DE69731914T2

DE69731914T2 - CDMA Nachrichtenübertragungsverfahren und Gruppenspreizmodulator

Info

Publication number: DE69731914T2
Application number: DE1997631914
Authority: DE
Inventors: Fumiyuki Yokohama-shi ADACHI
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1997-06-11
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2017-06-12
Also published as: CN1123999C; KR100254638B1; KR19980079272A; DE69731914T3; EP0814581B2; DE69731914D1; EP0814581A3; CN1180563C; JPH10290211A; CA2208085C; CA2208085A1; CN1171675A; EP0814581B1; CN1394024A; US6084884A; JP3409628B2; EP0814581A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein CDMA-(Codemultiplex-) Kommunikationsverfahren und einen Gruppenspreizungsmodulator, der bei dem Verfahren anwendbar ist.
Herkömmlicherweise werden im CDMA-Kommunikationssystem Spreizsequenzen gleicher Länge verwendet. Diese Spreizsequenzen sind zueinander orthogonal, wenn eine Vielzahl von Benutzern gleichzeitig über Vorwärtsverbindungen (von einer Basisstation zu Mobilstationen) kommuniziert. Der Grund dafür besteht darin, dass alle gleichzeitigen Benutzer sich das gleiche Frequenzband in CDMA teilen, und somit muss die Interferenz zwischen den Benutzern somit minimiert werden.
Die Anwendung dieses Verfahrens verursacht allerdings ein Problem dahingehend, dass die Übertragungsraten für alle simultanen Benutzer gleich werden. Werden beispielsweise Spreizsequenzen mit einer Periode von 1024 Chips bei einer Bandbreite von ungefähr 1 MHz verwendet, beträgt die Übertragungsrate spitzenmäßig 9,6 kbps. Die Spitzenübertragungsrate variiert allerdings im Allgemeinen entsprechend den Übertragungstypen: Obwohl beispielsweise Sprachübertragungen lediglich um 8 kbps erfordern, erfordern Bildübertragungen zumindest 64 kbps und Modemdatenübertragungen erfordern 28,8 kbps. In einer derartigen Umgebung hat eine Vielzahl gleichzeitiger Benutzer herkömmlicherweise unter Verwendung von Spreizsequenzen mit verschiedenen Perioden kommuniziert, die zueinander nicht orthogonal sind. Dies stellt ein Problem derart dar, dass eine Interferenz zwischen den gleichzeitigen Benutzern sich erhöht, wenn im gleichen Frequenzband mit unterschiedlicher Übertragungsrate kommuniziert wird, woraus sich eine Verschlechterung der Übertragungsqualität ergibt.
Die WO-A-95/03652 offenbart ein gleichzeitiges Multibenutzerkommunikationsverfahren, bei dem jedem Benutzerkanal als Spreizungscode eine eindeutige orthogonale Walsh-Sequenz einer durch die Kanaldatenrate bestimmten Länge zugeordnet ist. Im Fall von Sprachkanälen wird der digitale Symbolstrom für jedes Sprachsignal mit seiner zugewiesenen Walsh-Sequenz multipliziert. Die Länge der zugewiesenen Walsh-Sequenz kann sich während des Fortdauerns eines Rufs ändern, um die Auslastung zu verbessern.
