DE69129983T2

DE69129983T2 - Einrichtung und verfahren zum mehrwegeempfang eines spreizspektrumsignals

Info

Publication number: DE69129983T2
Application number: DE69129983T
Authority: DE
Inventors: Donald L. Sands Point Ny 11050 Schilling
Original assignee: InterDigital Technology Corp
Current assignee: InterDigital Technology Corp
Priority date: 1990-11-16
Filing date: 1991-11-14
Publication date: 1999-04-29
Anticipated expiration: 2011-11-15
Also published as: EP0515624A1; WO1992009155A1; EP0515624B1; US5081643A; CA2091782A1; CA2091782C; DE69129983D1; ES2121842T3; EP0515624A4

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft Streuspektrumkommunikation und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Anpassung an ein Mehrwegphänomen an einem Streuspektrumsignal.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Wenn ein Signal durch einen Kommunikationskanal übertragen wird, kann das Signal mehrfachen Reflexionen unterliegen. Die mehrfachen Reflexionen sind als Mehrwegsignal bekannt. In einer städtischen Umgebung und bei VHF-, UHF- oder Mikrowellenfunkfrequenzen kann das Mehrwegsignal durch mehrfache Reflexionen an Gebäuden beim Übertragen des Signals zwischen Gebäuden bedingt sein. Wenn ein Kommunikationssystem innerhalb eines Gebäudes angewendet wird, kann das Mehrwegsignal durch mehrfache Reflexionen zwischen Böden, Wänden und allgemein jedem Teil der Gebäudestruktur bedingt sein.
Fig. 1 zeigt erläuternd einen Sender 101, der durch einen Kommunikationskanal zu einem Empfänger 102 sendet, wobei das Signal einen direkten Weg und zwei reflektierte Wege hat. Das Mehrwegphänomen führt dazu, daß das gesendete Signal an dem Empfänger 102 mit unterschiedlichen Zeitverzögerungen ankommt. Die unterschiedlichen Zeitverzögerungen können zu einer Intersymbolstörung führen, da eine verzögerte Version des empfangenen Signals in einen nachfolgenden Abtastintervall reichen kann und ein nachfolgendes Symbol überlappen kann. Der Mehrwegeffekt ist beim Fernsehen bekannt, wo er sich als Geisterbilder manifestiert.
Die Streuspektrum-Modulation bietet viele Vorteile als ein Kommunikationssystem für ein Büro oder in städtischer Umgebung. Diese Vorteile schließen die Reduzierung von beabsichtigten und nicht beabsichtigten Störungen, die Bekämpfung von Mehrwegproblemen und das Schaffen von mehrfachem Zugriff zu einem Kommunikationssystem, das von mehreren Benutzern geteilt wird, ein. In der gewerblichen Anwendung schließen diese Anwendungen lokale Netzwerke für Computer und personenbezogene Kommunikationsnetzwerke für Telefon sowie weitere Datenanwendungen ein, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein.
Ein Streuspektrumsignal wird typischerweise durch Modulieren eines Informations-Datensignals mit einem Chipcodesignal erzeugt. Das Informations-Datensignal kann von einer Datenvorrichtung, wie z.B. einem Computer, oder einer analogen Vorrichtung kommen, die ein analoges Signal ausgibt, welches zu einem Informations-Datensignal digitalisiert wurde, wie z.B. Sprache oder Video. Das Chipcodesignal wird von einem Chipcode erzeugt, bei welchem die Zeitdauer Tc jedes Chips gewöhnlich deutlich geringer ist, jedoch kleiner oder gleich der Zeitdauer eines Datenbits oder Datensymbols sein kann.
Das Streuspektrum bietet eine Einrichtung zur Kommunikation, bei der ein Streuspektrumsignal eine Bandbreite einnimmt, die größer ist als die Mindestbandbreite, die zum Senden derselben Information erforderlich ist. Die Bandspreizung wird unter Verwendung eines Chipcodesigals erreicht, das von einem Informations-Datensignal unabhängig ist. Ein synchronisierter Empfang mit dem Chipcodesignal an einem Empfänger wird zum Entspreizen des Streuspektrumsignals und zur nachfolgenden Rückgewinnung der Daten aus dem Streuspektrumsignal verwendet.
