DE69632952T2

DE69632952T2 - Verfahren und einrichtung zur vielfachratenkodierung und detektion in einem vielfachzugriffsmobilkommunikationssystem

Info

Publication number: DE69632952T2
Application number: DE69632952T
Authority: DE
Inventors: Hannu HÄKKINEN; Kari Rikkinen; Kari Pehkonen
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1995-05-08
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2016-05-08
Also published as: EP0824796A1; AU710289B2; JPH11504777A; NO975137D0; AU5650196A; ATE271728T1; WO1996036132A1; EP0824796B1; NO975137L; FI952211A; CN1183865A; DE69632952D1; FI100569B; US6226320B1; FI952211A0

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vielfachratenkodierung und -erfassung in einem Multiplexmobilkommunikationssystem, wobei eine Übertragungseinrichtung die Datenübertragungsrate auswählt, und Informationen über die ausgewählte Datenübertragungsrate an einen Empfänger weiterleitet, der den Empfang an die ausgewählte Rate anpasst.
Hintergrund der Erfindung
Bei heutigen digitalen Mobilkommunikationssystemen werden Benutzerinformationen, d. h. Sprache und Daten, über die Funkschnittstelle in digitaler Form übertragen. In einigen Fällen ist es möglich, aus vielen Übertragungsraten die eine auszuwählen, die für die verwendete Sprachkodierrate sowie die Datenübertragungsanforderungen des Benutzers am besten geeignet ist. Die Übertragungsrate wird typischer Weise am Anfang eines Anrufs ausgewählt, und bleibt für die Dauer des Anrufs unverändert. Bei zukünftigen Mobilkommunikationssystemen ist eine größere Flexibilität bei der Funkschnittstelle erforderlich, um verschiedene Arten von Diensten umzusetzen. Eine der Konsequenzen dieser Nachfrage nach Flexibilität ist eine rasch veränderliche Übertragungsrate während eines Anrufs. Beispielsweise bei einem digitalen Mobilkommunikationssystem, bei dem Benutzerinformationen in Datenübertragungsblöcke (mit beispielsweise 10 ms Dauer) gepackt werden, kann jeder Datenübertragungsblock eine von den vorherigen oder dem nachfolgenden Datenübertragungsblock unabhängige Übertragungsrate haben. Es entsteht jedoch dahingehend ein Problem, wie Informationen über die momentane Übertragungsrate so rasch wie möglich von der Übertragungseinrichtung an die Empfangseinrichtung übertragen werden, damit die Empfangseinrichtung in der Lage ist, ihren Betrieb an die verwendete Übertragungsrate anzupassen. Zudem ist es bei interferenzbeschränkten Mobilkommunikationssystemen wie etwa Spreizspektrumfunksystemen vorteilhaft, eine schnelle Leistungssteuerung mit geschlossenem Regelkreis zu verwenden. Mittels der Leistungssteuerung versuchen Basisstationen die Übertragungsleistung von Mobilstationen einzustellen, so dass alle von den Mobilstationen übertragenen Signale durch die Basisstation auf demselben nominellen Leistungsniveau empfangen werden. Mit anderen Worten ist es mittels der Leistungssteuerung das Ziel, die Energie eines über den Funkpfad übertragenen Symbols auf einen Durchschnittswert zu bringen, und daher ist auch die Übertragungsleistung proportional zur Rate. Aufgrund dessen muss die Empfangseinrichtung die momentane Übertragungsrate ohne Verzögerung kennen, wenn eine Leistungssteuerung mit geschlossenem Regelkreis verwendet wird.
Eine bekannte Lösung ist die Verwendung eines separaten Signalisierungskanals auf dem Funkpfad, durch den Informationen über die Übertragungsrate von der Übertragungseinrichtung zur Empfangseinrichtung befördert werden. Die Leistungssteuerung mit geschlossenem Regelkreis kann mit einem derartigen Signalisierungskanal ausgeführt werden. Eine separate Signalisierung verursacht jedoch eine Verzögerung bei der praktischen Implementierung. Die Nachricht, welche die Übertragungsrate anzeigt, ist gegen Interferenz geschützt und in der Übertragungseinrichtung verschachtelt. Die effizienteste Verschachtelung dauert für die Länge des Datenübertragungsblocks an. Bevor die Übertragungsrate bekannt ist und die Benutzersignalverarbeitung abgeschlossen ist, werden bei der Empfangseinrichtung eine Entschachtelung und eine Fehlerkorrektur ausgeführt. Folglich muss das empfangene Benutzersignal gepuffert werden, bis diese Empfangsoperationen abgeschlossen sind. Eine weitere Folge ist, dass die Aktivierung der Leistungssteuerung mit geschlossenem Regelkreis verzögert wird. Falls die Empfangseinrichtung eines Spreizspektrumsystems eine Interferenzbeseitigung (IC) oder eine Vielnutzererfassung (MUD) verwendet, betrifft die durch Erfassung der verwendeten Übertragungsrate verursachte Verzögerung ebenso die interferierenden Signale (anderer Benutzer). Bei einem asynchronen Spreizspektrummobilkommunikationssystem ergibt sich die Ausbreitungsverzögerung unter den vorstehend angegebenen Annahmen zum Zweifachen der Verschachtelungstiefe + der Signalverarbeitungsverzögerung.
