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Technischer
Bereich
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ortungsverfahren und
System eines Spreizcodes für
Radioempfänger
in einem CDMA (Code Divisions Multiple Access) (Codeteilungs-Mehrfachzugriff),
die den Mehrfachzugriff in einem mobilen Kommunikationssystem unter
Verwendung eines Spreizspektrums ausführen.
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Genauer
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Technik zum Entscheiden
oder Bestätigen,
ob die Ortung eines empfangenen Spreizcodes in einem Radioempfänger in
einem mobilen System mit direkter CDMR (DS-CDMA) Sequenz nachgewiesen
ist, der den Mehrfachzugriff unter Verwendung der Spreizspektrumtechnik
durchführt.
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HINTERGUNDTECHNIK
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Die
CDMA Übertragung
wird eingeteilt in ein Verfahren mit Direktsequenz (DS), das ein
konventionell moduliertes Signal mit einem Spreizcode mit hoher
Rate abgibt und in ein Frequenzsprung (FH frequency hopping) Verfahren.
Beim FH Verfahren ist es notwendig, jedes Symbol in sehr viel kleinere,
als Chips bezeichnete Einheiten zu teilen und die zentrale Frequenz
jedes Chip mit hoher Rate zu schalten. Das es dies erschwert, eine
Vorrichtung auszuführen,
die das FH Verfahren verwendet, wird gewöhnlich das DS Verfahren genutzt.
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DS-CDMA
Radioausstattung führt
im Gegensatz zu SCPC (Einzelkanal pro Träger)/FDMA (Frequenzteilungs-Mehrfachzugriff)
Radioausstattung oder TDMA (Zeitteilungs-Mehrfachzugriff) Radioausstattung
auf einer Übertragungsseite
Zweit modulation mit einem Spreizcode nach der Datenmodulation aus,
wobei ein Signal mit gespreizter Bandbreite übertragen wird. Auf einer Empfängerseite
wird über
eine Verarbeitung andererseits ein Schmalbandsignal aus dem empfangenen
Breitbandsignal durch einen Entspreizen genannten Vorgang zurückgespeichert
und das entspreizte Signal wird mit einem herkömmlichen Verfahren demoduliert.
Das Entspreizen auf der Empfängerseite
erfordert das Erfassen einer Beziehung zwischen dem empfangenen Spreizsignal
und der örtlich
im Empfänger
erzeugten Spreizcodesequenz.
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Gewöhnlich ist
es für
den DS-CDMA Empfänger
nötig,
eine Replik des Spreizcodes zu erzeugen und die Spreizcodereplik
mit dem Spreizcode im empfangenen Signal zu synchronisieren. Der
Sychronisationsvorgang des Spreizcodes wird in Ortung und Einstellung
aufgeteilt. Da ein Spreizcode, wie ein Goldcode oder dergleichen
die Autokorrelation nur innerhalb eines Bereichs von Plus/Minus
eines Chips erzielen kann, muss die Ortung den Phasenunterschied
zwischen Spreizcodesequenz im empfangenen Signal und Spreizcodereplik
in einem Bereich reduzieren, der kleiner ist als Plus/Minus ein Chip
und die Einstellung hält
den Phasenunterschied innerhalb dieses Bereichs.
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Das
Ortungsverfahren wird zum Beispiel beschrieben in M. K. Simon, J.
K. Omura, R. A. Scholtz und B. K. Levitt "Spread Spectrum Communikations" Bd. III, Computer
Science Press 1985.
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Als
nächstes
wird das Ortungsverfahren, das einen Stand der Technik für die vorliegende
Erfindung bildet, unter Bezug auf 1 beschrieben.
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1 ist ein Blockdiagramm
eines Ortungsvorgangs eines seriellen Codes unter Verwendung eines
Gleitkorrelators. In dieser Zeichnung bezeichnet Bezugszeichen 1 einen
Eingabeanschluss des Spreizsignals, 2 bezeichnet einen
Ausgabeanschluss zum Ausgeben eines Signals, das anzeigt, dass die
Ortung nachgewiesen wurde, 3 bezeichnet einen Multiplizierer, 5 bezeichnet
eine Integrator/Ablageschaltung, 6 bezeichnet einen Detektor
quadratischer Gleichrichtung, 7 bezeichnet eine Schwellenentscheidungsschaltung, 8 bezeichnet
einen digitalen Steuertaktgenerator und 9 bezeichnet einen Spreizcode-Replikgenerator.
