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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein mobiles CDMA (Code Division Multiple
Access; Nachrichtenübertragungssystem
und ein Verfahren, welches ein Spreizspektrum-Nachrichtenübertragungssystem verwendet.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Spreizspektrum-Kommunikationssender
und -empfänger,
die für
ein derartiges mobiles CDMA Nachrichtenübertragungssystem verwendet
werden.
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2. Beschreibung verwandten
Standes der Technik
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1 ist ein Blockschaltbild
eines Basisstations-Senders, der in einem mobilen CDMA Nachrichtenübertragungssystem
verwendet wird, welches ein konventionelles Spreizspektrum-Kommunikationssystem
benutzt, das typischerweise in dem IS/95 beschrieben ist, welches
ein Standardsystem der U.S. Telecommunications Industry Association/Electronic
Industries Association (TIA/EIA) ist. 2 ist ein
Blockschaltbild eines mobilen Stationsempfängers in dem mobilen CDMA Nachrichtenübertragungssystem.
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Der
in 1 gezeigte Sender
kann simultan mit n Stationen kommunizieren, wobei n eine ganze Zahl
ist. Spezieller umfasst der Sender Nutzkanal-Sendeeinheiten 311 , 312 ,..., 31n , die jeweils mit der ersten, zweiten,...
und nten mobilen Station kommunizieren. Jede der Nutzkanal-Sendeeinheiten 311 bis 31n umfasst
einen Informationsmodulator 2 und einen Spreizspektrum-Modulator 5.
Der Informationsmodulator 2 jedes Nutzkanals moduliert
Sendedaten (Information) 4 durch ein BPSK, QPSK oder anderes
Modulationsverfahren. Die modulierten gesendeten Daten werden auf
den Spreizspektrum-Modulator 5 gegeben. Die Spreizspektrum-Modulatoren 5 der
Nutzkanal-Sendeeinheiten 311 bis 31n erzeugen jeweilige Spreizcodes (PN-Codes).
Der Spreizspektrum-Modulator 5 jedes Nutzkanals spreizt
das Spektrum der modulierten, gesendeten Daten vom Informations-Modulator 2.
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Der
in 1 gezeigte Sender
hat eine Pilotkanal-Sendeeinheit 30. Die mobilen Empfänger unterscheiden
die Basisstationen durch Bezugnahme auf den Pilotkanal voneinander.
Die Pilotkanal-Sendeeinheit 30 umfasst einen Pilotdaten-Erzeuger 1,
einen Informations-Modulator 2 und Spreizspektrum-Modulator 3.
Der Informations-Modulator 2 moduliert vom Pilotdaten-Erzeuger 1 erzeugte
Pilotdaten mit dem BPSK, QPSK oder anderen Modulationsverfahren.
Der Spreizspektrum-Modulator 3 spreizt das
Spektrum der modulierten Pilotdaten unter Verwendung eines Spreizcodes,
der spezifisch für
den Pilotkanal verwendet wird und verschieden ist von den Spreizcodes,
die für
die Nutzkanäle
verwendet werden. Das so erzeugte Pilotsignal kann aus beliebigen
Daten bestehen, die in den Basisstationen und den mobilen Empfängern bekannt
seien können. Bspw.
können
Daten, die nur aus binären
Einsen oder binären
Nullen bestehen, als die Pilotdaten verwendet werden.
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Die
Ausgangssignale der Nutzkanalsendeeinheit 311 bis 31n und der Pilotkanal-Sendeeinheit 30 werden so kombiniert,
dass der Pilotkanal und die Nutzkanäle simultan in einem gegebenen
Sequenzband gesendet werden. Dann wird das kombinierte Funksignal über eine
Antenne gesendet.
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3 zeigt eine Beziehung zwischen
den Pilot- und Nutzkanälen
bezogen auf die Zeit. Wie in 3 gezeigt
ist, wird das Pilotsignal ohne jedwedes Intervall stets gesendet.
Diesbezüglich
ist das Pilotsignal ein kontinuierliches Signal.
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Gemäss 2 umfasst der in dem konventionellen
mobilen CDMA Nachrichtenübertragungssystem
verwendete mobile Empfänger
eine Pilotkanal-Empfangseinheit 34 und eine Nutzkanal-Empfangseinheit 35.
Die Pilotkanal-Empfangseinheit 34 umfasst einen Entspreizer 8,
einen Pfaddetektor 11 und eine Handover-Steuereinrichtung 19. Die Nutzkanal-Empfangseinheit 35 umfasst
Entspreizer 9 und 10, einen RAKE-Kombinierer 12,
einen Informationsdemodulator 13 und eine Pegelmesseinheit 14 zum Steuern
einer Sendeleistung.
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Der
Entspreizer 8 führt
einen Entspreizungsprozess bzgl. des empfangenen Signals unter Verwendung
des Spreizungscodes für
den Pilotkanal durch. Die Entspreizer 9 und 10 unterziehen
das empfangene Signal einem Entspreizungsprozess unter Verwendung
des Spreizungscodes, der dem in 2 gezeigten
Empfänger
am Sender zugewiesen wird. Der Pfaddetektor 11 detektiert
aus dem Pilotsignal multiple Pfade. Die Handover-Steuereinrichtung 19 führt eine
Handover-Steuerung
unter Verwendung der Ergebnisse der Multipfaddetektion aus, die
vom Pfaddetektor 11 geliefert wird. Das Ausgangssignal vom
Pfaddetektor 11 wird auch als Zeitsteuersignal verwendet,
welches für
den Entspreizungsprozess benutzt wird, der von den Entspreizern 9 und 10 ausgeführt wird.
Der RAKE-Kombinierer 12 führt einen RAKE-Prozess bzgl.
der entspreizten Signale vor den Entspreizern 9 und 10 aus.
Der Informationsdemodulator 13 demoduliert das Ausgangssignal
des RAKE-Kombinierers 12, um so die ursprüngliche
Information zu erzeugen Die Pegelmesseinheit 14 führt einen
Pegelmessvorgang aus zur Steuerung der Sendeleistung.
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4 zeigt eine Zellstruktur
des mobilen CDMA Nachrichtenübertragungssystems
mit dem obigen Sender und Empfänger.