Bedingt durch das Mehrwegphänomen kommen mehrfache Reflexionen des Streuspektrumsignals an einem Empfänger mit unterschiedlichen Zeitverzögerungen Ti an, die kleiner als, größer als oder gleich der Zeitdauer Tc eines Chips des Chipcodesignals sein können. Wenn sie mit einer Zeitverzögerung Ti > Tc auftreten, erscheinen die Mehrwegsignale als Rauschen in dem synchronisierten Streuspektrumsignal. Eines oder mehrere Mehrwegsignale können jedoch eine Amplitude haben, die größer als die Amplitude des Streuspektrumsignals ist, auf das der Empfänger synchronisiert ist. Ferner können die Amplituden von verschiedenen Mehrwegstreuspektrumsignalen im Verlauf der Zeit variieren, da der bestimmte Weg des Mehrwegsignals, das die größte Amplitude hat, von der Position des Empfängers und anderen Faktoren abhängig ist. Eine verbesserte Empfängerleistung kann erzielt werden, wenn der Empfänger an den Empfang des bestimmten Mehrwegstreuspektrumsignals, das die größte Amplitude hat, angepaßt werden kann.
Beispielsweise kann für eine bestimmte Anwendung ein Chip eine Zeitdauer Tc von 40 Nanosekunden haben. Diese Zeitdauer kann geringer sein als einige der mehrfachen Zeitverzögerungen Ti der mehrfachen Reflexionen des Streuspektrumsignals, das von einem Mehrweg an dem Empfänger ankommt. Für ein Informationsdatensignal d&sub1;(t), ein Chipcodesignal g&sub1;(t) und eine Trägerfrequenz w0 hat das empfangene Streuspektrumsignal xr (t) die Form
worin ai und Ti Dämpfung und Zeitdauer jedes Weges der Mehrwegreflexionen sind. θi = -woTi und die Zeitverzögerung in den Daten wird vernachlässigt, das heißt die maximale Mehrwegverzögerung wird als sehr viel geringer angenommen als die Zeit dauer eines Bit. N ist die Anzahl der Mehrwege.
Eine Lösung für das Mehrwegproblem ist, das empfangene Streuspektrumsignal mit dem Chipcodesignal g&sub1;(t) unter Verwendung von mehrfachen Verzögerungen zu entspreizen. Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, bei der ein Streuspektrumsignal von einem Eingang unter Verwendung einer Vielzahl von Produkteinrichtungen 201, 202, ..., entspreizt wird und eine Vielzahl von verzögerten Chipcodesignalen g&sub1;(t), g&sub1;(t-T), ..., g&sub1;(t-nt) jeweils durch eine Vielzahl von Bandpaßfiltern 211, 212, ... und Hüllkurvendetektoren 221, 222, ... laufen. Die resultierenden Ausgangssignale von den Hüllkurvendetektoren werden unter Verwendung eines Komparators 230 verglichen. Die Vorrichtung vergleicht die Ausgangssignale der Vielzahl von Hüllkurvendetektoren unter Verwendung des Komparators 230 und wählt das Ausgangssignal mit der größten Signalstärke.
Die Vorrichtung nach dem Stand der Technik von Fig. 2 erfordert eine große Anzahl von Korrelationseinrichtungen oder Bandpaßfiltern und Hüllkurvendetektoren. Ferner ist eine Schaltung erforderlich, um das Ausgangssignal auszuwählen, das die größte Signalstärke hat.
Eine weitere Lösung nach dem Stand der Technik ist die von dem U.S. Patent Nr. 3,351,859 für Groth, Jr. et al. gelehrte. Groth zeigt ein Signalempfangssystem zum Unterscheiden zwischen einer Vielzahl von Mehrwegsignalen auf, die durch ein erstes quasibeliebiges Rauschsignal moduliert wurden. Ein Signalerzeuger an einem Empfänger gibt ein Referenzsignal ab, das von einem zweiten quasibeliebigen Rauschsignal moduliert wird. Das erste und das zweite quasibeliebige Rauschsignal haben dieselbe Periode und eine gleiche vorbestimmte Reihenfolge von Impulssignalen. Das zweite quasibeliebige Rauschsignal hat eine Impulsdauer, die nicht größer ist als eine Impulsdauer des ersten quasibeliebigen Rauschsignals und kleiner als ein Intervall zwischen dem Empfang von jeweils zwei Mehrwegsignalen. Die Phase des zweiten quasibeliebigen Rauschsignals wird relativ zu dem ersten quasibeliebigen Rauschsignal verschoben. Das Referenzsignal wird mit einem Trägerwellensignal multipliziert und das resultierende Signal wird integriert, um zwischen den Mehrwegsignalen zu unterscheiden.
Ferner existiert nach dem Stand der Technik ein Signalprozessor für mehrfache kontinuierliche Streuspektrumsignale gemäß der Lehre des U.S.-Patents Nr. 4,164,628 für Ward et al. Der Signalprozessor von Ward akzeptiert die lineare Summe von mehreren Streuspektrumsignalen mit kontinuierlicher Welle in direkter Sequenz und verarbeitet die Impulse sequentiell unter Verwendung einer Abgriffsverzögerungsleitung und einer einzelnen Schaltungsanordnung. Dieses System bietet die Leistungsvorteile eines Mehrfachkanalsystems, während die Kosten durch Einzelkanal-Zeitteilung reduziert werden.