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Der
in 1 gezeigte Gleitkorrelator
arbeitet wie folgt. Um die Ortung des Spreizcodes zu erreichen,
wird das empfangene Signal, eingegeben in Eingabeanschluss 1,
durch den Multiplizierer 3 mit der Spreizcodereplik multipliziert
und die Ausgabe des Multiplizierers 3 wird für eine bestimmte
Zeit durch die Integrator/Ablageschaltung 5 integriert,
wodurch eine Korrelationsausgabe erzielt wird. Die Korrelationsausgabe
unterliegt der quadratischen Gleichrichtungserfassung durch den
Detektor quadratischer Gleichrichtung 6 und bei der erfassten Ausgabe
wird von der Schwellenentscheidungsschaltung 7 entschieden,
ob sie eine Schwelle überschreitet.
So wird entschieden, ob die Ortung des Spreizcodes nachgewiesen
ist.
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In
einem einzelnen Ruhesystem, in dem die Integrator/Ablageschaltung 5 nur
eine Integrationszeit (gewöhnlich
ein Symbolintervall) hat, wird das Produkt aus empfangenem Signal
und Spreizcodereplik nur für
eine Ruhezeit integriert.
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In
einer tatsächlichen
Sendeumgebung können,
da es Änderungen
des empfangenen Signals und Geräuschwirkungen
gibt, Ortungsfehler insofern auftreten, als die Ortung an einer
richtigen phasensynchronisierten Position versagt oder als an einer falschen
Phasenposition der Spreizcodereplik aufgetreten betrachtet wird.
Um solche Fehler zu verringern und die Genauigkeit der Ortungserfassung
zu erhöhen,
ist es notwendig die Ruhezeit zu verlängern. Die für die Ortung
benötigte
Zeitdauer aber wächst
mit der Integrationszeit.
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Allgemein
gesagt, kann die Integrationszeit nicht lang genug sein, weil die
Ortung in der für
das System erforderlichen Ortungszeitdauer erfolgt sein muss. Deshalb
muss in einem wirklichen System, wenn eine fehlerhafte Ortung nachge wiesen
wird, in der die Phase des empfangenen Spreizcodes nicht mit der
der Spreizcodereplik übereinstimmt,
Neuortung ausgeführt
werden, weil die Datenmodulation nicht richtig ausgeführt werden
kann, sogar wenn der der Fehlortung folgende Verfolgungsmodus gestartet wird.
So ist es für
die Ortung des Spreizcodes wichtig, Fehler zu reduzieren, wenn die
Ortung in einer aktuellen Sendeumgebung ausgeführt wird.
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2 ist ein Blockdiagramm,
das Einzelheiten des herkömmlichen
Gleitkorrelators der 1 zeigt,
der den Vorgang ausführt,
wie vorstehend in Verbindung mit 1 beschrieben.
Genauer werden der In-Phasen (I) Bestandteil und der Quadratur (Q) Bestandteil
des spreizmodulierten Signals, das durch die quadratische Erfassung
gegeben ist, ihrer harmonischen Bestandteile beraubt und durch einen
(nicht gezeigten) A/D Wandler geführt, um in digitale Werte gewandelt
zu werden. Die I und Q Kanalsignale werden komplexer Vervielfältigung
durch die Spreizcodereplik unterzogen und für eine bestimmte Zeitdauer
integriert. Die beiden integrierten Signale werden quadratisch-gleichgerichtet
erfasst und dann addiert, um die Spannung des Korrelations-Erfassungssignals
zu erhalten. Ob die Ortung nachgewiesen ist oder nicht, wird bestimmt
auf der Grundlage, ob die Spannung des Korrelations-Erfassungssignals
die Schwelle überschreitet.
Ist das Korrelations-Erfassungssignal
geringer als die Schwelle, wird die Phase des Taktsignals des digitalen
Steuertaktgenerators 8 um ein Chipintervall nach vorne
verschoben und die Korrelation zwischen der Spreizcodereplik mit
vorgeschobener Phase und dem spreizmodulierten Signal wird erneut
erfasst, gefolgt von der Schwellenentscheidungsverarbeitung. Dieser
vorstehende Vorgang wird wiederholt, bis das Korrelations-Erfassungssignal
(seine Spannung) den Schwellenwert übersteigt.
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Das
hier angesprochene Problem der Verringerung von Ortungsfehlern wurde
zum Beispiel auch in der offengelegten japanischen Patentanmeldung JP-A-3192837
berücksichtigt.