Der Artikel von McTiffin et al, „Mobile Access to an ATM Network using a CDMA Air Interface", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Juni 1994, Band 12, Nr. 5, New York, US, Seiten 900–908 offenbart ein integriertes Systemkonzept, das eine asynchrone Transfermodus (Asynchronus Transfer Mode, ATM)-Übertragung in einem CDMA-System verwendet, bei dem die Bitrate variabel ist. In der Downlink-Richtung wird ein variabler Spreizungsfaktor verwendet, wobei die Bitraten Vielfache einer minimalen Grundbitrate zum Erreichen einer Code-Orthogonalität sind. In der Uplink-Richtung wird ein variabler Spreizungsfaktor verwendet, aber es kann keine Code-Orthogonalität erreicht werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein CDMA-Kommunikationsverfahren auszubilden, das die Erzeugung und Auswahl von Spreizsequenzen zum Implementieren von Multiraten-CDMA-Kommunikationen ohne Interferenz erzielen kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Ausbildung eines Gruppenspreizungsmodulators, der für die Spreizungsmodulation unter Verwendung der so erzeugten Spreizsequenzen geeignet ist.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein CDMA-Kommunikationsverfahren zum Spreizen modulierter Übertragungsdaten unter Verwendung einer aus einem der Reihenvektoren von 2^N × 2^N-dimensionalen Matrizen ausgewählten Spreizsequenz ausgebildet, wobei N eine ganze Zahl größer als Null ist, die aus einer in der Dimension kleineren Matrix mit einer vorbestimmten Regel erzeugt werden, wobei die Matrizen jeweils zueinander orthogonale Reihenvektoren enthalten, wobei die Übertragungsdaten in dem CDMA-Kommunikationsverfahren eine Vielzahl von Daten mit unterschiedlichen Spitzenübertragungsraten enthalten, und wobei das Verfahren den Schritt umfasst:
Einteilen der Übertragungsdaten in eine Vielzahl von Gruppen beruhend auf der Spitzenrate der Übertragungsraten,
gekennzeichnet durch die Schritte der Auswahl eines von 2^Q Reihenvektoren in einer Matrix mit der maximalen Dimension 2^N × 2^N als Spreizsequenz bei Übertragungsdaten mit einer Spitzenrate von 2^Q-Mal der niedrigsten Spitzenrate, wobei die 2^Q Reihenvektoren aus einem der Reihenvektoren in der 2^N-Q × 2^N-Q-Matrix erzeugt werden, wobei Q eine ganze Zahl kleiner oder gleich N ist, so dass die anderen 2^Q-1 Reihenvektoren nicht ausgewählt werden, so lange die Spreizsequenz verwendet wird.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines Sendeendes eines CDMA-Übertragungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine Darstellung einer Erzeugungsregel von Spreizsequenzen gemäß einem Vergleichsbeispiel der Erfindung,
3 eine Darstellung einer hierarchischen Struktur der Spreizsequenzen eines Vergleichsbeispiels,
4 ein Blockschaltbild eines Empfangsendes des CDMA-Übertragungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
5 eine Darstellung einer Funkübertragungsdatensequenz einer Basisstation und einer Mobilstation,
6 ein Schaltbild eines Basismodulatorelements, das bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung angewendet wird,
7 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels 1 eines Gruppenspreizmodulators gemäß der Erfindung, der Daten von 2^N Kanälen spreizt,
8 einen Signalverlauf von Spreizsignalen, die in Basismodulatorelemente jeweiliger Schichten eingegeben werden,
9 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles 2 eines Gruppenspreizmodulators gemäß der Erfindung, der Daten von Kanälen verschiedener Übertragungsraten spreizt,
10 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels 3 eines Gruppenspreizmodulators gemäß der Erfindung, der Daten von 2^N Kanälen spreizt,
11 ein Blockschaltbild eines anderen Sendeendes des CDMA-Übertragungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
12 eine Darstellung einer anderen Erzeugungsregel von Spreizsequenzen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
13 eine Darstellung zeitlicher Beziehungen zwischen Spreizungscodesequenzen niedriger Rate.