Die Druckschrift US-A-5 341 396 offenbart ein Multiraten-CDMA-System, bei dem die Anzahl von gespreizten Signalen pro Bit (Chips pro Bit) des informationstragenden Signals als Funktion der Datenrate des Informationssignals variiert wird.
Die am 8. August 1986 veröffentlichte Druckschrift WO-A-96/24206 offenbart ein CDMA-Verfahren bei dem jeder Systembenutzer verschiedene Parameter der Übertragungsverbindung gemäß den für die Verbindung gesetzten Anforderungen aufweisen kann.
Die am 15. Mai 1996 veröffentlichte Druckschrift EP-A-0 712 219 offenbart ein variables Übertragungsbitratendiskriminationsverfahren und -gerät.
Erfindungsoffenbarung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System sowie ein Gerät bereitzustellen, mit denen eine Empfangseinrichtung eines Mobilkommunikationssystems mit einer vernünftigen Verzögerung und einem ökonomischen Empfangseinrichtungsaufbau die durch eine Übertragungseinrichtung zu einer beliebigen Zeit verwendete Übertragungsrate zu erfassen.
Dies wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 erzielt.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Ausrüstung nach Anspruch 6.
Zudem betrifft die Erfindung eine Ausrüstung nach Anspruch 8.
Erfindungsgemäß wird die variierende Übertragungsrate am übertragenden Ende unter Verwendung einer Signalwellenform kodiert, die gemäß der zu einem beliebigen Zeitpunkt verwendeten Übertragungsrate ausgewählt wird. Am Empfängerende wird die Wellenform des empfangenen Signals erkannt, und folglich wird die von der Übertragungseinrichtung verwendete Übertragungsrate erkannt. Beispielsweise bei einem Frequenzspringen (FH) oder Zeitspringen (TH) verwendenden Mobilkommunikationssystem kann das Sprungmuster in der Übertragungseinrichtung gemäß der Übertragungsrate ausgewählt werden. Bei einem Vielträger-HFDMA-System können die verwendeten Trägerwellen oder ihre Kombinationen gemäß der Übertragungsrate ausgewählt werden. Zudem können diese Verfahren kombiniert werden.
Mit anderen Worten werden Verfahren verwendet, die ähnlich zu den zur Unterscheidung verschiedener Benutzer voneinander verwendeten sind, um die Übertragungsraten von verschiedenen Benutzern zu erkennen. Es ist für die vorstehend angeführten Multiplexverfahren charakteristisch, dass eine größere Anzahl von passenden Spreizwellenformen verfügbar ist, als die Anzahl von durch die Interferenzbeschränkungen des Mobilkommunikationssystems erlaubten gleichzeitigen Benutzern. Aufgrund dessen sind bei dem Mobilkommunikationssystem zusätzliche „Kanäle" verfügbar, mittels derer der „Multiplex" auch zur Abdeckung der Übertragungsrate ausgedehnt werden kann. Es muss jedoch angemerkt werden, dass die zum Unterscheiden der Benutzer in einem Mobilkommunikationssystem voneinander verwendeten Multiplexverfahren und -wellenformen auf einem von der erfindungsgemäßen Übertragungsratenkodierung verschiedenen Verfahren im selben System basieren können.
Ein derartiges von den Multiplexverfahren verschiedenes Verfahren ist die Gestaltung der Benutzerinformationen mit Rademacherwellenformen oder ähnlichen Wellenformen, welche adäquate Kreuzkorrelationseigenschaften aufweisen. Dies ist ein ökonomisches Verfahren, soweit die Implementierung einer Empfangseinrichtung, insbesondere bei einem CDMA-Mobilkommunikationssystem, betroffen ist.
