 werden im Summierer 116 summiert und werden an zwei Datenströme an dem Komplex-PN-Spreizelement 118 vorgesehen. Komplex-PN-Spreizelement 118 spreizt die Daten wie in den obigen Gleichungen (2) und (3) beschrieben. Die PN-Spreizsymbolströme von dem Komplex-PN-Spreizer 118 werden an dem Sender (TMTR = transmitter) 120 vorgesehen. Sender 108 konvertiert hoch, filtert und verstärkt das Signal und sieht das resultierende Signal an den Summierer 122 vor. Hilfspilot- und Verkehrskanalmodulatoren 110b–110k operieren wie beschrieben mit Bezug auf den Hilfspilot- und Verkehrskanalmodulator 110a.
Die Signale von den Hilfspilot- und Verkehrskanalmodulatoren 110a–110k und die Signale von dem Modulator 109 des gemeinsamen Pilot- und Verkehrskanals werden im Summierer 122 summiert. Das resultierende summierte Signal wird über die Antenne 124 gesendet.
2 stellt ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel eines Modulators 100 des gemeinsamen Piloten dar. Pilotsymbole, die in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel Nur-Nullen-Sequenz sind, werden an den De-Multiplexer 150 vorgesehen. Der De-Multiplexer 150 bildet die Eingabepilotsymbole auf einer Vierpunkt-Konstellation ab, die aus den Punkten (1, 1), (1, –1), (–1, 1) und (–1, –1) bestehen, und gibt die abgebildete Sequenz auf zwei Ausgängen 157 und 158 aus. Die Symbolströme an den Ausgängen 157 und 158 werden an die orthogonalen Abdeckungselemente 154 und 156 vorgesehen. Walsh-Generator 152 generiert die orthogonale Abdeckungssequenz. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist die Walsh-Abdeckungssequenz Walsh(0). Die Symbolströme von dem De-Multiplexer 150 werden an die orthogonalen Abdeckungselemente 154 und 156 vorgesehen und werden durch die Abdeckungssequenz, die vom dem Walsh-Generator 152 generiert wurde, gespreizt.
3 stellt das beispielhafte Ausführungsbeispiel der Verkehrsmodulatoren 102 und 114 dar. Verkehrsdaten werden an den CRC- und Tail- bzw. End-Bit-Generator 160 vorgesehen, der einen Satz von zyklischen Redundanzprüfungs-(CRC = cyclic redudancy check)Bits und Tail-Bits durch bekannte Verfahren generiert und die CRC- und Teil-Bits an die Verkehrsdaten anhängt. Die Bits vom CRC- und Tail-Bit-Generator 160 werden an den Codierer 162 vorgesehen. Der Codierer 162 sieht Vorwärtsfehlerkorrekturverarbeitung auf den Verkehrsdaten und den angehängten CRC- und Tail-Bits vor. Die vorliegende Erfindung zieht verschiedene Fehlerkorrektur-Codierverfahren in Betracht, wie z. B. Faltungscodierung (convolutional coding) und Turboco dierung. Die codierten Symbole werden an den Verschachteler bzw. Interleaver 164 vorgesehen, der die Symbole gemäß einem vorbestimmten Reihenfolgeformat neu ordnet. Die neu geordneten Symbole werden an das Spreizelement 166 vorgesehen, das die Daten für Sicherheitszwecke unter Verwendung einer pseudozufälligen Sequenz verschachtelt, die nur der Empfangsmobilstation und der sendenden Basisstation bekannt ist.
Die verwürfelten Sequenz vom Spreizelement 166 wird an den De-Multiplexer 168 vorgesehen. Der De-Multiplexer 168 bildet die Eingabepilotsymbole auf eine Vier-Punkt-Konstellation ab, die aus den Punkten (1, 1), (1, –1), (–1, 1) und (–1, –1) besteht, und gibt die abgebildete Sequenz auf zwei Ausgänge 169 und 171 aus. Die Symbolströme an den Ausgängen 169 und 171 werden an die Orthogonal-Abdeckungselemente 172 und 174 vorgesehen. Der Walsh-Generator 170 generiert die orthogonale Abdeckungssequenz, die an die Sendungen zu einem spezifischen Mobilstationsbenutzer dediziert sind. Die Symbolströme von dem De-Multiplexer 168 werden an die Orthogonal-Abdeckungselemente 172 und 174 vorgesehen, und werden durch die Abdeckungssequenz, die vom Walsh-Generator 170 generiert wurde, gespreizt.