Ausführungsbeispiel 1
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Sendeendes, und die 2 und 3 zeigen schematische Darstellungen einer Erzeugungs- und Zuweisungsregel von Spreizsequenzen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie es in 1 gezeigt ist, werden gesendete Daten von Benutzern jeweils durch Datenmodulatoren 1 in modulierte Schmalbandsignale moduliert. Die modulierten Schmalbandsignale werden jeweils einer Spreizungsmodulation in Breitbandsignale unter Verwendung von Kurzzeitspreizsequenzen bzw. Spreizsequenzen mit kurzer Periode unterzogen, die durch einen Kurzzeitspreizsequenzgenerator 2 wie nachstehend beschrieben ausgewählt werden, worauf eine Addition durch einen Addierer 3 und eine Spreizung unter Verwendung einer Langzeitspreizsequenz bzw. Spreizsequenz mit langer Periode folgen, woraufhin sie als Breitbandspreizsignal ausgegeben werden. Dabei wird die Spreizsequenz langer Periode, deren Periode länger als die der Spreizsequenzen mit kurzer Periode ist, durch einen Langzeitspreizsequenzgenerator 4 erzeugt. Eine Steuereinrichtung 5 steuert die Datenmodulatoren 1, den Kurzzeitspreizsequenzgenerator 2 und den Langzeitspreizsequenzgenerator 4.
Die Spreizsequenzen werden mit einer vorbestimmten Regel wie in 2 gezeigt erzeugt, die ein Vergleichsbeispiel darstellt. In 2 besteht die Matrix C₂ aus C₂(1) = (1,1) und C₂(2) = (1,0). In 2 bezeichnen C ₂(1) und C ₂(2) C ₂(1) = (0,0) und C ₂(2) = (0,1), wobei 1 und 0 gegenüber C₂(1) und C₂(2) vertauscht sind. Auf diese Weise werden Matrizen C_2n wie in 2 gezeigt definiert. Die Reihenvektoren der bei diesem Beispiel erzeugten Matrizen werden zu Walsh-Funktionen.
Diese sind in 3 in der Form einer Mehrschichtstruktur beschrieben. An Symbole C angefügte Indizes stellen die Dimension der Matrizen dar. Es ist ein Beispiel gezeigt, bei dem die maximale Dimension 64 ist. Dies gibt an, dass die Periode der Spreizsequenz kurzer Periode 64 Chips ist. Bei der Spitzenübertragungsrate auf der untersten Schicht wird einer der 64 Reihenvektoren {C₆₄(1), ..., C₆₄(64)} als Spreizsequenz zugewiesen. Es wird angenommen, dass die Spitzenübertragungsrate der untersten Schicht 9,6 kbps beträgt. Bei ihrer doppelten Rate wird dann einer der 32 Reihenvektoren {C₃₂(1), ..., C₃₂(32)} ausgewählt. Ist die Spitzenrate 2^Q davon, wird einer der 2^(6-Q) Reihenvektoren {C₂ ^6-Q(1), ..., C₂ ^6-Q(2^6-Q)} als Spreizsequenz zugewiesen. Die den einzelnen Schichten entsprechenden Werte Q sind rechts in 3 dargestellt.
Beispielsweise wird angenommen, dass Q = 2 ist und eine Sequenz C₁₆(1) verwendet wird. Die Reihenvektoren (die nun als Sequenzen bezeichnet werden) {C₃₂(1), C₃₂(2)} und {C₆₄(1), C₆₄(2), C₆₄(3), C₆₄(4)}, deren Rang niedriger als die Sequenz C₁₆(1) ist, enthalten die Sequenz C₁₆(1) bzw. ihre invertierte Sequenz C ₁₆(1), wobei das Zeichen " " eine Invertierung bedeutet. Werden also die Sequenzen {C₃₂(1), C₃₂(2)} bzw. {C₆₄(1), C₆₄(2), C₆₄(3), C₆₄(4)}, deren Rang niedriger als die Sequenz C₁₆(1) ist, bereits verwendet, kann C₁₆(1) nicht als Spreizsequenz für eine Übertragung mit einer Spitzenrate von 2²-Mal der niedrigsten Übertragungsrate zugewiesen werden. D. h., die Spreizsequenz wird ausgewählt und wird für verschiedene Spitzenübertragungsraten derart verwendet, dass keine Sequenzen verwendet werden, die aus der auszuwählenden Sequenz erzeugt werden, und deren Rang niedriger ist und die dieser entsprechen. Somit können die Spreizsequenzen aller gleichzeitiger Benutzer bei allen Übertragungsraten orthogonal gemacht werden, wie es aus der Erzeugungsregel der Spreizsequenzen ersichtlich ist.