Da die verschiedenen Übertragungsraten erfindungsgemäß mittels verschiedener Signalwellenformen identifiziert werden, können die Signalwellenformen und konsequenterweise die Übertragungsrate in der Empfangseinrichtung nach dem Empfang von lediglich einigen wenigen Symbolen (Sprache oder Daten) erfasst werden. Die Erfassung eines Benutzersignals kann somit in der Empfangseinrichtung nach einer relativ kurzen Verzögerung begonnen werden, ohne beispielsweise auf das Ende des Datenübertragungsblocks und eine Entschachtelung warten zu müssen. Folglich ist es möglich, eine Leistungssteuerung mit geschlossenem Regelkreis sowie eine Multiplexinterferenzbeseitigung von beispielsweise Spreizspektrumsystemen von nahezu dem absoluten Anfang eines Datenübertragungsblocks zu aktivieren. Zunächst kann am Anfang des Datenübertragungsblocks die wahrscheinlichste Übertragungsrate durch Befolgen des Maximalprinzips abgeschätzt werden, beispielsweise bis es möglich ist, eine zuverlässige Endentscheidung über die Übertragungsrate zu treffen.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Nachstehend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild einer CDMA-Übertragungseinrichtung, bei der der Spreizcode auf der Grundlage der Übertragungsrate ausgewählt wird, was nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist,
2 ein Blockschaltbild einer CDMA-Empfangseinrichtung, bei der die durch die Übertragungseinrichtung gemäß 1 kodierte Übertragungsrate auf der Grundlage des Spreizcodes erfasst wird, was nicht Teil der Erfindung ist,
3 ein Blockschaltbild einer CDMA-Übertragungseinrichtung, bei der eine Übertragungsrate kodiert wird, indem ein Benutzerdatencode mit Radermacherwellenformen geformt wird,
4 ein Blockschaltbild einer CDMA-Empfangseinrichtung, welche die gemäß 3 kodierte Übertragungsrate auf der Grundlage der Rademacherwellenform erfasst, und
Die 5A, 5B, 5C und 5D einen Signalverlauf zur Darstellung der Betriebsweise der Übertragungseinrichtung gemäß 3 und der Empfangseinrichtung gemäß 4.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
Nach vorstehender Darstellung ist die Grundidee der Erfindung, die variierende Übertragungsrate von Benutzerinformationen (Sprache oder Daten) in der Übertragungseinrichtung unter Verwendung einer spreizenden Wellenform zu kodieren, die gemäß der zu einem beliebigen Zeitpunkt verwendeten Übertragungsrate ausgewählt wird. In der Empfangseinrichtung wird erfasst, bei welcher spreizenden Wellenform das Signal vorhanden ist, und die verwendete Übertragungsrate wird demgemäß identifiziert. Multiplexverfahren ermöglichen einen gleichzeitigen Zugriff für eine Vielzahl von Benutzern auf das Frequenzspektrum mit minimalen Störungen untereinander. Bei einem Frequenzmultiplexverfahren (FDMA) hat jeder Benutzer einen zugewiesenen Frequenzkanal, der ein relativ schmales Frequenzband ist, auf dem die Übertragungsleistung der Signale des Benutzers konzentriert ist. Bei einem Zeitmultiplexverfahren (TDMA) besteht der Kanal aus einem Zeitschlitz innerhalb einer Sequenz von mehreren Zeitschlitzen, die einen Datenübertragungsblock bilden. Die Energie des Signals eines Benutzers ist auf einen dieser Zeitschlitze beschränkt. Einige Mobilkommunikationssysteme verwenden eine Kombination aus FDMA- und TDMA-Verfahren.
FDMA-, TDMA- oder FDMA/TDMA-Mobilkommunikationssysteme können Frequenzspringen (FH) oder Zeitspringen (TH) zum Spreizen des Signals eines Benutzers im Frequenz- oder Zeitbereich verwenden. Das Frequenzspringen verwendet ein breiteres Spektrum, indem die Trägerfrequenz (Frequenzkanal) des übertragenden Signals sequentiell verändert wird. Entsprechend verändert das Zeitspringverfahren den Zeitschlitz (Kanal) des übertragenden Signals sequentiell. Diese Kanalveränderung wird mit „Springen" bezeichnet, und die Kanäle und ihre Sequenz innerhalb eines Sprungzyklus werden mit Sprungmuster bezeichnet.
Frequenz- oder Zeitspringen kann in der Übertragungseinrichtung zum Kodieren in der Übertragungsrate erfindungsgemäß verwendet werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden verschiedene Zeit- oder Frequenzsprungmuster verschiedenen Übertragungsraten zugewiesen, die während eines Anrufs ausgewählt werden können. Eine Anpassung (eine bestimmte Co-Abhängigkeit) zwischen den Sprungmustern und den Übertragungsraten ist sowohl der Übertragungseinrichtung als auch der Empfangseinrichtung bekannt. Das zu einem beliebigen Zeitpunkt verwendete Sprungmuster wird in der Übertragungseinrichtung gemäß der Übertragungsrate ausgewählt. In der Empfangseinrichtung wird erfasst, bei welchem Sprungmuster das Signal vorhanden ist, und auf der Grundlage des erfassten Sprungmusters wird eine jeweilige Übertragungsrate identifiziert. Diesem folgend wird das empfangene Signal des Benutzers erfasst und unter Verwendung der identifizierten Übertragungsrate weiter verarbeitet.
Bei einem Vielträgersystem (orthogonales FDMA) werden die von der Übertragungseinrichtung zu einem beliebigen Zeitpunkt verwendeten Trägerwellen oder ihre Kombinationen gemäß der Übertragungsrate ausgewählt. Die Abbildung zwischen verschiedenen Übertragungsraten und Trägern, oder ihre Kombinationen, ist sowohl der Übertragungseinrichtung als auch der Empfangseinrichtung bekannt. Die Empfangseinrichtung erfasst, bei welchen Trägerwellen oder deren Kombinationen das Signal vorhanden ist, und identifiziert auf dieser Grundlage die Übertragungsrate. Diesem folgend erfasst die Empfangseinrichtung das Benutzersignal bei dieser Übertragungsrate und verarbeitet es weiter.