II. Phasenrotation, um Spitzenwert-zu-Durchschnittswert-Verhältnis zu reduzieren
4 stellt ein erstes beispielhaftes Ausführungsbeispiel des Hilfspilotmodulators 112 dar, der das oben beschriebene Problem von Bits in den Hilfspilotkanälen, die sich konstruktiv addieren, adressiert. Pilotsymbole, die in diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel die Nur-Nullen-Sequenz sind, werden an den De-Multiplexer 180 vorgesehen. Der De-Multiplexer 180 bildet die Eingabepilotsymbole auf eine Vier-Punkt-Konstellation ab, die aus den Punkten (1, 1), (1, –1), (–1, 1) und (–1, –1) besteht, und gibt die abgebildete Sequenz an zwei Ausgängen 181 und 183 aus. Die Symbolströme an den Ausgängen 181 und 183 werden an die Orthogonal-Abdeckungselemente 186 und 188 vorgesehen. Der Hilfspilot Walsh-Generator 182 generiert die Orthogonal- Abdeckungssequenz wie in der obigen Gleichung (2) beschrieben, und sieht die Orthogonal-Spreizsequenz an das Phasenrotationselement 184 vor.
Das Phasenrotationselement 184 rotiert die Hilfspilot-Spreizsequenz mit einem vorbestimmten Phasenwert. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel rotiert das Phasenrotationselement die Phase der Hilfspilot-Spreizsequenz mit 0° oder 180°. Das heißt, dass das Phasenrotationselement 184 entweder die Abdeckungssequenz mit 1 oder mit –1 multipliziert. Die Symbolströme von dem De-Multiplexer 168 werden an die Orthogonal-Abdeckungselemente 172 und 174 vorgesehen, und werden mit der Abdeckungssequenz vom Phasenrotationselement 184 gespreizt. Durch Ändern des Vorzeichens der gesamten Hilfspilot-Walsh-Spreizfunktion mit entweder 1 oder –1, werden die Hilfspilotsignale sich nicht konstruktiv addieren. Es sei angemerkt, dass das Vorzeichen der Phasenrotation zu den Mobilstationen unter Verwendung des Hilfspiloten kommuniziert werden muss, um den Mobilstationen zu ermöglichen, die Verkehrsdaten kohärent zu demodulieren.
5 stellt eine Empfängerstruktur zum Empfangen und kohärenten Demodulieren eines Verkehrskanalsignals unter Verwendung eines Hilfspilotsignals dar, das wie mit Bezug auf den Hilfspilotgenerator der 4 beschrieben, generiert wird. Die Signale werden von der Antenne 300 empfangen, und an den Empfänger (RCVR = receiver) 302 vorgesehen. Der Empfänger 302 runterkonvertiert, filtert und verstärkt das empfangene Signal gemäß einem QPSK-Demodulationsformat und sieht das Ergebnis an die Korrelatoren 326 vor, die die Verkehrskanäle kohärent demodulieren, und zwar unter Verwendung des modifizierten Hilfspilotkanals.
In dem Korrelator 326a wird das empfangene Signal an den Komplex-Konjugations-Multiplizierer 310 vorgesehen. Der Komplex-Konjugations-Multiplizierer 310 multipliziert das empfangene Signal mit den pseudozufälligen Rauschsequenzen PN_I und PN_Q, und zwar für die PN-Entspreizung der empfangenen Signale. Die entspreizten Signale werden an die Pilot-Korrelatoren 308a und 308b und an die Multiplizierer 314 und 318 vorgese hen. Der Hilfspilot-Walsh-Generator 304 und das Phasen-Rotationselement 306 operieren, um die modifizierte Hilfspilotsequenz zu generieren, die von dem Hilfspilot-Walsh-Generator 182 und Phasen-Rotationselement 184 der 4 generiert wurde. Hilfspilot-Walsh-Generator 304 generiert die orthogonale Abdeckungssequenz wie in der obigen Gleichung (2) beschrieben, und sieht die orthogonale Spreizsequenz an das Phasenrotationselement 306 vor. Das Phasenrotationselement 306 rotiert die Hilfspilot-Spreizsequenz mit einem vorbestimmten Phasenwert. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel rotiert das Phasenrotationselement die Phase der Hilfspilot-Spreizsequenz mit 0° oder 180°. Das heißt, dass das Phasenrotationselement 306. entweder die Abdeckungssequenz mit 1 oder mit –1 multipliziert.