4 zeigt ein Blockschaltbild eines Empfangsendes gemäß der Erfindung. Ein empfangenes Signal wird unter Verwendung einer Spreizsequenz langer Periode entspreizt, die durch einen Langzeitspreizsequenzgenerator 11 ausgewählt ist, weiter unter Verwendung einer Spreizsequenz kurzer Periode entspreizt, die durch einen Kurzzeitspreizsequenzgenerator 12 ausgewählt ist, läuft durch ein Integrier- und Ausgabefilter 13, und wird einer Datenentscheidung durch eine Datenentscheidungsschaltung 14 unterzogen, um als empfangene Daten ausgegeben zu werden. Eine Steuereinrichtung 15 führt dem Langzeitspreizsequenzgenerator 11 und dem Kurzzeitspreizsequenzgenerator 12 zur Auswahl der Spreizsequenzen erforderliche Daten zu, führt einem Frequenzteiler 16 den Ausgang eines Taktgenerators 17 zu, und versorgt das Integrier- und Ausgabefilter 13 mit der Integrier- und Ausgabezeitsteuerung.
Nachstehend wird ein Entspreizungsverfahren am Empfangsende für einen Fall beschrieben, dass die Spreizsequenz für die Datenübertragungsrate mit einer spitze von 2^Q-Mal der niedrigsten Spitzenrate aus den 2^Q Reihenvektoren in der Matrix mit der maximalen Dimension 2^N × 2^N ausgewählt wird, die aus einem der Reihenvektoren in der 2^N-Q × 2^N-Q-Matrix erzeugt werden.
Das Entspreizungsverfahren am Empfangsende wird anhand eines Beispiels beschrieben, bei dem die Spitzendatenübertragungsrate 2^Q = 4 Mal (Q = 2) der niedrigsten Spitzenrate beträgt. In diesem Fall verwendet das Sendeende nicht C₁₆(1), sondern wählt beispielsweise C₆₄(2) aus den Sequenzen {C₆₄(1), C₆₄(2), C₆₄(3), C₆₄(4)} in der Matrix mit maximaler Dimension aus, die die Sequenz C₁₆(1) als ihre Untersequenz enthalten. Obwohl die Periode der Sequenz 64 Chips beträgt, beträgt die Anzahl der Chips pro Bit der gesendeten Daten demnach 16. In diesem Fall kann keine der Sequenzen {C₆₄(1), C₆₄(3), C₆₄(4)} für andere Benutzer verwendet werden. Das Empfangsende entspreizt unter Verwendung der Spreizsequenz C₆₄(2) und entscheidet über die empfangenen Daten in jedem 16-Chips-Intervall. Über die gesendeten Daten wird korrekt entschieden, da die Sequenz C₆₄(2) aus der Sequenz C₁₆(1) und ihrer invertierten Sequenz C₁₆(1) besteht, die in regelmäßiger Reigenfolge in jedem 16-Chipintervall angeordnet sind. So können die Spreizsequenzen bei beliebigen gewünschten Übertragungsraten verwendet werden, als ob sie die Spreizsequenzen für die niedrigste Übertragungsrate wären. Beim Auswählen der Spreizsequenz besteht allerdings eine Sperrung für andere Benutzer für die Verwendung einer der Spreizsequenzen der untersten Schicht in {C₆₄}, die zu der Sequenz (d. h. C₁₆(1) in diesem Fall) gehören, die beim Zurückverfolgen der Codebaumstruktur in 3 von C₆₄(2) bis zur zweiten Schicht (Q = 2) erreicht wird.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Erzeugung von Leerzeiten in der Übertragungszeit entsprechend der Übertragungsrate beschrieben, wenn die Datenübertragungsrate unter 2^Q-Mal der niedrigsten Spitzenrate während der CDMA-Kommunikationen fällt. Als Beispiel veranschaulicht 5 eine Funkübertragungsdatensequenz einer Basisstation und einer Mobilstation. Die gesendeten Daten werden zu jedem festen Intervall (eine Rahmenzeit) unterteilt, in Rahmendaten mit einer Rate von R bit/s