AUFGABEN DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Empfangen eines bestimmten Weges eines Mehrweg- Streuspektrumsignals zu schaffen, der die größte Amplitude hat.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Streuspektrumvorrichtung sowie ein Verfahren zum Adaptieren für den oder Auswählen des Empfanges eines bestimmten Weges eines Streuspektrumsignals zu schaffen, das an einem Empfänger mit einer beliebigen Verzögerung ankommt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung stellen eine Streuspektrumvorrichtung und ein Verfahren dar, welche an ein Mehrwegphänomen angepaßt sind oder dieses ausgleichen, ohne daß sie eine große Anzahl von Korrelationseinrichtungen zum Entspreizen des Streuspektrumsignals erfordern.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in einer Streuspektrumvorrichtung und einem Verfahren, das den Empfang eines bestimmten Weges, der die größte Amplitude hat, eines Mehrweg-Streuspektrumsignals auswählt oder sich an diesen anpaßt, und zwar unter Verwendung einer einfachen Schaltung zur Bestimmung, welches der Streuspektrumsignale von dem Mehrweg mit der größten Signalstärke ankommt.
Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung liegt in einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Adaptieren oder Kompensieren eines Mehrwegphänomens in einem Streuspektrumsignal, welche leicht zu verwirklichen sind.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden, hierin verkörperten und ausführlich beschriebenen Erfindung wird eine Vorrichtung zum Anpassen für den oder zum Auswählen des Empfanges eines bestimmten Weges geschaffen, der die größte Amplitude eines Mehrweg-Streuspektrumsignals hat. Die Erfindung ist durch die Merkmale der Ansprüche 2 und 10 definiert, die eine Chipeinrichtung, eine Verzögerungseinrichtung, eine Schalteinrichtung, eine Korrelationseinrichtung und eine Komparatoreinrichtung umfassen. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert. Die Schalteinrichtung kann eine erste Schalteinrichtung und eine zweite Schalteinrichtung sein und die Korrelationseinrichtung kann eine erste Korrelationseinrichtung und eine zweite Korrelationseinrichtung sein. Das Streuspektrumsignal wird durch einen Chipcode moduliert.
Die Verzögerungseinrichtung ist mit der Chipeinrichtung wirkverbunden und hat eine Vielzahl von Abgriffen, die einer Vielzahl von Zeitverzögerungen entsprechen. Die erste Schalteinrichtung und die zweite Schalteinrichtung sind mit der Vielzahl von Abgriffen der Verzögerungseinrichtung wirkver bunden. Die erste Korrelationseinrichtung ist mit dem Eingang und mit der ersten Schalteinrichtung wirkverbunden. Die zweite Korrelationseinrichtung ist mit dem Eingang und mit der zweiten Schalteinrichtung wirkverbunden. Die erste Korrelationseinrichtung und die zweite Korrelationseinrichtung enthalten Produkteinrichtungen, Bandpaßfilter und Detektoren. Die Komparatoreinrichtung ist operativ zwischen die erste Korrelationseinrichtung, die zweite Korrelationseinrichtung, die erste Schalteinrichtung und die zweite Schalteinrichtung geschaltet.
Die Chipeinrichtung erzeugt ein Chipcodesignal, welches denselben Chipcode wie das Streuspektrumsignal hat. Die Verzögerungseinrichtung verschiebt das Chipcodesignal von der Chipeinrichtung um eine Vielzahl von Zeitverzögerungen, wobei jede Zeitverzögerung typischerweise eine Dauer hat, die gleich einer Zeitperiode eines Chips des Chipcodesignals ist.
Die erste Korrelationseinrichtung erzeugt das erste Korrelationssignal, indem das an dem Eingang empfangene Streuspektrumsignal mit dem Chipcodesigrial von der ersten Schalteinrichtung korreliert wird. Die zweite Korrelationseinrichtung erzeugt ein zweites Korrelationssignal, indem das an dem Eingang empfangene Streuspektrumsignal mit dem Chipcodesignal von der zweiten Schalteinrichtung korreliert wird.
Ansprechend auf ein erstes Korrelationssignal, das einen höheren Spannungspegel als ein zweites Korrelationssignal und ein erster Schwellenwert hat, gibt die Komparatoreinrichtung ein erstes Vergleichssignal aus, welches die zweite Schalteinrichtung veranlaßt, sukzessive zwischen der Vielzahl von Abgriffen der Verzögerungseinrichtung entweder in der Richtung des Erhöhens oder des Verminderns der Verzögerung umzuschalten. Die erste Schalteinrichtung gibt das Chipcodesignal mit einer ersten Zeitverzögerung aus. Die erste Zeitverzögerung kann jede Zeitdauer von der Verzögerungseinrichtung haben. In diesem Zustand führt dann, wenn das erste Korrelationssignal einen Spannungspegel hat, der niedriger ist als der erste Schwellenwert und das zweite Korrelationssignal und größer als ein zweiter Schwellenwert, die zweite Schalteinrichtung das Umschalten zwischen der Vielzahl der Abgriffen fort.
Ansprechend auf das erste Korrelationssignal, das einen niedrigeren Spannungspegel als das zweite Korrelationssignal und ein zweiter Schwellenwert hat, gibt die Komparatoreinrichtung ein zweites Vergleichssignal aus, welches die erste Schalteinrichtung veranlaßt, sukzessive zwischen der Vielzahl von Abgriffen in Richtung entweder des Erhöhens oder des Verminderns der Verzögerung umzuschalten. Die zweite Schalteinrichtung gibt das Chipcodesignal mit einer zweiten Zeitverzögerung aus. Die zweite Zeitverzögerung kann jede Zeitdauer von der Verzögerungseinrichtung haben. Wenn in diesem Zustand das zweite Korrelationssignal einen Spannungspegel hat, der höher ist als das erste Korrelationssignal und der zweite Schwellenwert und niedriger als der erste Schwellenwert, führt die zweite Schalteinrichtung das Umschalten zwischen der Vielzahl von Abgriffen fort.