Es sind eine erste, zweite, dritte und vierte Basisstation 21, 22, 23 und 24 gezeigt,
die Dienstbereiche (Zellen) 26, 27, 28 bzw. 29 abdecken.
Sämtliche
Basisstationen 21 bis 24 haben Sender gemäss Darstellung 1. Eine Bezugszahl 25 zeigt
einen mobilen Empfänger
(eine Station) an, die die Struktur gemäss Darstellung in 2 hat. Die mobile Station 25 liegt
innerhalb der Zelle 26, die von der Basisstation 21 abgedeckt
wird, und kann mit der Basisstation 21 kommunizieren.
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5 ist eine Zeittabelle von
Zeitsteuerungen, mit denen die Basisstationen 21 bis 24 jeweils das
Pilotsignal senden. Im mobilen, konventionellen CDMA Nachrichtenübertragungssystem
verwenden sämtliche
Basisstationen 21 bis 24 den selben Spreizcode
zum Spreizen der Pilotdaten. Die Periode des Spreizcodes, die zum
Spreizen der Pilotdaten verwendet wird, ist ausreichend länger als
eine Symbolzeit von Informationen (Daten). Wie in 5 gezeigt ist, senden die Basisstationen 21 bis 24 den
selben Spreizcode für
den Pilotkanal mit jeweiligen inhärenten Offset-Zeiten entsprechend
einer Zeit t'. Dies bedeutet,
dass die Startpunkte der Spreizcodes, die in den Basisstationen 21 bis 25 verwendet
werden um die Zeit t' versetzt
sind.
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Die
in 4 gezeigte mobile
Station 25 empfängt
die Pilotsignale von den Basisstationen 21, 22, 23 und 24. Üblicherweise
hat das Pilotsignal von der der mobilen Station 25 nächstgelegenen
Basisstation 21 den stärksten
Pegel. Der Entspreizer 8 der Pilotkanal-Empfangseinheit 34 aus 2 führt den Entspreizungsprozess
bzgl. des empfangenen Signals unter Verwendung des Spreizcodes aus,
wie er im Sender verwendet wurde.
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6A zeigt eine Korrelation
zwischen den Spreizcodes für
das Pilotsignal und dem von der Basisstation 21 gesendeten
und von der mobilen Station 25 empfangenen Pilotsignal.
Gleichermassen zeigen 6B, 6C und 6D Korrelationen zu den Pilotsignalen,
die von den Basisstationen 22, 23 und 24 gesendet
werden und von der mobilen Station 25 empfangen werden.
Spitzen 201 bis 204, die in den 6A bis 6D jeweils
gezeigt sind, zeigen Zeitsteuerungssynchronisationspunkte in den
Pilotkanälen
der Basisstationen 21 bis 24 an. Andere Variationen
in den Wellenformen als die Peaks oder Spitzen 201 bis 204 gemäss Darstellung
in den 6A bis 6D resultieren aus einer
Eigenkorrelation des Spreizcodes für das Pilotsignal. Diese Variationen
in den Wellenformen sind Rauschkomponenten für die mobile Station 25 (Empfänger).
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Die
in 4 gezeigte mobile
Station 25 empfängt
die Signale der Pilotkanäle,
die von den Basisstationen 21 bis 24 in einem
solchen Zustand gesendet wurden, dass die Signale überlagert
sind. Folglich hat das Ausgangssignal des Entspreizers 8 der
Pilotkanal-Empfangseinheit 34 eine Formation, bei der die
vier in den 6A bis 6D gezeigten Wellenformen überlagert
sind. Es ist zu beachten, dass die in den 6A bis 6D gezeigten
Korrelationen nicht durch Multipfad-Fading oder Relais-Fading beeinträchtigt sind.
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Der
in 2 gezeigte Pfaddetektor 11 detektiert
die höchste
Spitze im Ausgangssignal des Entspreizers (die höchste Spitze in der Überlagerungskorrelations-Wellenform). Im Fall
der 4 ist die mobile
Station 25 innerhalb der Zelle 26 der Basisstation 21 gelegen.
Folglich ist die Ausbreitungsdistanz zwischen der Basisstation 2 und
der mobilen Station 25 kürzer als die Ausbreitungsdistanzen
von den Basisstationen 22, 23 und 24.
Daher hat der Pfad zwischen der Basisstation 21 und der
mobilen Station 25 den geringsten Ausbreitungsverlust.
Folglich entspricht die grösste
Spitze im entspreizten empfangen Signal, das vom Entspreizer 8 ausgegeben
wird, dem Korrelationspeak 201 des Pilotsignals der Basisstation 21,
die die Zelle 26 hat, in der die mobile Station 25 liegt.
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Die
Pilotsignale, die von den Basisstationen 21 bis 24 gesendet
werden, haben jeweilige inhärente
Zeit-Offsets. Folglich ist es der mobilen Station 25 möglich, durch
Detektieren des höchsten
Peaks der überlagerten
Korrelationswellenform, die Basisstation 21 von den anderen
Basisstationen 22 bis 24 zu unterscheiden und
die Zeitsteuerung der Spektrumspreizung zu detektieren. Der Pfaddetektor 11 informiert
die Entspreizer 9 und 10 der Nutzkanal-Empfangseinheit 35 bzgl.
der Zeitsteuerung des grössten Peaks 201.
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Die
Entspreizer 9 und 10 führen die Entspreizungsprozesse
hinsichtlich des empfangenen Signals vom zugewiesenen Nutzkanal
mit der Zeitsteuerung durch, die aus der Information des Pfaddetektors 11 resultiert.
Der RAKE-Kombinierer 12 führt eine RAKE-Kombinationprozess
(Pfaddiveritäts-Kombination)
hinsichtlich der Ausgangssignale der Entspreizer 9 und 10 unter
Verwendung von Information durch, die den Pilotkanal betrifft, wobei
die Information vom Pfaddetektor 11 geliefert wird. Die obige
Information umfasst Informationen betreffend die Zeitsteuerung,
Amplitude (Empfangsleistungspegel) und Phase des Pilotsignals. Der
Informationsdemodulator 13 demoduliert das Ausgangssignal
des RAKE-Kombinierers, um hierdurch die ursprüngliche Information (Daten)
zu erzeugen.