umgesetzt, die der Spitze der Datenübertragungsrate ungeachtet der aktuellen Datenübertragungsrate entspricht, und mit der Spreizsequenz multipliziert (d. h. gespreizt). Hier ist R gleich 2^Q-Mal der niedrigsten Spitzenrate, wobei Q eine ganze Zahl kleiner oder gleich N ist. Ist die aktuelle Übertragungsrate R × C, wobei C kleiner oder gleich eins ist, wird die Anzahl der gesendeten Daten in dem Rahmen demnach C-Mal der der Spitzenrate. C wird daher als Übertragungszeitverhältnis bezeichnet. Eine derartige Anpassung des Übertragungszeitverhältnisses macht es möglich, dass die Funkübertragungsrate (bei der Spitzenrate R) selbst dann konstant bleibt, wenn sich die Datenübertragungsrate während der Kommunikation ändert.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Zuweisen einer Spreizsequenz im Fall Q = 2 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Unter Berücksichtigung, dass die Spitze der Datenübertragungsrate 2^Q= 4-Mal der niedrigsten Spitzenrate ist, wird angenommen, dass die Spreizsequenz C₁₆(1) zugewiesen wird. Ändert sich die Datenübertragungsrate im Verlauf der Kommunikation, wird über die gesendeten Daten alle 16 Chips am Empfangsende ohne Änderung der Spreizsequenz entschieden. Wurde also einmal die Spitze der Datenübertragungsrate bestimmt, wird die gleiche Spreizsequenz trotz der Änderung der Datenübertragungsrate während der Kommunikation kontinuierlich verwendet, wobei es in diesem Fall vorkommen kann, dass das Übertragungszeitverhältnis null erreicht.
Fällt die Datenübertragungsrate, ist angesichts dessen eine Neuzuweisung einer Spreizsequenz einer niedrigeren Schicht als Reaktion darauf möglich. Fällt die Datenübertragungsrate in den Bereich von 2^P-1-Mal der niedrigsten Spitzenrate, wobei P eine beliebige ganze Zahl kleiner oder gleich Q ist, beträgt das Übertragungszeitverhältnis C zumindest 50%. Nachstehend wird ein Verfahren zur Zuweisung der Spreizsequenz für Q = 2 beschrieben. Es wird angenommen, dass die Sequenz C₁₆(1) wie in 3 gezeigt am Anfang zugewiesen ist. Fällt die Übertragungsrate unter ½-Mal der Spitze während der Kommunikation, wird eine der Spreizsequenzen {C₃₂(1), C₃₂(2)} neu zugewiesen, die zu der Schicht gehört, die der C₁₆(1)-Schicht folgt. Fällt die Übertragungsrate unter ¼, wird eine der Spreizsequenzen {C₆₄(1), C₆₄(2), C₆₄(3), C₆₄(4)} neu zugewiesen, die zu der zweitunteren Schicht gehört.
Andererseits wird beim Zuweisen der Spreizsequenz eine der Spreizsequenzen {C₆₄(1), C₆₄(2), C₆₄(3), C₆₄(4)} in der untersten Schicht von Beginn an zugewiesen. Selbst wenn sich die Übertragungsrate während der Kommunikation ändert, wird die Spreizsequenz in diesem Fall nicht geändert, wenn sie nicht unter ½-Mal der Spitzenrate fällt (was Q = 2 entspricht), um so die Übertragung durch Anpassung des Übertragungszeitverhältnisses fortzuführen, woraus sich Lücken in der Übertragungszeit ergeben. Werden die empfangenen Daten unter Verwendung dieser Sequenz entspreizt, ändert das Empfangsende die Entscheidungsperiode der gesendeten Daten derart, dass sie über die gesendeten Daten in jedem 32-Chip-Intervall entscheidet, wenn die Übertragungsrate unter ½ der Spitze fällt, und in jedem 64-Chip-Intervall entscheidet, wenn die Übertragungsrate unter ¼ der Spitze fällt.