Um Fehler zu vermeiden, die auftreten, wenn das Signal teilweise
durch einen Maximalwert-Erfassungszyklus ankommt, wird die Synchronisation
in der Phase erfasst, die dem erfassten Maximalwert (d. h. der maximalen
Korrelationsausgabe) im ersten Erfassungszyklus entspricht und dann
wird ein weiterer Maximalwert-Erfassungszyklus durchgeführt. Da
bei diesem nächsten
Zyklus das Signal von Beginn dieses Zyklus an angegeben wird, wird
der richtige Synchronisationszustand erzielt. Eigenheiten dieser
bekannten Offenlegung, die in der vorliegenden Erfindung gleich
sind, werden im Oberbegriff der von einander unabhängigen,
anhängigen
Ansprüchen
1 und 7 zietiert.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Wie
vorstehend unter Bezug auf 1 beschrieben,
gibt es Einbussen zwischen Verkürzung der
Ortungszeit und dem Erreichen ausreichender Verlässlichkeit ohne Fehlortung
und es ist wichtig, ein Ortungsverfahren durchzuführen, das
Ortung mit einer geringen Fehlerwahrscheinlichkeit innerhalb einer
im System gegebenen Ortungszeitdauer erreicht.
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Deshalb
ist es in Anbetracht der vorstehenden Beschreibung ein Ziel der
vorliegenden Erfindung ein Ortungsverfahren- und system eines Spreizcodes
zur Verfügung
zu stellen, das hochverlässliche
Ortung mit geringem Fehler innerhalb einer begrenzten Zeit erreicht.
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Ein
erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gerichtet auf ein Ortungsverfahren
eines Spreizcodes, das ein Breitbandspreizsignal empfängt, das unter
Verwendung eines Spreizcodes mit einer höheren Rate als eine Informationsrate
erzeugt wurde, die Korrelation zwischen einem empfangenen Signal und
einer Spreizcodereplik auf einer Empfängerseite erfasst und basierend
auf dieser Korrelation entscheidet, ob die Ortung des Spreizcodes
nachgewiesen ist, mit:
erstem Schritt des Erfassens einer maximalen
Korrelationsausgabe durch Ausführen
einer Suche bei jeweiligen Chipphasen für die Dauer einer Spreizcodeperiode;
und
zweitem Schritt des erneuten Ausführens von Korrelationserfassung,
aber nur in der Spreizcodephase, bei der im ersten Schritt die maximale
Korrelationsausgabe erfasst wird, um zu entscheiden, dass Ortung
nachgewiesen ist, wenn eine Signalleistung erzielt wird, die einen
bestimmten Grad der beim ersten Schritt erfassten maximalen Korrelationsausgabe übersteigt.
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Hier
kann die im ersten Schritt erfasste maximale Korrelationsausgabe
Information über
Leistung sein, erzielt durch Berechnung der Korrelation zwischen
der Spreizcodereplik und dem In-Phase I Bestandteil des empfangenen
Signals und der Korrelation zwischen der Spreizcodereplik und dem
Quadraturbestandteil Q des empfangenen Signals durch (square-law)
quadratische Gleichrichtung der beiden Korrelationen und durch Addieren
von quadratischen Gleichrichtungsausgaben.
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Wird
beim zweiten Schritt entschieden, dass die Ortung noch nicht nachgewiesen
ist, kann ein dritter Schritt mit demselben Verarbeitungsinhalt
wie der zweite Schritt ausgeführt
werden.
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Wird
beim dritten Schritt nicht entschieden, dass die Ortung nachgewiesen
wurde, kann der erste Schritt erneut ausgeführt werden und wenn beim dritten
Schritt entschieden wird, dass die Ortung nachgewiesen wurde, kann
der zweite Schritt erneut ausgeführt
werden.
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Wird
beim zweiten Schritt entschieden, dass die Ortung nachgewiesen wurde,
kann ein Verfolgungsmodus ausgeführt
werden.
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Ein
zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gerichtet auf ein
Synchronisationsverfahren eines Spreizcodes, wobei ein Synchronisierungs-Erfassungsschritt
unter Verwendung jedes vorstehend beschriebenen Ortungsverfahrens
durchgeführt
wird, darüber
hinaus mit Bestätigungs-Entscheidungsschritt
des Bestätigens
nach Ende des Synchronisierungs-Erfassungsschrittes, ob die Synchronisierung des
Spreizcodes mit der Spreizcodereplik wirklich nachgewiesen ist,
abhängig
davon, ob eine Rahmensynchronisie rung unter Verwendung eines Pilotsymbols
erfasst werden kann, das ein vorbestimmtes Muster zum Erfassen einer
Transfereigenschaft eines Übertragungsweges
auf einer Empfängerseite hat
und mit festem Intervall in das Übertragungssignal
eingefügt
ist.