Bei einem Codemultiplexsystem (CDMA) wird jeder Benutzer mit einer fest zugeordneten Pseudozufallsbinärsequenz versehen, die als Spreizsequenz bezeichnet wird. Das Benutzersignal und der Träger werden durch die Spreizsequenz moduliert, was zu einem Spreizspektrum der modulierten Wellenform führt. Dies bedeutet, dass eine Vielzahl von CDMA-Signalen dasselbe Frequenzspektrum teilen kann. Diese Signale werden in der Empfangseinrichtung unter Verwendung eines Korrelators identifiziert, der die Energie einer spezifischen Binärsequenz kombiniert, und ihr ursprüngliches Spektrum reproduziert. Bei einem CDMA-Mobilkommunikationssystem kann der Spreizcode in der Übertragungseinrichtung gemäß der Übertragungsrate ausgewählt werden.
Die vorstehend offenbarten Verfahren können auch kombiniert werden. Mit anderen Worten können die verschiedenen Übertragungsraten von individuellen Benutzern voneinander durch Verfahren unterschieden werden, die ähnlich zu denen sind, die zur Unterscheidung von verschiedenen Benutzern voneinander verwendet werden. Die vorstehend beschriebenen Multiplexverfahren sind dadurch gekennzeichnet, dass es eine größere Anzahl von verfügbaren geeigneten Spreizwellenformen gibt, als die Interferenzbeschränkungen des Systems gleichzeitige Benutzer erlauben. Mittels dieser „zusätzlichen" Spreizwellenformen kann der „Multiplex" auch zur Abdeckung verschiedener Übertragungsraten eines Teilnehmers erstreckt werden. Es muss jedoch angemerkt werden, dass dies nicht die Alternative ausschließt, dass der tatsächliche Multiplex in dem Mobilkommunikationssystem mit einem verschiedenen Verfahren als die erfindungsgemäße Übertragungsratenkodierung bereitgestellt wird. Ein Beispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 3, 4 und 5 beschrieben.
Nachstehend werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit einem CDMA-System beschrieben, auf das die Erfindung besonders gut angewendet werden kann. Das CDMA-Prinzip wird lediglich in dem zur Darstellung der Erfindung notwendigen Ausmaß beschrieben. Für eine nähere Beschreibung von CDMA wird auf das Dokument „An overview of the application of code division multiple access (CDMA) to digital cellular systems and personal cellular networks", QUALCOMM Incorporated, 21. Mai 1992, Bezug genommen.
1 zeigt ein Blockschaltbild zur Darstellung des Prinzips einer CDMA-Datenübertragungseinrichtung, bei der ein Spreizcode gemäß der zu einem beliebigen Zeitpunkt verwendeten Übertragungsrate ausgewählt wird, und was nicht Teil der Erfindung ist. Gemäß dem Prinzip einer gewöhnlichen CDMA-Übertragungseinrichtung wird das Benutzersignal 1, d. h. Sprache oder Daten, welches von einer Datenquelle 1 erhalten wird, mit einem Spreizcode von einem Spreizcodegenerator 5 in einer Mischeinrichtung 2 gemischt. Der Spreizcode spreizt das Benutzersignal, erzeugt ein Spreizspektrumsignal, das in einer Übertragungseinrichtung 3 zu einer durch einen Oszillator 6 erzeugten Trägerfrequenz F1 moduliert wird, und das auf den Funkpfad über einer Antenne 7 übertragen wird. Die Benutzersignalübertragungsrate der Datenquelle 1 kann während eines Anrufs sehr rasch variieren, wobei zwei oder mehr verschiedene Werte erhalten werden. Ein fest zugewiesener Spreizcode wird jeder der verschiedenen Übertragungsraten zugeordnet. Informationen über die Abbildung zwischen den erlaubten Übertragungsraten und den entsprechenden Spreizcodes werden in einer Steuereinheit 4 gespeichert. Während der Übertragung wählt die Steuereinheit 4 gemäß der durch die Datenquelle verwendeten Übertragungsrate einen entsprechenden Spreizcode aus, den der Spreizcodegenerator 5 für die Mischeinrichtung 2 erzeugt. Somit überträgt die Übertragungseinrichtung gemäß 1 ein Spreizspektrumsignal an den Funkpfad, dessen Spreizwellenform von der Übertragungsrate abhängt.