In dem Pilot-Korrelatoren 308a und 308b wird das empfangene Signal mit der phasenrotierten Pilotsequenz multipliziert und über die Hilfspilotsequenzlänge akkumuliert, die sich ergebenden entspreizten Pilotsignalströme werden an die Skalar-Produkt-Schaltung 324 vorgesehen. Der Walsh-Generator 312 generiert die Walsh-Verkehrssequenz, die benutz wird, um die Verkehrsdaten zum Mobilstationsbenutzer abzudecken. Die Walsh-Verkehrssequenz wird an die Multiplizierer 314a und 314b vorgesehen, die die empfangenen Signalströme mit der Walsh-Verkehrssequenz multiplizieren. Die Produktsequenzen von den Multiplizierern 314a und 314b werden an die Akkumulatoren 316a und 316b vorgesehen. Die Akkumulatoren 316a und 316b akkumulieren die Produktsequenzen für das Walsh-Verkehrsintervall. Die resultierenden akkumulierten Sequenzen werden an die Skalar-Produkt-Schaltung 324 vorgesehen.
Die Skalar-Produkt-Schaltung 324 berechnet das Skalarprodukt zwischen den entspreizten Pilotsignalen von den Pilot-Korrelatoren 308a und 308b und entspreizt die Verkehrsdatensequenzen von den Akkumulatoren 316a und 316b, um zwei Skalarströme an Daten vorzusehen. Der Zweck der Skalar-Produkt-Schaltung 324 ist, die Phasenfehler zu entfernen, die sich aus der Signalausbreitung von der Basisstation zu der Mobilstation ergeben. Das Design und die Implementierung der Skalar-Produkt-Schaltung 324 ist auf dem Fachgebiet bekannt und im Detail in dem US-Patent Nr. 5,506,865 , mit dem Titel "PILOT CARRIER DOT PRODUCT CIRCUIT" beschrieben, das dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel gibt die Skalar-Produkt-Schaltung 324 einen einzelnen gemultiplexten Symbolstrom aus. In einem alternativen Ausführungsbeispiel könnte diese Funktionalität auf zwei Elemente aufgeteilt sein, eins für das Durchführen der Skalar-Produkt-Berechnung und eins für das Durchführen des Multiplexens der zwei sich ergebenden Ströme.
Korrelatoren 326b–326m führen die gleiche Operation durch, wie bezüglich des Korrelators 326a beschrieben, außer dass sie auf verschiedene Multi-Pfadkomponenten des empfangenen Signals operieren. Die parallele Demodulation der unterschiedlichen Ausbreitungspfade und das Kombinieren der sich ergebenden demodulierten Symbolströme wird im Detail in den zuvor genannten US-Patenten mit den Nummern 5,101,501 und 5,109,390 beschrieben. Die Schätzungen des demodulierten Signals werden an den Kombinierer 328 vorgesehen und werden kombiniert, um eine verbesserte Schätzung der empfangenen Signaldaten vorzusehen. Die verbesserte Signalschätzung vom Kombinierer 328 wird an den Entspreizer 330 vorgesehen. Der Entspreizer 330 entspreizt das Signal gemäß einer Lang-PN-Codesequenz, die nur dem Mobilstationsbenutzer und der sendenden Basisstation oder Basisstationen bekannt ist. Die lang-PN-entspreizten Signale werden an den Endverschachteler und Decodierer 332 vorgesehen. Der Endverschachteler und der Decodierer 332 ordnen die Symbole gemäß einem vorbestimmten neuen Ordnungsformat neu und decodiert die neu geordneten Symbole gemäß einem Vorwärtsfehler-Korrekturformat, wie z. B. Viterbi-Decodierungs- oder Turbo-Decodierungsformate.
Bei einer Variante des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann die Rotation auf einer zufälligen Sequenz basieren, wie z. B. einer Pseudo-Rauschsequenz, die in Verbindung mit der Mobilidentifikation generiert wurde. Weiterhin, obwohl die obige Beschreibung eine statische Phasenrotation der Hilfspiloten beschreibt, kann die Phasenrotation dynamisch sein. In einer dy namischen Rotationsimplementierung würde das Phasenrotationselement 184 die Phase des Hilfspiloten auf einer dynamischen Basis rotieren. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird die Phase des Hilfspiloten auf einer Rahmen-für-Rahmen-Basis rotiert, obwohl Sätze von Rahmen oder gleiche Intervalle kleiner als ein Rahmen ebenso möglich sind. In diesem Ausführungsbeispiel hat die Mobilstation das Wissen des Musters, das genutzt wird, um die Phasenrotation zu generieren und dieses Muster wird im Phasenrotationselement 306 auf eine identische Art und Weise zu dem Muster der Phasenrotationen, die im Phasenrotationselement 184 generiert werden, wiederholt.