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Ein
dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gerichtet auf ein
Synchronisationssystem eines Spreizcodes mit Empfangseinrichtung
zum Empfang eines Breitbandspreizsignals, das unter Verwendung eines
Spreizcodes mit einer höheren
Rate als eine Informationsrate erzeugt wurde, Erfassungseinrichtung zum
Erfassen einer Korrelation zwischen einem empfangenen Signal und
einer Spreizcodereplik auf einer Empfängerseite und Entscheidungseinrichtung zum
Entscheiden auf der Basis der Korrelation, ob Ortung des Spreizcodes
nachgewiesen wurde, mit:
Erster Verarbeitungseinrichtung zum
Erfassen einer maximalen Korrelationsausgabe durch Ausführen einer
Suche bei jeweiligen Chip-Phasen für die Dauer einer Spreizcodeperiode;
System gekennzeichnet durch
zweite Verarbeitungseinrichtung
zum erneuten Ausführen
von Korrelationserfassung, aber nur in der Spreizcodephase (P0),
bei der die maximale Korrelationsausgabe von der ersten Verarbeitungseinrichtung
erfasst wird, um zu entscheiden, dass Ortung nachgewiesen ist, wenn
eine Signalleistung erzielt wird, die einen bestimmten Grad (X)
der von der ersten Verarbeitungseinrichtung erfassten maximalen Korrelationsausgabe übersteigt.
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Hier
kann die maximale Korrelationsausgabe, erfasst durch die erste Verarbeitungseinrichtung Leistungssinformation
sein, erzielt durch Berechnung der Korrelation zwischen der Spreizcodereplik
und dem in-Phase I Bestandteil des empfangenen Signals und der Korrelation
zwischen der Spreizcodereplik und dem Quadraturbestandteil Q des
empfangenen Signals durch (square-law) quadratische Gleichrichtung
der beiden Korrelationen und durch Addieren von quadratisch gleichgerichteten
Ausgaben.
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Das
Spreizcode-Synchronisationssystem kann ferner enthalten eine dritte
Verarbeitungseinrichtung zum Ausführen derselben Verarbeitungsinhalte
wie die zweite Verarbeitungseinrichtung für den Fall, dass die zweite
Verarbeitungseinrichtung entscheidet, dass die Ortung noch nicht
nachgewiesen ist.
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Wenn
die dritte Verarbeitungseinrichtung nicht entscheidet, dass die
Ortung nachgewiesen wurde, kann die erste Verarbeitungseinrichtung
wieder aktiviert werden und wenn die dritte Verarbeitungseinrichtung
entscheidet, dass die Ortung nachgewiesen wurde, kann die zweite
Verarbeitungseinrichtung wieder aktiviert zu werden.
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Wenn
die zweite Verarbeitungseinrichtung entscheidet, dass die Ortung
nachgewiesen wurde, kann ein Verfolgungsmodus ausgeführt werden.
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Vorzugsweise
enthält
das Spreizcode-Synchronisationssystem darüber hinaus eine Bestätigungs-Entscheidungseinrichtung
zum Bestätigen nach
dem Nachweis der Synchronisierung, ob die Synchronisierung des Spreizcodes
mit der Spreizcodereplik wirklich nachgewiesen ist, abhängig davon, ob
eine Rahmensynchronisierung unter Verwendung eines Pilotsymbols
erfasst werden kann, das ein vorbestimmtes Muster zum Erfassen einer
Transfereigenschaft eines Übertragungsweges
auf einer Empfängerseite
hat und mit festem Intervall in das Übertragungssignal eingefügt ist.
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Herkömmlicherweise
kann das Spreizcode-Synchronisationssystem enthalten eine Replikphasen-Halteeinrichtung
zum Halten einer Phase der Spreizcodereplik, bei der die maximale
Korrelations-Spitzenleistung durch die erste Korrelations-Erfassungseinrichtung
erfasst wird.
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Wie
hierbei beschrieben, wird im Verlauf des Nachweises der Ortung des
Spreizcodes ein Bestätigungsmodus
der Spreizcodeortung zur Verfügung gestellt.
Das ermöglicht
das Verringern von Fehlortung auch in kurzer Ortungszeit und das
Errei chen eines glatten und schnellen Übergangs zum darauf folgenden
Verfolgungsmodus.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Blockdiagramm,
das ein Beispiel eines herkömmlichen
Gleitkorrelators zeigt;
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2 ist ein Blockdiagramm,
das den in 1 gezeigten
Gleitkorrelator genauer zeigt;
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3 ist ein Flussdiagramm,
das ein erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ist ein Blockdiagramm,
das eine Hardwarekonfiguration zum Durchführen des in 3 gezeigten Flussdiagramms zeigt;
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5 ist ein Blockdiagramm,
das ein Beispiel einer DLL Schaltung zur Verwendung bei der Durchführung des
ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6A und 6B sind Blockdiagramme, die die Gesamtkonfiguration
eines die Hardware darstellenden Empfängers zeigen, der die gleiche
Funktion erfüllt,
wie die in 4 gezeigte
Schaltung; und
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7 ist ein Diagramm, das
ein zweites Ausführungsbeispiel
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt.