Die vorliegende Erfindung schließt ferner ein Verfahren zum Adaptieren an den oder zum Auswählen des Empfanges eines bestimmten Weges eines Streuspektrum-Mehrwegsignals, der die größte Amplitude hat, ein. Das Verfahren verwendet eine Chipeinrichtung, eine Verzögerungseinrichtung, eine Schalteinrichtung, eine Korrelationseinrichtung und eine Komparatoreinrichtung. Wie vorstehend dargelegt kann die Schalteinrichtung als eine erste Schalteinrichtung und eine zweite Schalteinrichtung ausgeführt sein und die Korrelationseinrichtung kann als eine erste Korrelationseinrichtung und eine zweite Korrelationseinrichtung ausgeführt sein. Das Streuspektrumsignal wird durch einen Chipcode moduliert.
Das Verfahren enthält die Schritte des Erzeugens eines Chipcodesignals mit der Chipeinrichtung, das denselben Chipcode wie das Streuspektrumsignal hat, und Verschieben des Chipcodesignals um eine Vielzahl von Zeitverzögerungen mit der Verzögerungseinrichtung. Das Verfahren korreliert mit der Korrelationseinrichtung das Streuspektrumsignal mit dem Chipcodesignal. Das erste Korrelationssignal wird aus dem Korrelieren des Streuspektrumsignals mit dem Chipcodesignal mit der zweiten Zeitverzögerung erzeugt. Ein Differenzsignal wird von dem ersten Korrelationssignal und dem zweiten Korrelationssignal erzeugt. Ansprechend auf die Tatsache, daß das Differenzsignal einen größeren Spannungspegel als ein erster Schwellenwert hat, verändert das Verfahren mit der Schalteinrichtung eine Zeitverzögerung eines Chipcodesignals mit einer zweiten Zeitverzögerung, und ansprechend auf die Tatsache, daß das Differenzsignal einen kleineren Spannungspegel als ein zweiter Schwellenwert hat, verändert das Verfahren mit der Schalteinrichtung eine Zeitverzögerung eines Chipcodesignals mit einer ersten Zeitverzögerung.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt und teilweise aus der Beschreibung offensichtlich oder sind in der praktischen Ausführung der Erfindung zu erkennen. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können ferner anhand der Mittel und Kombinationen, die in den beigefügten Ansprüchen besonders hervorgehoben sind, verwirklicht und erzielt werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die beiliegenden Zeichnungen, die in die Beschreibung eingeschlossen sind und einen Teil derselben bilden, zeigen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
Fig. 1 erläutert eine Mehrwegphänomen;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines Streuspektrumempfängers mit Hüllkurvendetektoren;
Fig. 3 zeigt einen Streuspektrumempfänger gemäß vorliegender Erfindung; und
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm des Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nachfolgend wird im Detail auf die vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, für welche Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt sind, wobei gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Ansichten gleiche Elemente bezeichnen.
Wie in Fig. 3 erläuternd dargestellt, umfaßt eine Vorrichtung für das Adaptieren an oder das Auswählen des Empfanges eines bestimmten Weges eines Mehrweg-Streuspektrumsignals, der die größte Amplitude hat, eine Chipeinrichtung, eine Verzögerungseinrichtung, eine Schalteinrichtung, eine Korrelationseinrichtung und eine Komparatoreinrichtung. Zum besseren Verständnis der Erfindung kann die Schalteinrichtung als eine erste Schalteinrichtung und eine zweite Schalteinrichtung betrachtet werden und die Korrelationseinrichtung kann als eine erste Korrelationseinrichtung und eine zweite Korrelationseinrichtung betrachtet werden. Das Streuspektrumsignal wird durch ein Chipcodesignal moduliert.
In der dargestellten und in Anspruch 1 definierten beispielhaften Anordnung ist die Chipeinrichtung als ein Chipcodeerzeuger 401 ausgeführt und die Verzögerungseinrichtung ist als eine Vielzahl von Verschieberegistern 403 ausgeführt. Die erste Schalteinrichtung ist als ein erster Ringzähler 405 und eine erste Schalteinrichtung 407 ausgeführt. Die zweite Schalteinrichtung ist als ein zweiter Ringzähler 409 und eine zweite Schalteinrichtung 411 ausgeführt. Obgleich sie in Fig. 3 als Drehschalter dargestellt sind, werden die erste Schalteinrichtung 407 und die zweite Schalteinrichtung 411 unter Verwendung von elektronischen Schaltungen, wie z.B. integrierten Schaltungen, mikroelektronischen Schaltungen oder als Teil eines Prozessorchips oder eines Gate-Array ausgeführt.
Die erste Korrelationseinrichtung ist als eine erste Korrelationseinrichtung 414 dargestellt und die zweite Korrelationseinrichtung ist als eine zweite Korrelationseinrichtung 415 dargestellt. Die erste Korrelationseinrichtung 414 kann eine erste Produkteinrichtung 424 verwenden, die durch ein erstes Bandpaßfilter 423 mit einem ersten Detektor 425 verbunden ist. Die zweite Korrelationseinrichtung 415 kann eine zweite Produkteinrichtung 426 verwenden, die durch ein zweites Bandpaßfilter 427 mit einem zweiten Detektor 428 verbunden ist. Hüllkurvendetektoren oder quadratische Detektoren können beispielsweise für den ersten Detektor 425 und den zweiten Detektor 428 verwendet werden. Kohärente oder nicht kohärente Detektoren, die eine gleichphasige oder quadraturphasige Erfassung verwenden, können benutzt werden. Andere Schaltungen können zur Ausführung der ersten Korrelationseinrichtung und der zweiten Korrelationseinrichtung verwendet werden, wie nach dem Stand der Technik bekannt ist.
Die Komparatoreinrichtung ist als ein Differentialverstärker 420, ein erster Komparator 422, ein zweiter Komparator 429 und eine Flipflopschaltung 430 ausgeführt. Differentialverstärker, ein Prozessor oder andere Schaltungen, die nach dem Stand der Technik bekannt sind, die eine Vergleichsfunktion durchführen, können für die Komparatoreinrichtung verwendet werden.