Nachstehend wird ein Aufbau eines Gruppenspreizmodulators beschrieben, der mit dem vorstehend beschriebenen Spreizungscodeerzeugungsverfahren mit der Baumstruktur eins zu eins übereinstimmt.
6 zeigt ein Basismodulatorelement mit drei Eingängen und einem einzelnen Ausgang als Basiskomponente des Gruppenspreizungsmodulators. Gemäß 6 weist das Basismodulatorelement seine zwei Eingangsanschlüsse 61 und 62, in die Modulationssignale eingegeben werden, und seinen Eingangsanschluss 63 auf, in den ein Spreizsignal eingegeben wird, wobei eines der zwei Modulationssignale (d. h., das dem Anschluss 62 zugeführte Signal) mit dem Spreizsignal durch einen Multiplizierer 65 multipliziert wird. Das dem Anschluss 61 zugeführte Modulationssignal wird zu dem Ausgangssignal des Multiplizierers 65 durch einen Addierer 64 addiert, und die resultierende Summe wird aus einem Ausgangsanschluss 66 ausgegeben.
7 zeigt den Gruppenspreizungsmodulator, der aus hierarchisch verbundenen, N-Schicht- Basismodulatorelementen 60 wie in 6 gezeigt zusammengesetzt ist. In der Anordnung in 7 ist die Anzahl von Kanälen die N-te Potenz von zwei.
Die Primärschicht des Gruppenmodulators wie in 7 gezeigt enthält 2^(N-1) Elemente, und die Anzahl der Elemente halbiert sich mit dem Anstieg von Schicht zu Schicht. Die in die jeweiligen Schichten eingegebenen rechteckigen Spreizsignale stellen ein periodisches Rechtecksignal dar, und ihre Frequenzen verdoppeln sich mit dem Anstieg von Schicht zu Schicht, so dass die Frequenz der primären Schicht 1/2^N der Taktfrequenz fc beträgt, und die der sekundären Schicht fc/2^(N-1) beträgt, wobei die Taktfrequenz fc gleich der Chiprate ist. Die Frequenz des in die höchste Schicht (die N-te Schicht) eingegebenen Spreizsignals beträgt fc/2. 8 veranschaulicht die Beziehungen zwischen den periodischen Rechtecksignalen der jeweiligen Schichten.
Der in 7 gezeigte Aufbau kann die Modulation erreichen, wenn die Datenrate der gesamten Kanäle gleich ist. In diesem Fall ist das Verhältnis der Rate der Spreizsequenz (Chiprate fc) zur Modulationsrate des Schmalbandmodulationssignals (Symbolrate) 2^N. Ist die Chiprate beispielsweise fc = 4,096 Mcps und N = 6, wird die Symbolrate 4,096 Mcps/64 = 64 k Symbole/sek, und die Anzahl der Kanäle beträgt 2^N = 64 Kanäle.
Ausführungsbeispiel 2
9 zeigt einen Aufbau eines Modulators, der eine Multiratenmodulation unter Verwendung der Spreizsequenzen der in 3 gezeigten Baumstruktur implementieren kann.
Der in 9 gezeigte Modulator hat neben dem in 7 gezeigten Aufbau eine Struktur, die eine direkte Eingabe der Schmalbandmodulationssignale in die Eingangsanschlüsse oberer Schichten ermöglicht. Dazu ist jeder der zwei Eingänge des Basismodulatorelements mit einem Schalter zum Schalten der Eingänge versehen. Beispielsweise kann ein Modulationssignal eines Kanals mit zweimal der Symbolrate direkt in einen der zwei Eingänge des Elements auf der sekundären Schicht eingegeben werden, der diesen Kanal enthält. Gleichermaßen kann ein Modulationssignal eines Kanals von viermal der Symbolrate direkt in einen der zwei Eingangsanschlüsse des Elements auf der dritten Schicht eingegeben werden, wobei der eine der zwei Eingangsanschlüsse diesen Kanal enthält, und ein Modulationssignal eines Kanals von 2^p-Mal der Symbolrate kann direkt in einen der zwei Eingangsanschlüsse des Elements auf der Schicht (p + 1) eingegeben werden, wobei der eine der zwei Eingangsanschlüsse diesen Kanal enthält.