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BESTER MODUS ZUM DURCHFÜHREN DER
ERFINDUNG
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ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
IN ÜBEREINSTIMMUNG
MIT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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3 ist ein Flussdiagramm,
das einen Grundalgorithmus des Spreizcode-Ortungsverfahrens in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie
in 3 gezeigt, wird die
maximale Korrelationsspitze (Spannung) in Schritt S1 erfasst, durch
Multiplizieren des im Breitband empfangenen Signals enthaltenen
Spreizcodes und der im Empfänger
erzeugten Spreizcodereplik, durch Integrieren des Produkts für eine bestimmte
Zeit und durch Suchen der resultierenden Korrelationserfassungswerte während einer
Spreizcodeperiode. Dann wird die Chip-Phase (P0) der Replik im Empfänger gespeichert,
an der die maxumale Korrelationsspitze (Spannung) erfasst wird.
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In
Schritt S2 erfolgt die Korrelationserfassung zwischen dem empfangenen
Signal und der Spreizcodereplik an der empfangenen Replikphase PO
in den darauf folgenden Spreizcodeperioden. Übersteigt die daraus resultierende
Korrelations-Erfassungsspannung
eine gegebene Schwelle, d. h., X% der maximalen, durch die Korrelationserfassung erzielten
Spannung, wird entschieden, dass die Ortung nachgewiesen ist, wodurch
der Bestätigungsmodus
(der sekundäre
Ortungsmodus) verlassen wird. Ist die Korrelations-Erfassungsspannung
in Schritt S2 geringer als der Schwellenwert, wird die Korrelationserfassung
in Schritt S3 erneut an der Spreizcodereplikphase im primären Ortungsmodus in
der nächsten
Spreizcodeperiode ausgeführt. Übersteigt
die in Schritt S3 erzielte resultierende Korrelations-Erfassungsspannung
den gegebenen Schwellenwert d. h., X% der maximalen, durch die Korrelationserfassung
erzielten Spannung im primären
Ortungsmodus in Schritt S1, geht die Verarbeitung wieder weiter
zum sekundären
Ortungsmodus in Schritt S2.
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In
Schritt S3 kann der Schwellenwert besser auf X'% (X' ≠ X) als auf
X% gesetzt werden.
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Wird
bei Schritt S3 entschieden, dass die Korrelations-Erfassungsspannung
geringer ist als der Schwellenwert, kehrt die Verarbeitung zum primären Ortungsmodus
in Schritt S1 zurück.
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So
wird in der Ortungsverarbeitung in Schritt S1 die Suche mit jeweiligen
Chip-Phasen über
eine Spreizcodeperiode durchgeführt.
Bei der sekundären Verarbeitung
in Schritt S2 wird die Korrelationserfasssung nur an der Spreizcodereplik phase
durchgeführt,
an der die maximale Korrelationserfassungsspitze in Schritt S1 erzielt
wird. Dementsprechend ist die Ortungszeit annähernd gleich der Integrationszeit.
Darüber
hinaus kann, da die Verarbeitungen in den zweiten und dritten Ortungsmodi
in den Schritten S2 und S3 vorliegen, die Fehlererfassung bei der
primären
Suche in Schritt S1 unterlassen werden, wenn die Korrelations-Erfassungsspannung
geringer ist als der Schwellenwert, was es ermöglicht, die Wahrscheinlichkeit
eines Fehlalarms zu verringern.
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4 zeigt eine Hardwarekonfiguration
zum Durchführen
des in 3 gezeigten Algorithmus.
In dieser Zeichnung bezeichnet Bezugszeichen 21 einen Eingabeanschluss,
an dem das Spreizsignal eingegeben wird, 22 bezeichnet
einen Signalausgabeanschluss, aus dem ein Signal ausgegeben wird,
das anzeigt, dass die Ortung nachgewiesen ist, 23 bezeichnet
einen Quadraturdetektor und A/D Wandler, 24I und 24Q bezeichnen
jeweils einen Multiplizierer, 25I und 25Q bezeichnen
jeweils eine Integrator/Ablageschaltung, 26I und 26Q einen
Detektor quadratischer Gleichrichtung, 27 bezeichnet einen
Addierer, 28 bezeichnet eine Schwellenentscheidungsschaltung, 30 bezeichnet
einen digitalen Steuertaktgenerator und 31 bezeichnet einen
Spreizcode-Replikgenerator. Hier bedeutet das Zeichen I den In-Phasenbestandteil
des empfangenen Signals und Q bedeutet seinen Quadraturbestandteil.