Die Vielzahl von Verschieberegistern 403 ist mit dem Chipcodeerzeuger 401 wirkverbunden. Die erste Schalteinrichtung 407 und die zweite Schalteinrichtung 411 sind mit der Vielzahl von Abgriffen der Vielzahl von Verschieberegistern 403 wirkverbunden. Die erste Korrelationseinrichtung 414 ist mit dem Eingang und mit der ersten Schalteinrichtung 407 wirkverbunden. Die zweite Korrelationseinrichtung 415 ist mit dem Eingang und der zweiten Schalteinrichtung 411 wirkverbunden. Der Differentialverstärker ist mit der ersten Korrelationseinrichtung 414 und der zweiten Korrelationseinrichtung 415 wirkverbunden. Der erste Komparator 422 ist mit dem Differentialverstärker 420 und der Flipflopschaltung 430 wirkverbunden. Der zweite Komparator 429 ist mit dem Differentialverstärker 420 und mit der Flipflopschaltung 430 wirkverbunden. Die Flipflopschaltung 430 ist mit dem ersten Ringzähler 405 und mit dem zweiten Ringzähler 409 wirkverbunden.
Der Chipcodeerzeuger 401 erzeugt ein Chipcodesignal, das den Chipcode des Streuspektrumsignals hat. Die Vielzahl von Verschieberegistern 403 verschiebt das Chipcodesignal von dem Chipcodeerzeuger 401 um eine Vielzahl von Zeitverzögerungen. Die Dauer einer Zeitverzögerung kann auf jede gewünschte Länge eingestellt sein. In einer typischen Ausführungsform würde jede Zeitverzögerung eine Dauer haben, die gleich einer Zeitperiode eines Chips des Chipcodesignals ist. Die Vielzahl von Verschieberegistern 403 hat eine Vielzahl von Abgriffen, die jeder der Zeitverzögerung entsprechen. Fünf oder sechs Zeitverzögerungen können typischerweise für eine bestimmte Anwendung verwendet werden, obgleich theoretisch keine Einschränkung besteht.
Die erste Korrelationseinrichtung 414 erzeugt ein erstes Korrelationssignal, indem das an dem Eingang empfangene Streuspektrumsignal mit dem Chipcodesignal, das die erste Zeitver zögerung hat, korreliert wird. Die erste Korrelationseinrichtung 414 multipliziert das Streuspektrumsignal mit dem Chipcodesignal mit der ersten Zeitverzögerung unter Verwendung der Produkteinrichtung 424 und filtert und erfaßt das Produkt mit dem ersten Bandpaßfilter 423 bzw. dem ersten Detektor 425. Äquivalentschaltungen für die erste Korrelationseinrichtung 414 sind nach dem Stand der Technik bekannt.
Die zweite Korrelationseinrichtung 415 erzeugt ein zweites Korrelationssignal, indem sie das an dem Eingang empfangene Streuspektrumsignal mit dem Chipcodesignal, das die zweite Zeitverzögerung hat, korreliert. Die zweite Korrelationseinrichtung 415 multipliziert das Streuspektrumsignal von dem Eingang mit dem Chipcodesignal, das die zweite Zeitverzögerung hat, unter Verwendung der zweiten Produkteinrichtung 426 und filtert und erfaßt das Produkt mit dem zweiten Bandpaßfilter 427 bzw. dem zweiten Detektor 428. Äquivalentschaltungen für die zweite Korrelationseinrichtung sind nach dem Stand der Technik bekannt.
Der Differentialverstärker 420 subtrahiert das zweite Korrelationssignal von dem ersten Korrelationssignal, um ein Differenzsignal zu erzeugen. Ansprechend auf die Tatsache, daß das Differenzsignal einen höheren Spannungspegel als ein erster Schwellenwert VT hat, gibt der erste Komparator 422 ein erstes Komparatorsignal aus. Das erste Komparatorsignal kann ein Impuls oder ein Spannungspegel sein, der die Flipflopschaltung 430 setzt. Das Ausgangssignal der Flipflopschaltung 430 veranlaßt den zweiten Ringzähler 409, ein zweites Sequenzierungssignal zu erzeugen. Das zweite Sequenzierungssignal steuert die zweite Schalteinrichtung 411 an, so daß sie zwischen der Vielzahl von Abgriffen der Vielzahl von Verschieberegistern 403 entweder in Richtung des Erhöhens oder des Verminderns der Verzögerung sukzessive umschaltet. In diesem Zustand steuert dann, wenn das Differenzsignal einen Spannungspegel hat, der kleiner ist als der erste Schwellenwert VT und größer als ein zweiter Schwellenwert -VT, die Flipflopschaltung 430 den zweiten Ringzähler 409 weiter an, so daß er das Ausgeben des zweiten Sequenzierungssignals fortführt. Demgemäß führt die zweite Schalteinrichtung 411 das Umschalten zwischen der Vielzahl von Verschieberegistern 403 fort, wenn das Differenzsignal einen Wert hat, der niedriger ist als der erste Schwellenwert VT und größer als ein zweiter Schwellenwert -VT.
Die erste Schalteinrichtung 407 gibt kontinuierlich das Chipcodesignal mit einer ersten Zeitverzögerung aus, während die zweite Schalteinrichtung 411 zwischen den Abgriffen der Vielzahl von Verschieberegistern 403 umschaltet. Die erste Zeitverzögerung kann jede Zeitdauer von der Vielzahl der Verschieberegister 403 einschließlich einer Verzögerung Null haben.
Ansprechend auf das Differenzsignal, das einen kleineren Spannungspegel als ein zweiter Schwellenwert, -VT, hat, gibt der zweite Komparator 429 ein zweites Komparatorsignal aus. Das zweite Komparatorsignal kann ein Impuls oder ein Spannungspegel sein, der die Flipflopschaltung 430 rücksetzt. Das Ausgangssignal der Flipflopschaltung 430 veranlaßt den ersten Ringzähler 405, ein erstes Sequenzierungssignal zu erzeugen. Das erste Sequenzierungssignal steuert die erste Schalteinrichtung 407 so an, daß sie zwischen der Vielzahl von Abgriffen entweder in einer Richtung des Erhöhens oder des Verminderns der Verzögerung sukzessive umschaltet. Wenn in diesem Zustand das Differenzsignal einen Spannungspegel hat, der kleiner ist als der zweite Schwellenwert -VT, führt die Flipflopschaltung 430 das Ansteuern des Ringzählers 405 fort, so daß er das Ausgeben des ersten Sequenzierungssignals fortführt. Demgemäß führt die erste Schalteinrichtung 407 das Umschalten zwischen der Vielzahl von Verschieberegistern 403 fort, wenn das Differenzsignal einen Wert hat, der größer als der zweite Schwellenwert -VT und kleiner als der erste Schwellenwert VT ist.
Die zweite Schalteinrichtung 411 gibt kontinuierlich das erste Chipcodesignal mit der zweiten Zeitverzögerung aus, während die erste Schalteinrichtung 407 zwischen den Abgriffen der Vielzahl von Verschieberegistern 403 umschaltet. Die zweite Zeitverzögerung kann jede Zeitdauer von der Vielzahl von Verschieberegistern 403 einschließlich einer Verzögerung Null haben.