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Die
Pegelmesseinheit 14 misst das empfangene Signal des Nutzkanals
unter Verwendung des Ausgangssignals vom RAKE-Kombinierer 12 und steuert
die Sendeleistung der mobilen Station 25. Es sei anzumerken,
dass ein Sendebereich der mobilen Station gemäss Darstellung in 2 der Einfachheit halber
weggelassen wurde.
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Die
Handover-Steuereinrichtung 19 führt eine Steuerung aus, indem
sie das Ausgangssignal des Pfaddetektors 11 nutzt, so dass
die mobile Station 25 zum Bereich der Basisstation weitergereicht wird,
welche das Pilotsignal sendet, das mit dem grössten Peak bei der mobilen
Station 25 empfangen wurde.
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Jedoch
hat das mobile, konventionelle CDMA Nachrichtenübertragungssystem, das derart konfiguriert
ist, einen Nachteil dahingehend, dass zum Zeitpunkt des Empfangs
der Pilotsignale von den Basisstationen in Folge der Tatsache, dass alle Basisstationen
fortfahren, die Pilotsignale zu senden, kein gutes Signal-Rauschverhältnis erhältlich ist.
Die mobile Station 25 gemäss Darstellung empfängt das Pilotsignal
von der Basisstation 21, zu der die mobile Station 25 gehört, so dass
die Signale der Pilotkanäle,
die von den anderen Basisstationen 22, 23 und 24 gesendet
werden, als Rauschkomponenten dem Pilotkanal-Datensignal von der
Basisstation 21 überlagert
werden. Folglich hat die Pilotkanal-Empfangseinheit 34 kein
gutes Signal-/Rauschverhältnis.
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Die
Signale der von den Basisstationen 22 bis 24 gesendeten
Pilotkanäle
dienen als Interferenzsignale bzgl. des Signals vom Nutzkanal, das
von der Nutzkanal-Empfangseinheit 35,
der mobilen Station 25 verarbeitet wird. Dies bedeutet,
dass die mobile Station 25 stets die Signale von den Pilotkanälen empfängt, die
von den Basisstationen 22 bis 24 gesendet werden,
zu denen die mobile Station 25 nicht gehört, und
auf diese Weise stets eine Interferenz bzw. Störung durch die Basisstationen 22 bis 24 empfängt. Folglich
kann der gegebene Frequenzbereich nur eine reduzierte Anzahl von
Stationen (entsprechend einer Kanalkapazität) aufnehmen.
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Ein
weiteres Beispiel eines derartigen CDMA Nachrichtenübertragungssystemsist
in der US-A-5341397 offenbart.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist ein allgemeiner Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die obigen
Nachteile zu eliminieren.
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Ein
spezifischer Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin,
einen CDMA Sender und einen CDMA Empfänger vorzusehen, die ein mobiles
CDMA Nachrichtenübertragungssystem
realisieren können,
in welchem eine Störung
oder Interferenz durch Signale, die über Pilotkanäle von Basisstationen
gesendet werden, eliminiert ist und eine gesteigerte Kanalkapazität und ein
verbessertes Signal/Rauschverhältnis
erzielbar sind.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
solches mobiles CDMA Nachrichtenübertragungssystem
und ein mobiles CDMA Nachrichtenübertragungsverfahren
anzugeben, welches im System verwendet wird.
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Die
obigen Gegenstände
der Erfindung werden durch einen Sender erzielt, der in einem mobilen CDMA
Nachrichtenübertragungssystem
verwendet wird, aufweisend: eine Pilotkanal-Sendeeinheit, die intermittierend
ein Pilotsignal in einer Spreizspektrum-Formation sendet; und Nutzkanal-Sendeeinheiten,
die jeweils Datensignale in jeweiligen Nutzkanälen übertragen.
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Die
Sender bzw. Übertrager
können
so konfiguriert sein, dass die Pilotkanal-Sende- oder Übertragungseinheit umfasst:
einen Pilotkanal, Datengenerator, der Pilotdaten erzeugt; einen
ersten Modulator, der die Pilotdaten moduliert; einen zweiten Modulator,
der ein Spektrum modulierter Pilotdaten vom ersten Modulator spreizt,
um hierdurch das Pilotsignal zu erzeugen; und einen Zeitsteuerungs-Generator,
der ein Zeitsteuerungssignal erzeugt, das zumindest einem vom Pilotdatengenerator
und dem ersten und zweiten Modulator zugeführt, so dass das Pilotsignal
intermittierend übertragen
werden kann.
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Der Übertrager
kann so konfiguriert sein, dass das Pilotsignal eine kürzere Periode
als ein Intervall aufweist, zu dem das Pilotsignal intermittierend übertragen
wird.
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Die
obigen Gegenstände
der vorliegenden Erfindung werden auch durch eine Empfänger erzielt, der
in einem mobilen CDMA Nachrichtenübertragungssystem verwendet
wird, aufweisend: eine Pilotkanal-Empfangseinheit, die Pilotsignale
demoduliert, die jeweils intermittierend von Sendern in einer Spreizspektrum-Formation übertragen
werden, und aus den Pilotsignalen eine Zeitsteuerung für eine Nutzkanal-Demodulation
detektiert; und eine Nutzkanal-Empfangseinheit, die dazu konfiguriert
ist, Daten mit der Zeitsteuerung zu demodulieren, welche von der
Pilotkanal-Empfangseinheit detektiert worden ist.
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Der
Empfänger
kann so konfiguriert sein, dass die Pilotkanal-Empfangseinheit die
Zeitsteuerung für
die Nutzkanal-Demodulation dadurch detektiert, dass sie Spitzen
oder Peaks der Pilotsignale, die intermittierend gesendet werden,
vergleicht, wobei die Zeitsteuerung für die Nutzkanal-Demodulation
einem grössten
dieser Peaks enspricht.
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Der
Empfänger
kann so konfiguriert sein, dass er ferner eine Abschätzungseinheit
aufweist, die Pfadzustände
aus den intermittierend gesendeten Pilotsignalen abschätzt.