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Als
Nächstes
wird das Vorgehen des in 4 gezeigten
Systems beschrieben. Zuerst werden die I und Q Kanalsignale, die
der Quadraturerfassung unterzogen wurden, ihrer harmonischen Bestandteile
beraubt und durch den A/D Wandler 23 in digitale Werte
gewandelt. Die I und Q Kanalsignale werden jeweils durch die Multiplizier 24I und 24Q mit der
Spreizcodereplik multipliziert und dann über eine Spreizcodeperiode
durch die Integrator/Ablageschaltungen 25I und 25Q integriert.
Die integrierten Signale werden in quadratischer Gleichrichtung
erfasst, gefolgt von Entfernendaten-Modulationsbestandteilen und
bleibenden Trägerfrequenz-Bestandteilen. Die
Spannung eines durch Addition der in quadrati scher Gleichrichtung
erfassten Signale hergestellten Signals wird erzielt über eine
Spreizcodeperiode (während
des Aktualisierens der Taktphase des digitalen Steuertaktgenerators 30)
und daraus resultierende Signalspannungswerte werden in der Speicherschaltung
im primären
Ortungsmoduskontroller 29 gespeichert. Danach wird die
Taktphase des digitalen Steuertaktgenerators 30 an der
Spreizcodereplikphase fixiert, an der die maximale Korrelationsspitze
(Spannung) über
eine Spreizcodeperiode erzielt wird.
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Danach
wird der Bestätigungsmodus
der Spreizcodeortungsphase in Übereinstimmung
mit dem vorstehend beschriebenen Algorithmus gestartet. Die Verfolgung
wird ausgeführt
durch ein in 5 gezeigtes
DLL (Delay Locked Loop), nachdem die Ortung nachgewiesen wurde,
d. h., wenn in Schritt S2 die positive Entscheidung (JA) fällt.
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5 ist ein Blockdiagramm,
das Einzelheiten der DLL Schaltung zeigt. In dieser Zeichnung bezeichnet
Bezugszeichen 41 einen Eingabeanschluss des Spreizsignals, 42 bezeichnet
einen Ausgabeanschluss eines entspreizten Signals, 43I und 43Q bezeichnen
jeweils einen Multiplizierer, 44I und 44Q bezeichnen
jeweils ein BPF, 45I und 45Q bezeichnen jeweils
einen Detektor quadratischer Gleichrichtung, 46 bezeichnet
einen Addierer, 47 bezeichnet einen Schleifenfilter, 48 bezeichnet
einen digitalen Steuertaktgenerator, 49 bezeichnet einen
Spreizcodereplikgenerator, 51 bezeichnet eine Verzögerungsschaltung
und 52 bezeichnet einen Multiplizierer.
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Die
Schaltung der 5 erfasst
die Korrelation zwischen dem empfangenen Spreizcode und einer Spreizcodereplik,
deren Phase um einen Chip nach vorne verschoben wurde im Hinblick
auf den synchronisierten Spreizcode und einer Spreizcodereplik deren
Phase im Hinblick auf den synchronisierten Spreizcode um einen Chip
nachgeht. Dann werden die Korrelationssignale quadratisch gleichgerichtet von
den Detektoren 45I und 45Q erfasst und in umgekehrter
Reihenfolge addiert, gefolgt vom Wegnehmen der harmonischen Bestandteile
durch den Schleifenfilter 47, dessen Ausgabe zum digitalen Steuertaktgenera tor 48 zurückgeführt wird,
um die Phase der Spreizcodereplik einzustellen.
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6A und 6B sind Blockdiagramme, die die Gesamtkonfiguration
eines Empfängers
zeigen, der Hardware enthält,
die dieselbe Funktion wie die in 4 gezeigte
Schaltung hat.
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In 6A und 6B bezeichnet Bezugszeichen 60 eine
Empfangsantenne, 61 bezeichnet einen Low Noise Verstärker, 62 bezeichnet
einen BPF (Bandpassfilter), 63 bezeichnet einen Mischer, 64 bezeichnet
einen örtlichen
Oszillator, 65 bezeichnet einen BPF, 66 bezeichnet
einen AGC Verstärker, 67 bezeichnet
einen Quadraturdetektor, 68 bezeichnet einen örtlichen
Oszillator, 70I und 70Q bezeichnen jeweils einen
LPF (Lowpassfilter) 72I und 72Q bezeichnen jeweils
einen A/D Wandler, 74 bezeichnet Multiplizierer und Addierer, 76I und 76Q bezeichnen
jeweils eine Integrator/Ablageschaltung, 78I und 78Q bezeichnen
Detektoren quadratischer Gleichrichtung, 80 bezeichnet
einen Addierer, 82 bezeichnet eine Schwellenentscheidungsschaltung, 84 bezeichnet
einen Ortungsmoduskontroller, 86 einen digitalen Steuertaktgenerator, 88 einen
Spreizcodereplikgenerator, 90 einen Demodulator, 92 bezeichnet
einen Rechen-(RAKE)kombinierer, 94 bezeichnet eine Entscheidungsschaltung
und 96 bezeichnet einen Datenausgabeanschluss.