In einer Mehrweganwendung kann es unerwünscht sein, den ersten Schwellenwert auf denselben Wert wie den zweiten Schwellenwert, wie z.B. Null Volt, zu setzen, da der erste Komparator 422 und der zweite Komparator 429 kontinuierlich zwischen dem zweiten Ringzähler 409 und dem ersten Ringzähler 405 umschalten können. Das kontinuierliche Umschalten zwischen der ersten Schalteinrichtung 407 und der zweiten Schalteinrichtung 411 würde ein kontinuierliches Einstellen der Verzögerungen in dem Chipcodesignal von der ersten Korrelationseinrichtung 414 und der zweiten Korrelationseinrichtung 415 verursachen.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat der erste Schwellenwert nicht denselben Wert wie der zweite Schwellenwert. Wie Fig. 3 zeigt, kann der zweite Schwellenwert einen Wert haben, der der negative Wert des ersten Schwellenwertes ist, Mit diesen Schwellenwerteinstellungen existiert ein Bereich zwischen dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert, für welchen der erste Komparator 422 und der zweite Komparator 429 den Betrieb nicht zwischen der zweiten Schalteinrichtung 411 und der ersten Schalteinrichtung 407 umschalten. In diesem Bereich variiert der Mehrweg nicht genug, um das Einstellen der Verzögerung durch Wechseln der Schalteinrichtungen zu gewähren.
Die vorliegende Erfindung schließt ferner ein Verfahren zum Adaptieren für den oder Auswählen des Empfanges eines bestimmten Weges eines Mehrweg-Streuspektrumsignals, der die größte Amplitude hat, ein. Das Verfahren verwendet gemäß der Definition der Schritte in Anspruch 10 eine Chipeinrichtung, eine Verzögerungseinrichtung, eine Schalteinrichtung, eine Korrelationseinrichtung und eine Komparatoreinrichtung. Wie vorstehend dargelegt kann die Schalteinrichtung als eine erste Schalteinrichtung und eine zweite Schalteinrichtung ausgeführt sein, die Korrelationseinrichtung kann als eine erste Korrelationseinrichtung und eine zweite Korrelationseinrichtung ausgeführt sein und die Komparatoreinrichtung kann als eine erste und eine zweite Komparatoreinrichtung ausgeführt sein. Das Verfahren kann unter Verwendung von integrierten Schaltungen, Mikroelektronik, eines Prozessorchips, eines Gate-Array oder anderer Vorrichtungen, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind, verwirklicht werden. Das Streuspektrumsignal wird durch einen Chipcode moduliert.
In dem beispielhaften Flußdiagramm von Fig. 4 umfaßt das Verfahren die Schritte des Erzeugens 501 eines Chipcodesignals, das den Chipcode des Streuspektrumsignals hat, mit der Chipeinrichtung, und Verschiebens 503 des Chipcodesignals mit der Verzögerungseinrichtung um eine Vielzahl von Zeitverzögerungen. Das Verfahren erzeugt 505 unter Verwendung einer ersten Korrelationseinrichtung ein erstes Korrelationssignal durch Korrelieren des Streuspektrumsignals mit dem Chipcodesignal, das eine erste Zeitverzögerung hat, und erzeugt 507 unter Verwendung einer zweiten Korrelationseinrichtung ein zweites Korrelationssignal durch Korrelieren des Streuspektrumsignals mit dem Chipcodesignal, das eine zweite Zeitverzögerung hat. Das Verfahren erzeugt 509 ein Differenzsignal durch Subtrahieren des zweiten Korrelationssignals von dem ersten Korrelationssignal.
Das Verfahren bestimmt 512, ob das Differenzsignal einen Spannungspegel hat, der kleiner ist als ein zweiter Schwellenwert -VT. Wenn der Spannungspegel des Differenzsignals kleiner ist als der zweite Schwellenwert -VT, ändert 511 das Verfahren unter Verwendung der Schalteinrichtung kontinuierlich die Zeitverzögerung des Chipcodesignals, das die erste Zeitverzögerung hat. Das Chipcodesignal mit der zweiten Zeitverzögerung wird mit dem Streuspektrumsignal korreliert, um das zweite Korrelationssignal zu erzeugen 507. Die Veränderung 511 der ersten Zeitverzögerung kann entweder eine Erhöhung oder Verminderung der Zeitverzögerung sein.
Wenn der Spannungspegel des Differenzsignals größer als ein erster Schwellenwert VT ist, dann verändert 515 das Verfahren die Zeitverzögerung des Chipcodesignals mit der zweiten Zeitverzögerung unter Verwendung der Schalteinrichtung. Das Chipcodesignal mit der ersten Zeitverzögerung wird mit dem Streuspektrumsignal korreliert, um das erste Korrelationssignal 505 zu erzeugen. Die Veränderung 515 der zweiten Zeitverzögerung kann entweder eine Erhöhung oder eine Verminderung der Zeitverzögerung sein. Anderenfalls fährt das Verfahren ohne Veränderung fort 518.
Wenn der Spannungspegel des Differenzsignals zwischen dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert liegt, dann führt die Schalteinrichtung das Ändern der Zeitverzögerung des Chipcodes, mit welchem sie vor dem Variieren zwischen dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert umgeschaltet hat, fort. Wenn somit der Spannungspegel des Differenzsignals größer wäre als der erste Schwellenwert und einen Wert zwischen dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert annimmt, dann führt das Verfahren das Ändern der Zeitverzögerung des Chipcodesignals, das die zweite Zeitverzögerung hat, fort. Wenn entsprechend der Spannungspegel des Differenzsignals kleiner wäre als der zweite Schwellenwert und einen Wert zwischen dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert annimmt, dann führt das Verfahren das Ändern der Zeitverzögerung des Chipcodesignals, das die erste Zeitverzögerung hat, fort.
Bei der Benutzung betrachten wir ein Streuspektrumkommunikationssystem, das über einen Kanal arbeitet, der mehr als einen Weg hat, der einen Sender mit einem Empfänger verbindet, wie Fig. 1 zeigt. Diese verschiedenen Wege können mehrere diskrete Wege jeweils mit unterschiedlicher Dämpfung und Zeitverzögerung oder ein Kontinuum von Wegen sein. Die vorliegende Erfindung hat unter Verwendung der Komparatoreinrichtung den Effekt, daß sie das Ausgangssignal von der ersten und der zweiten Korrelationseinrichtung mit der größten Signalstärke auswählt.