2 zeigt ein Blockschaltbild zur Darstellung des Prinzips einer CDMA-Empfangseinrichtung, bei der die Übertragungsrate gemäß der Spreizwellenform des empfangenen Spreizspektrumsignals erfasst werden kann, und das nicht der Teil der Erfindung ist. Das bei einer Antenne 20 empfangene Spreizspektrumsignal wird in einer Empfangseinrichtung 21 auf eine Basisbandfrequenz mittels der von einem HF-Oszillator 22 erzeugten Trägerfrequenz F1 demoduliert. Das Basisbandspreizspektrumsignal 23 wird Korrelatoren 24₁ ...24_N zugeführt. Diese Empfangseinrichtung umfasst einen separaten Korrelator 24 für jeden erlaubten Spreizcode. Falls beispielsweise die Anzahl N von erlaubten Übertragungsraten 3 beträgt, so ist die Anzahl N der Spreizcodes und Korrelatoren 24 ebenfalls 3. Jeder Korrelator 24₁ ...24_N umfasst eine Mischeinrichtung 25 sowie einen Spreizcodegenerator 26. Die Mischeinrichtung 25 mischt das Signal 23 mit dem Spreizcode, wodurch das Benutzersignal am Ausgang dieses Korrelators 25 verfügbar wird, dessen Spreizcode dem von der Übertragungseinrichtung verwendeten Spreizcode entspricht. An den Ausgängen der anderen Korrelatoren 24 ist lediglich Rauschen vorhanden. Eine Erfassungseinrichtung 27, beispielsweise eine Signalausgabepegelerfassungseinrichtung, erfasst, welche Erfassungseinrichtung 24 das Benutzersignal an ihrem Ausgang aufweist. In der Erfassungseinrichtung 27 sind Informationen über die Abbildung zwischen den Spreizcodes und den durch die Übertragungseinrichtung verwendeten Übertragungsraten sowie die Spreizcodes der Korrelatoren 24₁ ...24_N abgespeichert. Auf der Grundlage dieser Informationsstücke identifiziert die Erfassungseinrichtung 27 die von der Übertragungseinrichtung verwendete Übertragungsrate, und versieht eine weitere Verarbeitungseinheit 28 mit Informationen, auf welche Übertragungsrate, und das Ausgangssignal welches Korrelators 24 die weitere Verarbeitungseinheit verwenden soll. Falls beispielsweise die Übertragungseinrichtung einen Spreizcode 1 verwendet, ist das Benutzersignal am Ausgang des Korrelators 24₁ vorhanden, wodurch die Erfassungseinrichtung 27 die Weiterverarbeitungseinheit 28 zur Verarbeitung des Ausgangsignals des Korrelators 24₁ und zur Verwendung einer Übertragungsrate entsprechend dem Spreizcode 1 steuert. Die für die Weiterverarbeitungseinheit 28 bestimmten Funktionen können beispielsweise Entschachtelung, Kanaldekodierung, Fehlerkorrektur, usw. beinhalten. Allgemein gesprochen kann unter der Weiterverarbeitungseinheit 28 eine Bezugnahme auf alle Empfängerschaltungen und Funktionen verstanden werden, die ein tatsächliches Benutzersignal oder Informationen über die verwendete Übertragungsrate erfordern. Andere Funktionen wie diese können beispielsweise eine Leistungssteuerung mit geschlossenem Regelkreis sowie eine Multiplexinterferenzbeseitigung beinhalten.
Das Benutzersignal ist am Ausgang des korrekten Korrelators 24₁ ...24_N nach Empfang von lediglich einigen wenigen Symbolen vorhanden, was bedeutet, dass die Übertragungsrate unmittelbar erfasst werden kann. Somit ist es möglich, die Erfassung des Benutzersignals nach einer relativ kurzen Verzögerung im Vergleich zur Verwendung eines separaten Signalisierungskanals zu beginnen. Falls nötig, ist es möglich, eine Pufferung am Eingang der Weiterverarbeitungseinheit 28 zur Kompensierung der für die Erfassung der Übertragungsrate erforderlichen Verzögerung zu verwenden.
Die 3, 4 und 5 beschreiben ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, durch das eine einfachere und ökonomischere Implementierung einer Empfangseinrichtung in einem CDMA-System erzielt werden kann. Bei der Übertragungseinrichtung gemäß 3 wird das Benutzersignal von einer Datenquelle 31 einem Multiplizierer 39 zugeführt, in dem es mit einer durch einen Rademachergenerator 38 erzeugten Rademacherwellenform multipliziert wird. Das bei dem Multiplizierer 39 modifizierte Benutzersignal wird einer Mischeinrichtung 32 zugeführt, in der das Spektrum des Signals durch einen von einem Spreizcodegenerator 35 erzeugten Spreizcode gespreizt wird. Ein somit bereitgestelltes Spreizspektrumsignal wird in einer Übertragungseinrichtung 33 auf eine durch einen HF-Oszillator 36 erzeugte Trägerfrequenz F1 moduliert und auf dem Funkpfad über eine Antenne 37 übertragen. Die Übertragungsrate des Benutzersignals von der Datenquelle 31 kann während eines Anrufs rasch verändert werden. Bei dem vorliegenden Beispiel sind die für ein Benutzersignal erlaubten Übertragungsraten 1R, 2R, 4R ..., wobei R die Grundübertragungsrate ist. Zu jeder erlaubten Übertragungsrate wird eine fest zugeordnete Rademacherwellenform zugewiesen, damit das Benutzersignal in dem Multiplizierer 39 geformt wird. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Rademacherwellenform mit einer doppelt so großen Frequenz, wie die jeweilige Übertragungsrate, jeder Übertragungsrate zugewiesen. Informationen über die Abbildung zwischen den Übertragungsraten und den Rademacherwellenformen werden von einer Steuereinheit 34 beibehalten. Die Steuereinheit 34 überwacht die Übertragungsrate der Datenquelle 31, und wenn sich die Übertragungsrate ändert, veranlasst die Einheit den Rademachergenerator 38, eine der neuen Übertragungsrate zugewiesene Rademacherwellenform zu erzeugen. Als Folge sendet die Übertragungsrate ein Spreizspektrumsignal an den Funkpfad wobei die Rademacherwellenform des Signals die verwendete Übertragungsrate angibt.