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Die
Vorgangsweise des in 6A und 6B gezeigten Empfängers ist
folgende.
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Das über die
Antenne 60 erzielte Eingabesignal wird frequenzgewandelt
in eine Zwischenfrequenz (IF) und dann linear durch den AGC Verstärker 66 zu
einem Signal von etwa einigen hundert Millivolt verstärkt. Dann
wird es durch den Quadraturdetektor 67 quadraturerfasst,
unter Verwendung eines örtlichen
Signals, dessen Frequenz der zentralen Frequenz des spreizmodulierten
Signals gleich ist. Der In-Phasen (I) Bestandteil und der Quadratur
(Q) Bestandteil des spreizmodulierten Signals werden ihrer harmonischen
Bestandteile beraubt und durch die A/D Wandler 72I und 72Q in
die digitalen Werte gewandelt. I und Q Kanalsignale werden unabhängig von
einander mit der Spreizcodereplik multipliziert und über eine
Spreizcodeperiode integriert. Die integrierten Signale werden quadratisch
gleichgerichtet erfasst und durch den Addierer 80 addiert,
der das Korrelations-Erfassungssignal ausgibt.
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Der
Ortungsvorgang in Schritt S1, vorstehend beschrieben, sucht an individuellen
Chip-Phasen über
eine Spreizcodeperiode und hält
die Replikphase (P0), an der die Korrelations-Erfassungsspannung
ihr Maximum erreicht. Da der Vorgang beim nächsten Schritt S2 unmittelbar
unter Verwendung der Phase (P0) die Korrelationserfassung der in Schritt
S1 erzielten Spreizcodereplik beginnt, wird nur das für die Integration
erforderliche Zeitintervall benötigt.
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Übersteigt
in Schritt S2 (siehe 3)
der Korrelations-Erfassungswert
die Schwellenspannung, wird entschieden, dass die Ortung nachgewiesen
ist und die Verarbeitung verlässt
den Bestätigungsmodus
(den sekundären
Ortungsmodus), um bei Schritt S4 in den Verfolgungsmodus einzutreten. Übersteigt
andererseits der Korrelations-Erfassungswert nicht die Schwellenspannung,
so wird in Schritt S3 im dritten Ortungsmodus die Korrelationserfassung
erneut ausgeführt
unter Verwendung der durch die Korrelationserfassung im primären Ortungsmodus
erzielten Spreizcodereplik. Übersteigt
die erzielte Korrelations-Erfassungsspannung die Schwellenspannung
in Übereinstimmung
mit der im ersten Ortungsmodus erzielten Spitzenspannung, wird die Verarbeitung
erneut zum zweiten Ortungsmodus in Schritt S2 übertragen. Ist aber die Korrelations-Erfassungsspannung
geringer als der Schwellenwert, kehrt die Verarbeitung zum primären Ortungsmodus in
Schritt S1 zurück.
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ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
IN ÜBEREINSTIMMUNG
MIT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Ein
von nun an beschriebenes zweites Ausführungsbeispiel bezieht sich
auf ein DS-CDMA Übertragungssystem,
in dem Pilotsymbole eines bekannten Musters in festen Abständen in
ein übertragenes
Signal gefügt
werden, um auf einer Empfängerseite
die Transferfunktion eines Übertragungsweges
zu erfassen. Die Korrelation wird erfasst zwischen dem in einem
empfangenen Signal enthaltenen Spreizcode und einer auf der Empfängerseite
erzeugten Spreizcodereplik, um die Synchronisation der Spreizcodes
zu erfassen. Dann trifft die Empfängerseite die Bestätigungsentscheidung,
ob die Synchronisation des Spreizcodes wirklich nachgewiesen ist,
abhängig
davon, ob die Rahmensynchronisation unter Verwendung der Pilotsymbole
erfasst werden kann.
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Gemäss diesem
Ausführungsbeispiel
kann die Entscheidungsgenauigkeit verbessert werden durch Bestätigen der
Spreizcodesynchronisation durch die Rahmensynchronisation unter
Verwendung des Pilotsymbols in der Spreizcode-Synchronisationsverarbeitung
(Ortung) im DS-CDMA Übertragungssystem.
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Das
vorliegende Ausführungsbeispiel
wird nun unter Bezug auf 7 genauer
beschrieben.
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In 7 wird ein Satz von drei
Symbolen an jedem X Symbolintervall in die Informationssymbole eingefügt, d. h.,
(X – 3)
Informationssymbole und drei Pilotsymbole werden abwechselnd übertragen.