Dieses Modulationsverfahren hat eine strenge eins zu eins Entsprechung mit der Erzeugungsregel der Spreizungscodesequenzen der in 3 gezeigten Baumstruktur.
Ausführungsbeispiel 3
10 zeigt einen Gruppenmodulator, der unter Verwendung einer geringeren Anzahl an Basismodulatorelementen als in 7 aufgebaut ist. Gemäß 7 sind die Basismodulatorelemente hierarchisch in R Schichten verbunden, wobei R kleiner als N ist, und das Ausgangssignal des obersten Elements wird mit einer orthogonalen Codesequenz mit einer Periode von 2^(N-R) Chipintervallen multipliziert, wodurch eine Gruppenmodulatoreinheit gebildet wird. Auf der letzten Schicht werden die Ausgangssignale der 2^(N-R) Gruppenmodulatoreinheiten aufsummiert. Der Aufbau in 10 zeigt den Fall N = 6 und R = 3.
Gemäß dem in 10 gezeigten Aufbau sind die Elemente hierarchisch in R Schichten (R < N) anstelle in N Schichten wie in 7 gezeigt verbunden, und das Ausgangssignal des obersten Elements wird mit einer orthogonalen Spreizungscodesequenz mit einer Periode von 2^(N-R) Chipintervallen durch einen Multiplizierer 103 multipliziert. Die insgesamt 2^(N-R) derart gebildeten Gruppenmodulatoreinheiten 102 werden derart verwendet, dass ihre Ausgangssignale durch den Addierer 101 aufsummiert werden, wodurch ein Spreizsignal erzeugt wird, das durch die Spreizungsmodulation der 2^N Kanäle erhalten wird.
Diese Anordnung, die eine Vielzahl von Gruppenmodulatoreinheiten 102 mit einer kleineren Anzahl an Kanälen parallel verbindet, ermöglicht die Erweiterung auf einen Gruppenspreizungsmodulator mit einer größeren Anzahl an Kanälen.
Ferner kann die in 10 gezeigte Konfiguration in einen Modulator geändert werden, der die Multiratenmodulation entsprechend der in 3 gezeigten Baumstruktur erzielen kann. Dazu ist es erforderlich, jedes Basismodulatorelement in den oberen Schichten mit einem Schalter zu versehen, damit die Schmalbandsignale direkt in ihre Eingangsanschlüsse wie in 9 gezeigt eingegeben werden können. Dadurch kann ein Modulator gebildet werden, der die Modulation unter Verwendung der Spreizungscodes in der Baumstruktur entsprechend den Multiraten erzielen kann.
Ausführungsbeispiel 4
11 zeigt einen weiteren Aufbau eines 2^R-Kanalgruppenmodulators der dem in den gestrichelten Linien in 10 gezeigten entspricht. Gemäß 11 werden die Benutzerdaten von 2^R Kanälen jeweils in Datenmodulatoren 112 zum Erhalten von modulierten Schmalbandsignalen eingegeben. Die modulierten 2^R-Datensignalausgänge aus den Datenmodulatoren 112 werden mit Spreizsequenzen, die von einem Generator einer orthogonalen periodischen Spreizsequenz niedriger Rate 114 zugeführt werden, durch Multiplizierer 116 multipliziert und durch einen Addierer 117 kombiniert. Daraufhin wird das Ausgangssignal des Addieres 117 mit einer orthogonalen Spreizungscodesequenz mit einer Periode eines 2^(N-R) Chipintervalls wie in 10 gezeigt multipliziert. Nachstehend werden die mit den modulierten Signalausgängen zu multiplizierenden Spreizsequenzen beschrieben.