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Der
Empfänger
kann so konfiguriert sein, dass die Abschätzungseinheit die Nutzkanal-Empfangseinheit
mit Information versorgt, die für
die Nutzkanal-Demodulation erforderlich ist und auf einer abgeschätzten Schwundvariation
des zu demodulierenden Pfades basiert.
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Die
obigen Gegenstände
der vorliegenden Erfindung werden auch durch ein mobiles CDMA Nachrichtenübertragungssystem
erzielt, aufweisend Sender und Empfänger; wobei jeder der Sender
bzw. Übertrager
umfasst: eine Pilotkanal-Sendeeinheit, die
intermittierend ein Pilotsignal in einer Spreizspektrum-Formation überträgt; und
Nutzkanal-Sendeeinheiten, die jeweils Datensignale in jeweiligen
Nutzkanälen übertragen.
Jeder der Empfänger
umfasst: eine Pilotkanal-Empfangseinheit, die Pilotsignale, die jeweils
intermittierend in der Spreizspektrum-Formation von den Sendern übertragen
werden, demoduliert und aus den Pilotsignalen eine Zeitsteuerung
für eine
Nutzkanaldemodulation detektiert; und eine Nutzkanal-Empfangseinheit,
die Daten mit der Zeitsteuerung demoduliert, die von der Pilotkanal-Empfangseinheit
detektiert wurde.
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Das
mobile CDMA Nachrichtenübertragungssystem
kann so konfiguriert sein, dass die Übertrager oder Sender die Pilotsignale
mit zeitlichen Offsets intermittierend übertragen.
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Das
mobile CDMA Nachrichtenübertragungssystem
kann so konfiguriert sein, dass die Sender bzw. Empfänger die
Pilotsignale mit den Zeitoffsets so intermittierend übertragen,
dass die Pilotsignale eines nach dem anderen seriell übertragen
werden.
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Das
mobile CDMA Nachrichtenübertragungssystem
kann so konfiguriert sein, dass die Sender die Pilotsignale intermittierend
mit den Zeitoffsets derart übertragen,
dass nur eines der Pilotsignale zu jedem Zeitpunkt übertragen
wird.
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Das
mobile CDMA Nachrichtenübertragungssystem
kann so konfiguriert sein, dass die Sender intermittierend die Pilotsignale
mit den Zeitoffsets so übertragen, dass
eine Zeitperiode vorgesehen wird, während der keines der Pilotsignale übertragen wird.
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Die
obigen Gegenstände
der vorliegenden Erfindung werden auch durch ein mobiles CDMA Kommunikationsverfahren
oder Nachrichtenübertragungsverfahren
erzielt, umfassend die Schritte: a) Übertragen von Pilotsignalen
in einer Spreizspektrum-Formation an Sendeseiten; b) empfangseitiges Demodulieren
der jeweils übertragenen
Pilotsignale und c) Detektieren einer Zeitsteuerung für eine Nutzkanal-Demodulation
aus den Pilotsignalen auf der Empfangsseite.
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Das
mobile CDMA Kommunikationsverfahren kann so konfiguriert sein, dass
der Schritt a) den Schritt des intermittierenden Übertragens
der Pilotsignale mit zeitlichen Offsets umfasst.
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Das
mobile CDMA Kommunikationsverfahren kann so konfiguriert sein, dass
der Schritt a) die Pilotsignale mit den zeitlichen Offsets so intermittierend überträgt, dass
die Pilotsignale eines nach dem anderen seriell übertragen werden.
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Das
mobile CDMA Kommunikationsverfahren kann so konfiguriert sein, dass
der Schritt a) die Pilotsignale mit den zeitlichen Offsets derart
intermittierend überträgt, dass
nur eines der Pilotsignale zu irgendeinem Zeitpunkt übertragen
wird.
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Das
mobile CDMA Kommunikationsverfahren kann so konfiguriert sein, dass
der Schritt a; die Pilotsignale mit den zeitlichen Offsets so intermittierend überträgt, dass
eine Zeitperiode vorgesehen wird, während der keines der Pilotsignale übertragen ward.
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Kurzbeschreibungen der Zeichnungen
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Weitere
Gegenstände,
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der
folgenden detaillierten Beschreibung beim Lesen im Zusammenhang
mit den beiliegenden Zeichnungen offenbar, in denen:
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1 ein Blockschaltbild eines
Spreizspektrum-Kommunikationssenders ist, der in einem konventionellen
mobilen CDMA Nachrichtenübertragungssystem
verwendet wird;
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2 ein Blockschaltbild eines
Spreizspektrum-Kommunikationsempfängers ist, der im konventionellen
mobilen CDMA Nachrichtenübertragungssystem
verwendet wird;
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3 ein Diagramm ist, welches
Sendungen in einem Pilotkanal und Nutzkanälen im konventionellen System
zeigt;
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4 ein Diagramm einer Zellenanordnung ist;
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5 ein Diagramm ist, das
Sendungen von Pilotsignalen in den Zellen im konventionellen System
zeigt;
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6A, 6B, 6C und 6D Wellenform-Diagramme sind,
die Korrelationen zeigen, welche nach einem Entspreizungsprozess
im konventionellen System gewonnen werden;
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7 ein Blockschaltbild eines
Spreizspektrum-Kommunikationssenders ist, der in einem mobilen CDMA
Nachrichtenübertragungssystem
nach einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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8 ein Diagramm ist, welches
Sendungen in einem Pilotkanal und Nutzkanälen im System nach dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 ein Diagramm ist, das
Sendungen von Pilotsignalen in Zellen im System nach dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 ein Blockschaltbild eines
Spreizspektrum-Kommunikationsempfängers ist, der im System nach
dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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11A bis 11E Wellenform-Diagramme sind, die Korrelationen
zeigen, welche nach einem Entspreizungsprozess im System nach dem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gewonnen werden;
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12 ein Flussdiagramm einer
Funktionsweise des Spreizspektrum-Kommunikationsempfängers aus 10 ist;
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13 ein Blockschaltbild eines
Spreizspektrum-Kommunikationssenders nach einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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14 ein Blockschaltbild einer
Abschätzungseinheit,
die in 13 gezeigt ist,
für einen
Ausbreitungspfadzustand ist;
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15A, 15B und 15C Diagramme
von entspreizten Ausgangssignalen sind; und
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16 ein Diagramm ist, das
eine Funktionsweise der Ausbreitungspfadzustands-Abschätzungseinheit zeigt, die in 14 dargestellt ist.