Claims

Eine Basisstation zur Verwendung in einem CDMA-Kommunikationssystem, wobei die Basisstation Folgendes aufweist: Generierungsmittel für einen gemeinsamen Piloten (109) zum Generieren eines gemeinsamen Pilotsignals von einer Walsh-Sequenz; und eine Vielzahl von Generierungsmitteln für einen Zusatzpiloten bzw. Hilfspiloten (110A–110K) zum Generieren einer Vielzahl von Hilfspilotsignalen aus einer Verkettung von Walsh-Sequenzen und den Komplementen von Walsh-Sequenzen; wobei die Generierungsmittel für den gemeinsamen Piloten und die Vielzahl von Generierungsmitteln für Hilfspiloten. jeweils eine Vielzahl von Verkehrsmodulatormitteln (102A–102K, 114A–114K) zum Modulieren von mindestens einem Verkehrssignal für jedes entsprechende Pilotsignal aufweisen; gekennzeichnet dadurch, dass die Vielzahl von Hilfspilotgeneratormitteln Symbolakkumulierungsreduktionsmittel (184) aufweisen zum Verändern der Phase von mindestens einem der Hilfspilotsignale, wobei die Phase des Hilfspilotsignals in seiner Gesamtheit auf einer Rahmen- oder Rahmensatzbasis rotiert wird.
Basisstation nach Anspruch 1, wobei mindestens eines der Verkehrsmodulatormittel (102A–102K und 114A–114K) die Phase des Verkehrssignals gemäß der Phasenänderung eines entsprechenden Hilfspilotsignals ändert.
Basisstation nach Anspruch 1, wobei die Phasenänderung auf einer Pseudozufallssequenz, generiert in Zusammenhang mit einer Mobiltelefonidentifikation, basiert.
Eine Mobilstation zur Verwendung in einem CDMA-Kommunikationssystem mit einem gemeinsamen Pilotkanal und einer Vielzahl von Hilfspilotkanälen, wobei die Hilfspilotkanäle generiert wer den aus einer Verkettung von Walshsequenzen und den Komplementen von Walsh-Sequenzen, wobei die Mobilstation Folgendes aufweist: Mittel (300, 302) zum Empfangen eines gemeinsamen Pilotsignals und eines Hilfspilotsignals; und Mittel zum Empfangen eines Verkehrssignals; Mittel (306) zum Ändern der Phase des Hilfspilotsignals, wobei die Phase des Hilfspilotsignals in seiner Gesamtheit auf einer Rahmen- oder Rahmensatzbasis rotiert wird und die Mobilstation ein Wissen über die Phasenrotationen besitzt; Mittel (326) zum Demodulieren des Verkehrskanals gemäß dem phasenveränderten Hilfspilotsignal.
Ein Verfahren zum Senden einer Vielzahl von Pilotsignalen gleichzeitig von einer Basisstation in einem CDMA-Kommunikationssystem, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Generieren eines gemeinsamen Pilotsignals aus einer Walsh-Sequenz; Generieren einer Vielzahl von Hilfspilotsignalen aus einer Verkettung der Walsh-Sequenzen und den Komplementen von Walshsequenzen; Modulieren mindestens eines Verkehrssignals für jedes entsprechende Pilotsignal; gekennzeichnet durch: Ändern der Phase von mindestens einem der Hilfspilotsignale, wobei die Phase des Hilfspilotsignals in seiner Gesamtheit auf einer Rahmen- oder Rahmensatzbasis rotiert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, das weiterhin folgende Schritte aufweist: Ändern der Phase des mindestens einen Verkehrssignals gemäß der Phasenänderung eines entsprechenden Hilfspilotsignals.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Phasenänderung auf einer Pseudozufallssequenz, generiert in Zusammenhang mit einer Mobiltelefonidentifikation, basiert.
Verfahren zum Empfangen, in einer Mobilstation eines CDMA-Kommunikationssystems mit einem gemeinsamen Pilotkanal und einer Vielzahl von Hilfspilotkanälen, wobei die Hilfspilotkanäle generiert werden aus einer Verkettung von Walsh-Sequenzen und den Komplementen der Walsh-Sequenzen, eines Signals von einer Basisstation, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Empfangen eines gemeinsamen Pilotsignals und eines Hilfspilotsignals; Empfangen eines Verkehrssignals; Ändern der Phase des Hilfspilotsignals, empfangen in der Mobilstation, wobei die Phase des Hilfspilotsignals in seiner Gesamtheit auf einer Rahmen- oder Rahmensatzbasis rotiert wird und die Mobilstation ein Wissen über die Phasenrotation besitzt; und Demodulieren des Verkehrssignals gemäß dem phasenveränderten Hilfspilotsignal.