Claims

1. Vorrichtung zur Verwendung in einem System, das zum Empfangen des Weges, der die größte Amplitude eines Streuspektrum-Mehrwegsignals hat, ausgelegt ist, welches Streuspektrumsignal durch ein Chipcodesignal moduliert ist, welche Vorrichtung enthält:

einen Chipcodeerzeuger (401) zum Erzeugen des Chipcodesignals, das denselben Chipcode wie das Streuspektrumsignal hat;

eine Vielzahl von Verschieberegistern (403), die mit dem Chipcodeerzeuger (401) wirkverbunden sind, um das Chipcodesignal um eine Vielzahl von Zeitverzögerungen zu verschieben, wobei jede Zeitverzögerung eine Dauer hat, die gleich einer Zeitperiode eines Chips des Chipcodesignals ist, welche Vielzahl von Verschieberegistern (403) eine Vielzahl von Abgriffen hat, die jeder der Zeitverzögerungen entsprechen;

einen ersten Ringzähler (405), der auf ein erstes Komparatorsignal anspricht, um ein erstes Sequenzierungssignal zu erzeugen;

eine erste Schalteinrichtung (407), die operativ mit dem ersten Ringzähler (405) und mit der Vielzahl von Abgriffen der Vielzahl von Verschieberegistern (403) verbunden ist, welche erste Schalteinrichtung (407) auf das erste Sequenzierungssignal anspricht, um aufeinanderfolgend zwischen der Vielzahl von Abgriffen umzuschalten, um eine Verzögerung des Chipcodesignals mit einer ersten Zeitverzögerung zu verändern;

einen zweiten Ringzähler (409), der auf ein zweites Komparatorsignal anspricht, um ein zweites Sequenzierungssignal zu erzeugen;

eine zweite Schalteinrichtung (411), die mit dem zweiten Ringzähler (409) und mit der Vielzahl von Abgriffen der Vielzahl von Verschieberegistern (403) wirkverbunden ist, welche zweite Schalteinrichtung auf das zweite Sequenzierungssignal anspricht, um aufeinanderfolgend zwischen der Vielzahl von Abgriffen umzuschalten, um eine Verzögerung des Chipcodesignals mit einer zweiten Zeitverzögerung zu verändern;

eine erste Korrelationseinrichtung (414), die mit einem Eingang der Vorrichtung und mit der ersten Schalteinrichtung (407) wirkverbunden ist, um ein erstes Korrelationssignal zu erzeugen, indem das an dem Eingang empfangene Streuspektrumsignal mit dem Chipcodesignal, das die erste Zeitverzögerung hat, korreliert wird;

eine zweite Korrelationseinrichtung (415), die mit dem Eingang und mit der zweiten Schalteinrichtung (411) wirkverbunden ist, um ein zweites Korrelationssignal zu erzeugen, indem das an dem Eingang empfangene Streuspektrumsignal mit dem Chipcodesignal, das die zweite Zeitverzögerung hat, korreliert wird;

einen Differenzverstärker (420) zum Subtrahieren des zweiten Korrelationssignals von dem ersten Korrelationssignal;

einen ersten Komparator (422), der mit dem Differenzverstärker (420) wirkverbunden ist, um das erste Komparatorsignal zu erzeugen, wenn das Differenzsignal größer als ein erster Schwellenwert ist; und

einen zweiten Komparator (429), der mit dem Differenzverstärker (420) wirkverbunden ist, um das zweite Komparatorsignal zu erzeugen, wenn das Differenzsignal kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist.

2. Vorrichtung zur Verwendung in einem System, das zum Empfang des Weges eines Streuspektrum-Mehrwegsignals ausgelegt ist, der die größte Amplitude hat, welches Streuspektrumsignal durch ein Chipcodesignal moduliert ist, welche Vorrichtung enthält:

eine Chipeinrichtung (401) zum Erzeugen des Chipcodesignals, das den Chipcode des Streuspektrumsignals hat;

eine Verzögerungseinrichtung (403) zum Verschieben des Chipcodesignals um eine Vielzahl von Zeitverzögerungen, welche Verzögerungseinrichtung eine Vielzahl von Abgriffen hat, die jeder der Zeitverzögerungen entsprechen;

Schalteinrichtungen (405, 407, 409, 411), die auf ein Komparatorsignal ansprechen, das einen Pegel hat, der kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, um aufeinanderfolgend zwischen der Vielzahl von Abgriffen umzuschalten, um eine Verzögerung des Chipcodesignals mit einer ersten Zeitverzögerung zu ändern, und auf das Komparatorsignal ansprechen, das einen Pegel hat, der größer ist als der vorbestimmte Schwellenwert, um aufeinanderfolgend zwischen der Vielzahl von Abgriffen umzuschalten, um eine Verzögerung des Chipcodesignals mit einer zweiten Zeitverzögerung zu ändern;

Korrelatoreinrichtungen (414, 415), um ein erstes Korrelatorsignal zu erzeugen, indem das Streuspektrumsignal, das an dem Eingang empfangen wird, mit dem Chipcodesignal korreliert wird, das eine erste Zeitverzögerung hat, und um ein zweites Korrelatorsignal zu erzeugen, indem das Streuspektrumsignal, das an dem Eingang empfangen wird, mit dem Chipcodesignal korreliert wird; und

Komparatoreinrichtungen (420, 422, 429, 430) zum Erzeugen des Komparatorsignals durch Vergleichen des ersten Korrelationssignals mit dem zweiten Korrelationssignal.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Komparatoreinrichtungen enthalten:

einen ersten Komparator (422) zum Erzeugen des ersten Komparatorsignals, wenn das erste Korrelationssignal größer ist als das zweite Korrelationssignal; und

einen zweiten Komparator (429) zum Erzeugen des zweiten Komparatorsignals, wenn das erste Korrelationssignal kleiner ist als ein zweites Korrelationssignal.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Schalteinrichtung enthält:

erste Schalteinrichtungen (405, 407), die mit der Vielzahl von Abgriffen der Verzögerungseinrichtung wirkverbunden sind, welche ersten Schalteinrichtungen auf ein zweites Komparatorsignal ansprechen, um aufeinanderfolgend zwischen der Vielzahl von Abgriffen umzuschalten, um eine Verzögerung des Chipcodesignals mit einer ersten Zeitverzögerung zu verändern; und