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Detaillierte
Beschreibung
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7 ist ein Blockschaltbild
eines Spreizspektrum-Kommunikationssenders, der in einem mobilen
CDMA Nachrichtenübertragungssystem
nach einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In 7 sind Teile, die Teilen entsprechen,
die in den zuvor beschriebenen Figuren gezeigt sind, mit den selben
Bezugszeichen versehen.
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Der
in 7 gezeigte Sender
oder Übertrager
umfasst eine Pilotkanal-Sendeeinheit 40 und n Nutzkanal-Sendeeinheiten 411 , 412 ,..., 41n , die mit der ersten, zweiten,...,
und n-ten Mobilstation kommunizieren. Die Pilotkanal-Sendeeinheit 40 umfasst einen
Pilotübertragungs-Zeitsteuergenerator 50 zusätzlich zu
dem zuvor erwähnten
Pilotdatengenerator 1, dem Informationsmodulator 2 und
dem Spreizspektrum-Modulator 3. Der Pilotübertragungs-Zeitsteuergenerator 50 erzeugt
ein Pilotübertragungszeitsteuersignal,
welches dem Pilotdatengenerator 1, dem Informationsmodulator 2 und
Spreizspektrum-Modulator 3 zugeführt wird. Diesbezüglich unterscheidet
sich die Pilotkanal-Sendeeinheit 40 aus 7 von der in 1 gezeigten.
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Das
Pilotübertragungszeitsteuersignal
steuert den Pilotdatengenerator 1, den Informatiorsmodulator 2 und
den Spreizspektrum-Modulator 3, so dass das Pilotsignal
intermittierend gesendet wird. Dies wird weiter unten unter Bezugnahme
auf 9 erläutert.
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Die
Nutzkanal-Sendeeinheiten 411 bis 41n haben eine identische Struktur. Jede
der Nutzkanal-Sendeeinheiten 411 bis 41n umfasst einen Fehlerkorrektur-Codierer 51 und
eine Verschachtelungseinheit 52 zusätzlich zum Informationsmodulator 2 und dem
Spreizspektrum-Modulator 5. Die gesendeten Daten 4 werden
durch den Fehlerkorrektur-Codierer 51 einem Fehlerkorrektur-Codierprozess
unterzogen und dann durch die Verschachtelungseinheit 52 einem
Verschachtelungsprozess. Das Ausgangssignal der Verschachtelung
wird durch den Informationsmodulator 2 moduliert. Das Ausgangssignal
des Informationsmodulators 2 wird durch den Spreizspektrum-Modulator 5 dem
Spektrumspreizprozess unterzogen. Die durch die Pilotkanal-Sendeeinheit 40 und die
Nutzkanal-Sendeeinheit 411 bis 41n erzeugten und modulierten Signale
werden in einem Kombinierer 53 kombiniert. Der Fehlerkorrektur-Codierer 51 und
die Verschachtelungseinheit 52 werden auch in 1 verwendet, sind dort jedoch
der Einfachheit halber nicht dargestellt.
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Ein
so erzeugtes und kombiniertes Signal passiert einen Bandbegrenzer 54,
einen Frequenzumsetzer 55 und einen Leistungsverstärker 56 und wird über eine
Antenne 57 gesendet.
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8 ist eine Zeittabelle für die Funktionsweise
des in 7 gezeigten Senders.
Die Pilotkanal-Sendeeinheit 40 sendet intermittierend das
Pilotsignal mit einem Intervall ⊺. In der Periode, in der
das Pilotsignal gesendet wird, wird ein Zyklus des Spreizcodes für den Pilotkanal
abgeschlossen. Der Zyklus des Spreizcodes für das Pilotsignal ist kürzer als
das Sendeintervall ⊺ des
Pilotsignals. Die obige intermittierende Sendung des Pilotsignals
wird durch das vom Generator 50 erzeugte Pilotübertragungs-Zeitsteuersignal
gesteuert. Während
des Intervalls zwischen aufeinander folgenden Pilotsignalen werden nur
die Nutzkanalsignale übertragen.
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Haben
die Basisstationen 21 bis 24 aus 4 Sender, die gemäss Darstellung in 7 konfiguriert sind, senden
die Sender der Basisstationen 21 bis 24 jeweilige
Pilotsignale, wie in 9 gezeigt ist.
Die Basisstationen 21 bis 24 senden intermittierend
die Pilotsignale zu den Intervallen ⊺ und beginnen, sie mit unterschiedlichen
Zeittakten entsprechend der jeweiligen inhärenten zeitlichen Offsets zusenden,
so dass eine Mehrzahl von Basisstationen die jeweiligen Pilotsignale
nicht simultan senden.
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Im
in 9 gezeigten Fall
sind Abschnitte TS vorgesehen, in denen keine der Basisstationen die
jeweiligen Pilotsignale überträgt. Wenn
die Abschnitte TS grösser
eingestellt sind als die Verzögerung
des Multipfades, ist es möglich,
zu verhindern, dass eine Verzögerungswelle
des Pilotsignals, welches durch eine Basisstation gesendet wurde
und sich über
den Multipfad ausbreitete, mit dem Pilotsignal überlappt, das als nächstes durch
eine andere Basisstation gesendet wird. Falls die Distanzen zwischen
den Basisstationen kurz sind und kurze Verzögerungszeiten vorliegen wie
im Fall eines Funk LAN Systems, wird es nicht erforderlich sein,
die Zeitabschnitte TS vorzusehen.
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10 ist ein Blockschaltbild
eines Spreizspektrum-Kommunikationsempfängers, der im mobilen CDMA
Nachrichtenübertragungssystem
nach dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In 10 sind Teile, die Teilen entsprechen,
die in den zuvor beschriebenen Figuren dargestellt sind, mit den
selben Bezugszeichen versehen. Der in 10 gezeigte
Empfänger umfasst
eine Antenne 61, einen Verstärker 62, einen Frequenzumsetzer 63,
einen Bandbegrenzer 64, eine Pilotkanal-Empfangseinheit 44 und
eine Nutzkanal-Empfangseinheit 45.