Bezugnehmend auf 4 wird ein von einer Antenne 40 empfangenes Funkfrequenzsignal auf das Basisband in einer Empfangseinheit 41 durch ein Oszillatorsignal F1 von einem lokalen Oszillator 42 demoduliert. Das Basisbandspreizspektrumsignal wird einer Mischeinrichtung 44 zugeführt, in der der Spreizcode mit einem durch einen Generator 43 erzeugten Spreizcode gemischt wird, wodurch das resultierende Ausgangssignal das ursprünglich übertragene Benutzersignal ist und mit einer Rademacherwellenform verarbeitet wird. In einer Abtasteinheit 45 wird das Ausgangssignal der Mischeinrichtung 44 mit einer Abtastrate abgetastet, welche das Doppelte der höchsten erlaubten Übertragungsrate ist (d. h. der Frequenz der Rademacherwellenform). Die Halbsymbole mit der höchsten Übertragungsrate werden von der Abtasteinheit 45 an eine Ratenerfassungseinrichtung 46 und einen Pufferspeicher 47 ausgegeben. In dem Pufferspeicher 47 werden die Halbsymbole gepuffert, bis die Ratenerfassung abgeschlossen ist. In der Erfassungseinrichtung 46 wird die Übertragungsrate erfasst, indem die mit den erlaubten Übertragungsraten entsprechenden Symbole wiederhergestellt werden. Dies findet statt, indem die von der Abtasteinheit 45 empfangenen Halbsymbole in den Korrelatoren 460₁ –460_N korreliert werden. Die Anzahl N der Korrelatoren entspricht der Anzahl verschiedener Übertragungsraten und Rademacherwellenformen. In einem Korrelator 1 werden die Abtastungen mit der ersten Rademacherwellenform korreliert. Folglich sind die der entsprechenden Übertragungsrate entsprechenden Symbole wiederhergestellt. Die Leistung der Symbole wird über eine hinreichend lange Zeitdauer integriert. Ein ähnlicher Ablauf wird für jede der anderen Rademacherwellenformen in den jeweiligen anderen Korrelatoren 460 ausgeführt. Aufgrund der orthogonalen Eigenschaften der Rademacherwellenformen stellt lediglich der Korrelator 460 ein von Null abweichendes Integrationsergebnis bereit, welcher der von der Übertragungseinrichtung verwendeten Übertragungsrate und dem verwendeten Rademachercode entspricht. Das Integrationsergebnis der anderen Korrelatoren ist als Reaktion auf das Benutzersignal Null. Zudem enthalten die Integrationsergebnisse Interferenz- und Rauschbestandteile, welche im erforderlichen Ausmaße gefiltert werden. Die Ausgaben der Korrelatoren 460₁ bis 460_N werden in eine Steuereinheit 461 eingegeben, welche den Korrelator identifiziert, der das höchste Integrationsergebnis bereitstellt. Die Abbildung zwischen den verschiedenen Übertragungsraten und den Rademacherwellenformen, wie sie von der Übertragungseinrichtung verwendet werden, wird in dem Speicher der Steuereinheit 461 gespeichert. Die Steuereinheit 461 stellt Informationen über den korrekten Rademachercode an den Rademachergenerator 49 und Informationen über die Übertragungsrate an eine Weiterverarbeitungseinheit 50 bereit. Sodann werden die in dem Pufferspeicher 47 während der Ratenerfassung gepufferten Halbsymbole einem Multiplizierer 48 zugeführt. In dem Multiplizierer 48 werden die Halbsymbole mit einer Rademacherwellenform multipliziert, die von dem Rademachergenerator 49 erzeugt wurde. Folglich wird das ursprüngliche Benutzersignal (Sprache oder Daten) von dem Multiplizierer 48 der Weiterverarbeitungseinheit 50 zugeführt. Die Weiterverarbeitungseinheit 50 kann ähnliche Funktionen wie die Weiterverarbeitungseinheit 28 der Empfangseinrichtung gemäß 2 enthalten.
Obwohl die 3 und 4 den Formvorgang mit einem Rademachercode vor der Verarbeitung mit einem Spreizcode zeigen, kann die Verarbeitung mit einem Rademachercode der Verarbeitung mit einem Spreizcode folgend ausgeführt werden oder es kann gleichzeitig stattfinden, das heißt der Spreizcode und der Rademachercode werden vor der Verarbeitung des tatsächlichen Signals mit dem resultierenden Kombinationscode zusammengemischt.