zweite Schalteinrichtungen (409, 411), die mit der Vielzahl von Abgriffen der Verzögerungseinrichtung wirkverbunden sind, welche zweiten Schalteinrichtungen auf ein erstes Komparatorsignal ansprechen, um aufeinanderfolgend zwischen der Vielzahl von Abgriffen umzuschalten, um eine Verzögerung des Chipcodesignals mit einer zweiten Zeitverzögerung zu verändern.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher:

die erste Schalteinrichtung einen ersten Ringzähler (405) und eine erste Schalteinrichtung (407) enthält, welcher erste Ringzähler (405) auf das zweite Komparatorsignal anspricht, um ein erstes Sequenzierungssignal zu erzeugen, und welche erste Schalteinrichtung (407) auf das erste Sequenzierungssignal anspricht, um aufeinanderfolgend zwischen der Vielzahl von Abgriffen in der Richtung des Verminderns oder Erhöhens der Verzögerung umzuschalten, um eine Verzögerung des Chipcodesignals mit einer ersten Zeitverzögerung zu verändern; und

die zweite Schalteinrichtung einen zweiten Ringzähler (409) und eine zweite Schalteinrichtung (411) enthält, welcher zweiter Ringzähler (409) auf das erste Komparatorsignal anspricht, um ein zweites Sequenzierungssignal zu erzeugen, und welche zweite Schalteinrichtung (411) auf das zweite Sequenzierungssignal anspricht, um aufeinanderfolgend zwischen der Vielzahl von Abgriffen in der Richtung des Verminderns oder Erhöhens der Verzögerung umzuschalten, um eine Verzögerung des Chipcodesignals mit einer zweiten Zeitverzögerung zu verändern.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, welche Korrelatoreinrichtung enthält:

einen ersten Korrelator (414), der mit dem Eingang und der ersten Schalteinrichtung wirkverbunden ist, um ein erstes Korrelationssignal zu erzeugen, indem das an dem Eingang empfangene Streuspektrumsignal mit dem Chipcodesignal, das die erste Zeitverzögerung hat, korreliert wird; und

einen zweiten Korrelator (415), der mit dem Eingang und mit der zweiten Schalteinrichtung wirkverbunden ist, um ein zweites Korrelationssignal zu erzeugen, indem das an dem Eingang empfangene Streuspektrumsignal mit dem Chipcodesignal, das die zweite Zeitverzögerung hat, korreliert wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher:

die Komparatoreinrichtung einen Komparator (422) enthält, welcher Komparator mit dem ersten Korrelator (414) und dem zweiten Korrelator (415) wirkverbunden ist, um das erste Komparatorsignal und das zweite Komparatorsignal zu erzeugen, indem das erste Korrelationssignal mit dem zweiten Korrelationssignal verglichen wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher:

die Schalteinrichtung einen ersten Ringzähler (405), eine erste Schalteinrichtung (407), einen zweiten Ringzähler (409) und eine zweite Schalteinrichtung (411) enthält, welcher erste Ringzähler (405) auf das Komparatorsignal anspricht, das einen Pegel hat, der niedriger ist als der vorbestimmte Schwellenwert, um ein erstes Sequenzierungssignal zu erzeugen, und welche erste Schalteinrichtung (407) auf das erste Sequenzierungssignal anspricht, um aufeinanderfolgend zwischen der Vielzahl von Abgriffen zur Veränderung einer Verzögerung des Chipcodesignals mit einer ersten Zeitverzögerung umzuschalten, welcher zweiter Ringzähler (409) auf das Komparatorsignal anspricht, das einen Pegel hat, der größer ist als der vorbestimmte Schwellenwert, um ein zweites Sequenzie rungssignal zu erzeugen, und welche zweite Schalteinrichtung (411) auf das zweite Sequenzierungssignal anspricht, um aufeinanderfolgend zwischen der Vielzahl von Abgriffen umzuschalten, um eine Verzögerung des Chipcodesignals mit einer zweiten Zeitverzögerung zu verändern.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher:

die Komparatoreinrichtung einen Differenzverstärker (420) und einen ersten und einen zweiten Komparator (422, 429) enthält, welcher Differenzverstärker und welcher erste und welcher zweite Komparator mit der Korrelatoreinrichtung wirkverbunden sind, um die Komparatorsignale zu erzeugen, indem das erste Korrelationssignal mit dem zweiten Korrelationssignal verglichen wird.

10. Verfahren zum Adaptieren eines Systems zum Empfangen des Weges eines Streuspektrum-Mehrwegsignals, der die größte Amplitude hat, welches Streuspektrumsignal durch ein Chipcodesignal moduliert wird, welches Verfahren eine Chipeinrichtung (401), eine Verzögerungseinrichtung (403), Schalteinrichtungen (405, 407), eine Korrelatoreinrichtung (414) und Komparatoreinrichtungen (420, 422, 430) verwendet und die Schritte enthält:

Erzeugen des Chipcodesignals, das den Chipcode des Streuspektrumsignals hat, mit der Chipeinrichtung;

Verschieben des Chipcodesignals mit der Verzögerungseinrichtung um eine Vielzahl von Zeitverzögerungen;

Verändern, ansprechend auf ein Komparatorsignal, das einen Pegel hat, der niedriger ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, einer Zeitverzögerung des Chipcodesignals mit einer ersten Zeitverzögerung durch die Schalteinrichtung;

Verändern, ansprechend auf ein Komparatorsignal, das einen Pegel hat, der größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, einer Zeitverzögerung des Chipcodesignals mit einer zweiten Zeitverzögerung durch die Schalteinrichtung;

Korrelieren des Streuspektrumsignals mit dem Chipcodesignal mit der ersten Zeitverzögerung, um ein erstes Korrelationssignal mit der Korrelatoreinrichtung zu erzeugen;

Korrelieren des Streuspektrumsignals mit dem Chipcodesignal mit der zweiten Zeitverzögerung, um mit der Korrelatoreinrichtung ein zweites Korrelationssignal zu erzeugen; und

Vergleichen des ersten Korrelationssignals und des zweiten Korrelationssignals mit der Komparatoreinrichtung, um die Komparatorsignale zu erzeugen.