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Die
Pilotkanal-Empfangseinheit 44 umfasst eine Empfangspegel-Messeinheit 18,
eine Handover-Steuereinrichtung 19 und einen Zeitsteuer-Regenerator 65.
Der Entspreizer 8 führt
den Entspreizungsprozess am empfangenen Signal unter Verwendung
des Spreizcodes für
den Pilotkanal durch. Der Pfaddetektor 11 detektiert die
Pfade des empfangenen Signal, die jeweilige Verzögerungszeiten aufweisen. Der
Zeitsteuer-Regenerator 65 regeneriert ein Zeitsteuersignal,
das den Beginn des Pilotsignal-Übertragungsintervalls ⊺ anzeigt,
indem er hierzu das Ausgangssignal des Pfaddetektors 11 verwendet.
Die Handover-Steuereinrichtung 19 führt einen Handover-Prozess
unter Verwendung des Ausgangssignals vom Pfaddetektor 11 und
des Zeitsteuersignals durch, das vom Zeitsteuer-Regenerator 65 regeneriert
worden ist. Die Empfangspegel-Messeinheit 18 misst den
Empfangsleistungspegel des detektierten Pfades mit der durch das
Zeitsteuersignal angezeigten Zeitsteuerung.
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Es
erfolgt nun eine weitere Beschreibung der Pilotkanal-Empfangseinheit 44 unter
Bezugnahme auf die 11A bis 11E.
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Der
Pfaddetektor 11 detektiert Spitzen (Peaks) der Pilotsignale
in Abschnitten A, B, C und D, die in 11E gezeigt
sind, wobei dies den Offset-Zeiten zwischen den Basisstationen 21, 22, 23 und 24 entspricht,
die in 4 gezeigt sind.
Der Pfaddetektor 11 detektiert Spitzen 201, 202, 203 und 204 in
den Abschnitten A, B, C und D und vergleicht sie miteinander, um
die grösste
Spitze unter ihnen zu selektieren. Im in 4 gezeigten Fall liegt die Mobilstation 25 am
dichtesten zur Basisstation 21 und die Spitze 201 ist
grösser
als die Spitze 202, 203 und 204. Die
in 10 gezeigte Nutzkanal-Empfangseinheit 55 arbeitet
auf der Grundlage der grössten
Spitze 201. Der Zeitsteuer-Regenerator 65 regeneriert das
Zeitsteuersignal aus der Zeitsteuerung der grössten Spitze 201.
Das Pilotsignal-Sendeintervall ⊺ jeder Basisstation ist bekannt.
Folglich ist es möglich, die
Sendezeit für
das nächste
Pilotsignal aus der Zeitsteuerung oder zeitlichen Lage der Spitze 201, die
von der Basisstation 21 gesendet wurde, abzuschätzen. Auf
diese Weise kann das Zeitsteuersignal reproduziert werden.
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Die
Handover-Steuereinrichtung 19 führt die Handover-Steuerung
durch, wenn der Pfaddetektor 11 die grösste Spitze von einer weiteren
Basisstation detektiert. Ansprechend auf das Zeitsteuersignal auf der
Grundlage der Zeitsteuerung der grössten Spitze einer weiteren
Basisstation wird die Handover-Steuerung ausgeführt. Die Empfangsleistung-Messeinheit 18 misst
den Empfangsleistungspegel der grössten Spitze und bestimmt so
einen Sendeleistungspegel der mobilen Station 25.
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Wieder
bezugnehmend auf 10,
umfasst die Nutzkanal-Empfangseinheit 45 die Entspreizer 9 und 10,
den RAKE-Kombinierer 12, den Informationsdemodulator 13,
eine Entschachtelungseinheit 66 und einen Fehlerkorrektur-Decoder 67.
Die Entschachtelungseinheit 66 führt eine Entschachtelungsfunktion
an dem demodulierten Signal vom Informationsdemodulator 13 durch.
Der Fehlerkorrektur-Decoder 67 führt eine Fehlerkorrektur und
einen Decodierungsprozess am Ausgangssignal der Entschachtelungseinheit 66 aus.
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12 ist ein Flussdiagramm
einer Funktionsweise des in 10 gezeigten
Spreizspektrum-Kommunikationsempfängers nach dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Im
Schritt S11 entspreizt der Entspreizer 8 das empfangene
Signal unter Verwendung des Spreizcodes vom Pilotkanal. Im S12 detektiert
der Pfaddetektor 11 die grösste Spitze (die die grösste Amplitude
aufweisende Spitze), wie vorab bereits beschrieben wurde. Zu diesem
Zeitpunkt werden über etwas
verzögerte
Pfade ausgebreitete Spitzen, die der grössten Spitze folgen, für den RAKE-Kombinierprozess
ebenfalls detektiert und die Zeitsteuerinformation, die diese Spitzen
betrifft, wird der Nutzkanal-Empfangskanal 45 zugeführt, wie
durch einen gebrochenen Pfeil in 12 angezeigt
ist. Im Schritt S13 regeneriert der Zeitsteuer-Regenerator 65 das Zeitsteuersignal,
wie oben beschrieben wurde. Im Schritt S14 misst die Empfangspegel-Messeinheit 18 die
Empfangleistungspegel der durch den Pfaddetektor 11 detektierten
Spitzen.
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Im
Schritt S15 detektiert der Pfaddetektor 11, dass die grösste Spitze
durch eine andere Basisstation als die gegenwärtig identifizierte Basisstation
gesendet worden ist. Daher wird die Handover-Steuerung im Schritt
S16 gestartet und der Zeitsteuerung-Regenerator 65 startet
die Regenerierung des Zeitsteuerungssignals auf der Grundlage der
im Schritt S15 detektierten Spitze in einem Schritt S17. In diesem
Schritt wird die Zeitsteuerinformation, die die im Schritt S15 detektierte
Spitze betrifft, der Nutzkanal-Empfangseinheit 45 zugeführt.