Die 5A bis 5D stellen verschiedene Signalwellenformen in der Übertragungseinrichtung gemäß 3 und der Empfangseinrichtung gemäß 4 mit einer Übertragungsrate von 2R dar. 5A stellt ein Datensignal mit einer Übertragungsrate von 2R dar. 5B stellt eine der Übertragungsrate 2R zugewiesene Rademacherwellenform dar, wobei die Wellenform die Frequenz 2*2R aufweist. Zusätzlich stellen die in 5B gepunkteten Linien den Übertragungsraten R und 4R zugewiesene Radermacherwellenformen dar. Am Ausgang des Multiplizierers 39 wird eine modifizierte Wellenform gemäß 5C erhalten. Diese Wellenform wird weitergespreizt, moduliert und durch den Funkkanal an eine Empfangseinrichtung übertragen, wobei die Spreizung in einer Mischeinrichtung 44 entfernt wird. Das Ausgangssignal der Mischeinrichtung 44 ist in 5C gezeigt. Die Halbsymbole auf der von der Ausgabewellenform der Mischeinrichtung 44 in der Abtasteinheit 45 erzeugten höchsten Datenrate werden den Korrelatoren zugeführt, in denen die Abtastungen mit verschiedenen Rademacherwellenformen korreliert werden. Die Korrelationsergebnisse sind in 5D dargestellt. Das Korrelationsergebnis der Abtastungen und die der Übertragungsrate R zugewiesene Rademacherwellenform sind in 5D oben gezeigt. Die Korrelationstiefe, das heißt die Symbollänge, beträgt 1/R. Falls das Korrelationsergebnis über diese Korrelationstiefe integriert wird, wird das erhaltene Korrelationsergebnis zu Null, was angibt, dass die verwendete Übertragungsrate nicht R ist. Der untere Teil von 5D zeigt die Korrelation zwischen den Abtastungen und einer Rademacherwellenform, die einer Übertragungsrate von 4R zugewiesen ist. Falls das Korrelationsergebnis über die Korrelationstiefe, das heißt die Symbollänge C_L = 1/4R, integriert wird, ist das Ergebnis erneut Null, und es kann somit deduziert werden, dass die Übertragungsrate nicht 4R ist. Der mittlere Teil von 5D zeigt die Korrelation zwischen den Abtastungen und einer Rademacherwellenform, die einer Übertragungsrate von 2R zugewiesen ist. Falls dieses Korrelationsergebnis über die Korrelationstiefe C_L = 1/2R integriert wird, wird ein von Null abweichendes Ergebnis erhalten, was angibt, dass die verwendete Übertragungsrate 2R ist.
Ein Vorteil der bei dem Beispiel verwendeten Rademacherwellenformen ist die vollständige Orthogonalität zwischen verschiedenen Übertragungsraten, sowie ein rechenbetont vorteilhaftes Erfassungsverfahren, weil die Anfangsdaten für alle Korrelatoren gemeinsame Halbsymbole entsprechend der höchsten Übertragungsrate sind. Rademacherwellenformen sind beispielsweise in den Veröffentlichungen „Walsh Function and Their Applications", Beauchamp, K. G., New York, N. Y., Academic Press Inc., 1975, Seite 236, sowie „Digital Communications", Proakis, J. G., zweite Auflage, New York, McGraw-Hill Book Company, 1989, Seite 186, dargestellt.
Es sei jedoch angemerkt, dass, obwohl die Erfindung vorstehend mittels Rademacherwellenformen beschrieben ist, die Erfindung mit mehreren verschiedenen Wellenformen anwendbar ist, die adäquate Kreuzkorrelationseigenschaften aufweisen.
Obwohl die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbeispiele beschrieben ist, ist ersichtlich, dass die Beschreibung lediglich beispielhaft ist, und Veränderungen und Abwandlungen dazu möglich sind, ohne von dem in den beigefügten Patentansprüchen definierten Erfindungsbereich abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Vielfachratencodierung und -Detektion bei einem Kommunikationssystem, mit den Schritten sendeseitiges Auswählen (34) der auf dem Funkpfad zum Übertragen von Nutzerinformationen zu verwendenden Datenübertragungsrate, Weiterleiten von Informationen bezüglich der vorliegenden Übertragungsrate zum empfangsseitigen Ende, Anpassen des Empfangs an die verwendete Übertragungsrate, gekennzeichnet durch Zuweisen verschiedener Zeitsprungschemata, oder verschiedener Frequenzsprungschemata, oder verschiedener Träger oder Kombinationen davon, oder verschiedener Formungswellenformen, als verschiedene Signalwellenformen zu verschiedenen Übertragungsraten, sendeseitiges Auswählen (34) der auf dem Funkpfad zu verwendenden Signalwellenform gemäß der ausgewählten Übertragungsrate, empfangsseitiges Detektieren (46) der auf dem Funkpfad verwendeten Signalwellenform, empfangsseitiges Auswählen (50) einer der detektierten Signalwellenform entsprechenden Übertragungsrate.
Verfahren gemäß Anspruch 1 bei einem Zeitmultiplex- oder Frequenzmultiplex-Mobilkommunikationssystem, gekennzeichnet durch Zuweisen verschiedener Zeit- oder Frequenzsprungschemata zu verschiedenen Übertragungsraten als die verschiedenen Signalwellenformen, sendeseitiges Auswählen des auf dem Funkpfad zu verwendenden Sprungschemas gemäß der ausgewählten Datenübertragungsrate, empfangsseitiges Detektieren, bei welchem Sprungschema das Signal vorliegt, empfangsseitiges Auswählen einer dem detektierten Sprungschema entsprechenden Übertragungsrate zum Weiterverarbeiten des Signals.