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Im
Empfänger
ergibt der Nachweis der Spreizcodesynchronisation gewöhnlich den
Nachweis der Symbolsynchronisation. Ist der Spreizcode ein kurzer
Code, entspricht der Anfang des Spreizcodes dem des Symbols und
wenn der Spreizcode eine längere
Dauer hat als das Symbol (wenn er ein langer Code ist) kann dies
dadurch gehandhabt werden, dass vorherbestimmt wird, welche lange
Codephase dem Anfang des Symbols ent spricht. So wird in der nachfolgenden
Beschreibung angenommen, dass die Symbolsynchronisation bereits
nachgewiesen ist.
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In 7 wird jeder Satz Pilotsymbole
in einem Muster {1, –1,
1} übertragen,
das dem Empfänger
bekannt ist. Der Empfänger
erfasst nach Nachweis der Spreizcodesynchronisation die Korrelation zwischen
den Pilotsymbolen und einem entspreizten Signal Symbol nach Symbol
durch einen (nicht gezeigten) Korrelator, bestehend aus einem angepassten
Filter mit Taps, deren Anzahl der Anzahl der Pilotsymbole gleich
ist. Um die Genauigkeit des erzielten Korrelationswertes zu verbessern,
wird, wie in 7 gezeigt,
bei jedem X Symbolintervall ein mittlerer Korrelationswert durch
den Korrelator erfasst. Dabei ist es nötig, X Typen von Korrelationserfassungsmustern
mit einer X Symbolperiode vorzubereiten, wie in 7 gezeigt, um Schwierigkeiten zu vermeiden, wenn
die Position der Pilotsymbole nicht im Voraus identifiziert werden
kann.
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Angenommen,
die Spreizcodesynchronisation ist richtig erfasst. Dann ist ein
bestimmtes Muster, zum Beispiel #1 in 7 während der
Korrelationserfassung synchron mit den Pilotsymbolen im empfangenen
Signal, wodurch ein grosser Korrelationswert ausgegeben wird. Wird
die Korrelation zwischen dem empfangenen Signal und den anderen
Mustern erfasst, werden nur weitaus geringere Korrelationswerte
erzielt, weil die Informationssymbole Zufallswerte einnehmen. Deshalb
ist es möglich,
die Spreizcodesynchronisation neben der Pilotsymbolsynchronisation
durch Erfassen der Korrelation zwischen dem empfangenen Signal und
den X Mustern zu bestätigen,
was bei einem bestimmten Muster einen grossen Korrelationswert ergibt,
wenn die Spreizcodesynchronisation richtig erfasst wird.
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Angenommen
aber, die Spreizcodesynchronisation wird nicht korrekt erfasst.
Dann ist, weil die Symbolsynchronisation nicht korrekt erfasst ist
das bestimmte Muster, wie Muster #1 in der Korrelationserfassung
mit den X Mustern nicht vorhanden, was nur geringe Korrelations-Erfassungs werte
ergibt. Dementsprechend erkennt der Empfänger, dass die Spreizcodesynchronisation
falsch ist und startet die Spreizcodesynchronisationsverarbeitung
neu.
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In
der vorstehenden Beschreibung ist die Position der Pilotsymbole
nicht bekannt. Aber, wenn ein langer Code als Spreizcode verwendet
wird, kann die empfangene Zeitbestimmung manchmal aus dem langen
Code identifiziert werden, wenn die lange Codeperiode ein ganzzahliges
Vielfaches des X Symbolintervalls ist. Dann wird die Korrelationserfassung erreicht
durch Herstellen einer Korrelation mit einem entsprechenden einzelnen
Muster, wobei eine Entscheidung getroffen wird, das die Spreizcodesynchronisation
richtig erfasst wurde, wenn der Korrelationswert gross ist, und
dass die Spreizcodesynchronisation nicht richtig erfasst wurde,
wenn der Korrelationswert gering ist.
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Das
vorliegende Ausführungsbeispiel
kann unmittelbar vor dem Verfolgungsmodus wie in 3 (Schritt S4) gezeigt, ausgeführt werden
oder parallel dazu.
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Während die
vorliegende Erfindung im Einzelnen unter Bezug auf die bevorzugten
Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass weitere Ausführungsbeispiele
gemacht werden, ohne aus dem Rahmen der Erfindung zu fallen.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
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Wie
vorstehend beschrieben, kann die Ortung in kurzer Zeit mit geringer
Fehlerwahrscheinlichkeit nachgewiesen werden, wodurch es dem Verfolgungsmodus
ermöglicht
wird, bald gestartet zu werden, weil es für den Empfänger bei DS-CDMA Kommunikationen
möglich
ist, den Bestätigungsmodus zum
Bestätigen
des Nachweises der Spreizcodesynchronisation zur Verfügung zu
stellen.