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Die
Entspreizer 9 und 10 der Nutzkanal-Empfangseinheit 45 entspreizen
das empfangene Signal durch die Spreizcodes mit einer Offset-Zeit im
Schritt S21. Bspw. entspreizt der Entspreizer 9 das empfangene
Signal mit einer Zeitsteuerung, bei der die grösste Spitze durch den Pfaddetektor 11 detektiert
wird, und der Entspreizer 10 entspreizt das empfangene
Signal mit einer Offset-Zeit entsprechend einer Verzögerungszeit
der zweitgrössten durch
den Pfaddetektor 11 detektierten Spitze. Im Schritt S22
kombiniert der RAKE-Kombinierer 12 die empfangenen entspreizten
Signale in einem RAKE-Kombinierprozess. Im Schritt S23 demoduliert der
Informationsdemodulator 13 das RAKE-Kombinationssignal.
Dann werden sukzessive der Entschachtelungsprozess und der Fehlerkorrektur-Codierprozess
ausgeführt.
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Gemäss dem ersten
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung können
die folgenden Vorteile erzielt werden. Das Ausgangssignal des Entspreizers 8 ist
von den in den 11A bis 11D gezeigten Signalen überlagert.
Bei der Zeitsteuerung beziehungsweise dem Zeitpunkt der Pilotsignalübertragung
der Basisstation 21, zu der die mobile Station 25 gehört, senden
die anderen Basisstationen 22, 23 und 24 keine
Pilotsignale. Daher werden zum Zeitpunkt der Pilotsignalübertragung
der Basisstation die Pilotsignale der Basisstationen 22, 23 und 24,
zu denen die Mobilstation 25 nicht gehört, nicht überlagert und es wird kein
Rauschen zum durch die Basisstation 21 übertragenen Pilotsignal hinzugefügt. Folglich wird
ein hohes Signal/Rauschverhältnis
erzielbar.
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Sämtliche
Basisstationen 21 bis 24 senden intermittierend
die Pilotsignale zu unterschiedlichen Zeitsteuerungspunkten. Daher
empfängt
die Funkkanalempfangseinheit 45 der Mobilstation 25 für eine kurze
Zeit im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem sämtliche
Basisstationen fortfahren, die Pilotsignale zu senden, Interferenzsignale.
Infolgedessen kann eine grössere
Anzahl von Stationen im selben Frequenzband untergebracht werden.
Mit anderen Worten kann die Kanalkapazität gesteigert werden.
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Der
Spreizcode, der eine Periode im Pilotsignal-Übertragungsintervall τ aufweist,
wird im Spreizspektrummodulator 3 gemäss Darstellung in 7 verwendet. Alternativ
ist es möglich,
einen Spreizcode zu verwenden, der eine Mehrzahl von Perioden im
Pilotsignal- Übertragungsintervall τ aufweist. Selbst
in diesem Fall können
die selben Effekte wie diejenigen, die erzielt werden, wenn der
Spreizcode eine Periode im Intervall τ aufweist, erzielt werden. Es
ist auch möglich,
einen Spreizcode zu verwenden, der eine längere Periode als das Pilotsignal- Übertragungsintervall τ hat. In
diesem Fall wird ein Teil des Spreizcodes im Pilotsignal-Übertragungsintervall τ gesendet.
Selbst in diesem Fall können
die selben Effekte wie diejenigen erzielt werden, die erzielt werden,
wenn der Spreizcode eine Periode im Intervall τ aufweist.
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In
der obigen Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung übertragen
die Basisstationen die Pilotsignale und die Mobilstationen empfangen
diese. Jedoch kann das Konzept des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung auch auf eine Struktur angewandt werden, in der die mobilen
Stationen Signale wie Pilotsignale senden und die Basisstationen
diese Signale empfangen.
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Die
obige Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung richtet sich auf die Verwendung von vier Zellen. Doch
können
die selben Effekte wie diejenigen, die im Fall von vier Zellen erzielt
werden, selbst dann erreicht werden, wenn eine andere Anzahl von
Zellen verwendet wird.
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Wenn
eine geringere Anzahl von Zellen vorgesehen wird, ist es möglich, eine
Anordnung zu realisieren, bei der, wenn eine Basisstation das Pilotsignal
sendet, die anderen Basisstationen die Pilotsignale nicht übertragen.
Falls eine grosse Anzahl von Zellen vorgesehen wird, kann es schwierig
sein, die obige Anordnung zu realisieren. In diesem Fall wird es
mehreren Basisstationen gestattet, simultan die Pilotsignale unter
einer Bedingung zu senden, bei der diese Basisstationen ausreichend
weit voneinander entfernt sind und die mobile Station, die dazwischen liegt,
ausreichend abgeschwächte
Pilotsignale von diesen infolge ausbreitungsbedingter Abschwächung empfängt.
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In
der obigen Beschreibung sind die Zeitabschnitte TS gemäss Darstellung
in 9 vorgesehen, wobei
in diesen Abschnitten keine der Basisstationen die Pilotsignale
senden. Jedoch werden die Zeitabschnitte TS vollständig oder
teilweise weggelassen.
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In
der oben dargelegten Beschreibung wird das Pilotübertragungs-Zeitsteuersignal
den Einheiten 1, 2 und 3 zugeführt, wie
in 7 gezeigt ist. Es ist
jedoch möglich,
die Struktur der 7 so
zu modifizieren, dass das Pilotübertragungs-Zeitsteuersignal
vor einer oder zweien der Einheiten 1, 2 und 3 zugeführt wird,
um hierdurch das Pilotsignal intermittierend zu übertragen.
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Es
wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung beschrieben.
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13 ist ein Blockschaltbild
eines Spreizspektrum-Kommunikationsempfängers nach dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In 13 sind
Teile, die Teilen entsprechen, welche in den zuvor beschriebenen
Figuren gezeigt sind, mit den selben Bezugszeichen versehen. Der
in 13 gezeigte Empfänger hat
eine Pilotkanal-Empfangseinheit 44A, in der eine Abschätzungseinheit 17 für einen
Ausbreitungspfadzustand vorgesehen ist. Die Abschätzungseinheit 17 für den Ausbreitungspfadzustand
schätzt
den Zustand des Ausbreitungspfades unter Verwendung der intermittierend
gesendeten Pilotsignale ab.