Verfahren gemäß Anspruch 1 bei einem Mehrträger-Mobilkommunikationssystem, gekennzeichnet durch Zuweisen verschiedener Träger oder Kombinationen davon zu verschiedenen Übertragungsraten als die verschiedenen Signalwellenformen, sendeseitiges Auswählen von auf dem Funkpfad zu verwendenden Trägern oder Kombinationen davon gemäß der ausgewählten Übertragungsrate, empfangsseitiges Detektieren, bei welchen Trägerwellen oder Kombinationen davon das Signal vorliegt, empfangsseitiges Auswählen einer den detektierten Trägern oder deren Kombination entsprechenden Übertragungsrate zum Weiterverarbeiten des Signals.
Verfahren gemäß Anspruch 1 bei einem Codemultiplexverfahren, gekennzeichnet durch Zuweisen (34) verschiedener Formungswellenformen zu verschiedenen Übertragungsraten als die verschiedenen Signalwellenformen, Formen (39) des Nutzersignals mit einer Formungswellenform, die gemäß der ausgewählten Übertragungsrate ausgewählt ist, sendeseitiges Spreizen (32) des geformten Nutzersignals mit einem Spreizcode, empfangsseitiges Wiederherstellen (44) des geformten Nutzersignals mittels dem Spreizcode, Detektieren (46), mit welcher Formungswellenform das Nutzersignal geformt wurde, Auswählen (50) einer der detektierten Formungswellenform entsprechenden Übertragungsrate zum Weiterverarbeiten des Nutzersignals.
Verfahren gemäß Anspruch 4, gekennzeichnet durch Formen (38, 39) des Nutzersignals mittels Rademacher-Wellenformen.
Vorrichtung zur Vielfachratencodierung bei einem Sender eines Vielfachzugriff-Mobilkommunikationssystems, wobei der Sender Nutzerinformationen mit einer variablen Übertragungsrate zum Funkpfad sendet, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender dazu angepasst ist, verschiedene Zeitsprungschemata, verschiedene Frequenzsprungschemata, verschiedene Träger oder Kombinationen davon, oder verschiedene Formungswellenformen als verschiedene Signalwellenformen verschiedenen Übertragungsraten zuzuweisen, und die Vorrichtung dazu angepasst ist, dem empfangsseitigen Ende Datenübertragungsraten-Informationen zu übermitteln, indem auf dem Funkpfad eine der Übertragungsrate zugewiesene Signalwellenform verwendet wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6 bei einem Sender eines Codemultiplex-Mobilkommunikationssystems, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenformen Formungswellenformen, wie beispielsweise Rademacher-Wellenformen, sind, verschiedene Formungswellenformen und der gleiche Spreizcode zu verschiedenen Übertragungsraten beim Sender zugewiesen (34) sind, und die Vorrichtung einen Signalformer (38, 39) zum Formen der Nutzerinformationen mit einer der Übertragungsrate zugewiesenen Formungswellenform aufweist.
Vorrichtung zur Detektion einer variablen Übertragungsrate bei einem Empfänger eines Vielfachzugriff-Mobilkommunikationssystems, wobei der Empfänger Nutzerinformationen mit einer variablen Übertragungsrate vom Funkpfad empfängt, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger dazu angepasst ist, verschiedene Zeitsprungschemata, verschiedene Frequenzsprungschemata, verschiedene Träger oder Kombinationen davon, oder verschiedene Formungswellenformen als verschiedene Signalwellenformen zu verschiedenen Übertragungsraten zuzuweisen, und die Vorrichtung einen Detektor (46) aufweist, der auf der Basis der empfangenen Signalwellenform die senderseitig verwendete Übertragungsrate detektiert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8 bei einem Empfänger eines Codemultiplex-Mobilkommunikationssystems, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenformen Formungswellenformen, Rademacher-Wellenformen, sind, verschiedene Formungswellenformen und der gleiche Spreizcode zu verschiedenen Übertragungsraten beim Sender zugewiesen sind, und die Vorrichtung einen Signalformer (48, 49) zum Formen der Nutzerinformationen mit einer der Übertragungsrate zugewiesenen Formungswellenform aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Übertragungsrate eine Rademacher-Wellenform zugewiesen ist, die eine Frequenz aufweist, die doppelt so hoch wie die Übertragungsrate ist, und die Vorrichtung aufweist: einen Mischer (44), der das empfangene Spreizspektrum-Signal mit dem Spreizcode multipliziert, eine Abtasteinheit (45), die das Ausgabesignal des Mischers (44) mit einer Abtastfrequenz abtastet, die zumindest doppelt so hoch wie höchste für Nutzerinformationen zulässige Übertragungsrate ist, einen Zwischenspeicher (47) zum Zwischenspeichern der Abtastwerte für die Dauer der Übertragungsratendetektion, einen Übertragungsratendetektor (46), der die Abtastwerte mit jeder Rademacher-Wellenform korreliert, jedes Korrelationsergebnis über die Integrationsperiode, die bei der jeweiligen Übertragungsrate die Länge von zumindest einem Symbol aufweist, integriert, und eine Übertragungsrate als die Übertragungsrate des Empfängers auswählt, die der Rademacher-Wellenform mit einem sich von Null unterscheidenden Korrelationsergebnis entspricht.