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14 zeigt einen Aufbau der
Abschätzungseinheit 17 für den Ausbreitungspfadzustand. Wie
in 14 dargestellt ist,
umfasst die Einheit 17 einen Schwundvariations-Messbereich 250 und
einen Schwundvariations-Abschät zungsbereich 251, der
ein Ausgangssignal des Schwundvariations-Messbereich 250 erhält.
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In
den gegenwärtigen
mobilen Kommunikationssystemen wird eine sich über einen Übertragungspfad ausbreitende
Funkwelle durch Multipath-Fading und Rayleigh-Fading beeinträchtigt.
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Die 15A bis 15C sind Beispiele der Entspreizungsausgangssignale.
In diesen Figuren sind die Signale gezeigt, die von der Basisstation 21 gesendet
werden, zu der die mobile Station 25 gehört. Ferner
werden Vektoren dazu verwendet, die Spitzenpunkte (Lagen) und Amplituden
der Korrelationswellenform anzuzeigen, die für den Demodulationsprozess
erforderlich ist. Eine Referenzzahl 101 zeigt eine orthogonale
Achse an und eine Referenzzahl 102 zeigt eine In-Phase Achse an. Ferne
zeigt eine Referenzzahl 103 eine Zeitachse an.
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15A zeigt das entspreizte
Ausgangssignal, das keiner Schwundvariation oder keine Fading-Variation
unterzogen ist. Ein Vektor 104 zeigt die Amplitude und
Phase jedes Peaks beziehungsweise jeder Spitze 201, die
in 11A gezeigt ist. 15B zeigt das entspreizte
Ausgangssignal, das durch Rayleigh-Fading beeinträchtigt ist, so dass die Amplitude
und Phase eine Vektors 105 mit der Zeit variiert werden.
Die Amplitude und Phase des Vektors 105 werden infolge
des Zustandes des Ausbreitungspfades variiert. 15C zeigt das entspreizte Ausgangssignal,
das durch Zwei-Wellen-Multipath-Fading beeinträchtigt worden ist. Eine Referenzzahl 106 zeigt
eine vorlaufende Welle und eine Bezugszahl 107 zeigt eine
verzögerte
Welle an. Die Amplituden und Phasen beider Wellen 106 und 107 sind
variiert.
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Das
durch die Basisstation 21 übertragene Pilotsignal besteht
aus bekannten Daten. Folglich ist auch die entspreizte Ausgangswelle
in Form des Pilotsignals, das durch die Basisstation 21 ohne
Beeinträchtigung
durch jedwedes Fading ( 15A) übertragen
worden ist, der Mobilstation 25 ebenfalls bekannt. Folglich
ist es möglich,
in der Mobilstation 25 Variationen (15B und 15C)
in der Amplitude und Phase des Pilotsignals abzuschätzen, welches
während
seiner Ausbreitung durch Fading beeinträchtigt worden ist, sowie auch
die Differenz zwischen der voreilenden Welle und der verzögerten Welle,
indem die entspreizte Aus gangswellenform, die nicht durch Fading
beeinträchtigt,
und die entspreizte Ausgangswellenform, die durch Fading beeinträchtigt ist,
verglichen werden.
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Wie
zuvor beschrieben wurde, wird das Pilotsignal intermittierend durch
jede der Basisstationen mit Zeit-Offsets übertragen. Folglich entsprechen
die Grösse
der Änderungen
in der Amplitude und Phase des Pilotsignals, hervorgerufen durch
Fading und gemessen durch den Schwundvariations-Messbereich 250 aus 14, Daten, die durch Abtasten
des Pilotsignals bei Intervallen τ gewonnen
werden. Folglich interpoliert der Schwundvariations-Abschätzungsbereich 251 die
abgetasteten ausgegebenen Daten des Schwundvariations-Messbereichs 250 und
schätzt so
Schwundvariationen in jedem Pilotsignal-Übertragungsintervall bezüglich derselben
Basisstation ab.
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16 zeigt abgeschätzte Ergebnisse,
die von dem Schwundabschätzungsbereich 251 ausgegeben
werden. Der Schwundabschätzungsbereich 251 gibt
eine abgeschätzte
Schwundvariation 108 der voreilenden Welle oder vorlaufenden
Welle und eine abgeschätzte
Schwundvariation 109 der verzögerten Welle aus. Diese abgeschätzten Variationen 108 und 109 werden
dazu verwendet, die Zeitpunkte oder Zeitsteuerungen zu ermitteln,
mit denen die Entspreizer 9 und 10 beginnen, das
empfangene Signal zu entspreizen, so wie Wichtungskoeffizienten für den RAKE-Kombinationsprozess
zu bestimmen, der durch den RAKE-Kombinierer 12 ausgeführt wird.
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Im
zuvor erwähnten
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird die RAKE-Kombinierung durch Verwendung
von Information betreffend die Phase, Amplitude und Zeitsteuerung
des Pilotsignals ausgeführt,
das intermittierend übertragen
wird. Folglich wird die RAKE-Kombination während der Zeit ausgeführt, wenn
das Pilotsignal nicht empfangen wird, und die RAKE-Kombination verwendet
die Information, die gewonnen wird, wenn das Pilotsignal tatsächlich empfangen
wird. Andererseits werden gemäss
dem zweiten Ausführungsbeispiel Änderungen
im entspreizten Ausgangssignal während
der Zeit, wenn das Pilotsignal nicht empfangen wird, wie oben beschrieben
abgeschätzt.
Daher verwendet die RAKE-Kombination im zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung die abgeschätzten Ergebnisse 108 und 109 und
das empfangene Signal des Nutzkanals. Folglich kann die Leistungsfähigkeit
des Empfängers
nach dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung weiter verbessert werden.
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Die
Empfangsleistungs-Messeinheit 18 aus 13 kann den Empfangsleistungspegel unter
Berücksichtigung
eines Schwundeinflusses bestimmen. Folglich kann die Übertragungsleistung
präziser
bestimmt werden. Die Handover-Steuereinrichtung 19 verwendet
auch die Variationen infolge des Schwundes beziehungsweise Fadings
und kann den Take-Over-Prozess präziser ausführen.