Die in 11 gezeigte Spreizungsmodulation führt eine Multiplikation mit den orthogonalen Codes in zwei Schritten aus. Zuerst werden die Spreizungscodes, die durch den Generator einer orthogonalen periodischen Spreizsequenz niedriger Rate 114 erzeugt werden, multipliziert, die Walshfunktionen mit einer Rate von 1/2^(N-R) der Spreizchiprate bilden.
Die durch den Generator einer orthogonalen periodischen Spreizsequenz niedriger Rate 114 erzeugten Spreizsequenzen werden unter Bezugnahme auf die 12 und 13 beschrieben.
Gemäß 12 haben eine Matrix D₁ = 1 und zwei benachbarte Matrizen Beziehungen wie in dieser Figur gezeigt. Die orthogonalen periodischen Spreizsequenzen niedriger Rate werden aus den Reihenvektoren der Matrizen erzeugt, die durch die Gleichungen gemäß 12 miteinander in Beziehung stehen.
13 zeigt ein Beispiel von Zeitbeziehungen zwischen den Reihenvektoren und den Spreizsequenzen, wobei N = 6 und R = 3 ist. Wie es anhand dieser Figur ersichtlich ist, sind die orthogonalen periodischen Spreizsequenzen niedriger Rate bekannte Walshfunktionen.
Zum Zweiten wird die orthogonale Spreizungscodesequenz mit einer Periode von 2^(N-R)-Mal des Chipintervalls multipliziert, die durch den Generator 115 erzeugt wird. Sie wird durch aufeinanderfolgende Erzeugung von Matrizen größerer Dimension aus Matrizen niedriger Dimension wie vorstehend in Verbindung mit den 2 und 3 beschrieben und durch die Auswahl eines der Reihenvektoren in den Matrizen erzeugt. Oder es kann eine der Komponenten eines Satzes orthogonaler Sequenzen verwendet werden (beispielsweise orthogonale Gold-Sequenzen). Somit können die Spreizsequenzen für die Spreizungsmodulation erhalten werden.
Es ist ersichtlich, dass die mittels der Erzeugung eines orthogonalen periodischen Signals niedriger Rate erhaltenen Spreizsequenzen eine wie in 3 gezeigte hierarchische Struktur haben. Es ist auch wahr, dass dann, wenn eine entsprechende Spreizungscodesequenz in einer niedrigeren Schicht in der hierarchischen Struktur bereits einem Benutzer zugewiesen wurde, die Spreizsequenz der Schicht, die die entsprechende Spreizungscodesequenz erzeugt, nicht verwendet werden kann.
Für die Erzeugung eines orthogonalen periodischen Signals niedriger Rate ist es außerdem auch möglich, eine Steuerung derart auszuführen, dass Leerstellen in der Übertragungszeit ohne Änderung der Spreizsequenz erzeugt werden, was vorstehend in Verbindung mit 5 beschrieben wurde, selbst wenn sich die unterste Spitzenrate der Datenübertragung ändert.
Bei der Erzeugung eines orthogonalen periodischen Signals niedriger Rate ist es ferner auch möglich, eine Steuerung derart durchzuführen, dass die Spreizsequenz neu zugewiesen wird, wenn sich die Datenübertragungsrate um 50% oder mehr verringert.
Die vorstehend in Verbindung mit den 11–13 beschriebene Spreizungsmodulation kann unter Verwendung der in Verbindung mit den 6–10 beschriebenen Gruppenmodulatoren erzielt werden.
Die Erfindung wurde anhand verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei es für den Fachmann ersichtlich ist, dass Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne von der in den beigefügten Patentansprüchen beanspruchten Erfindung abzuweichen.

Claims

CDMA-Kommunikationsverfahren zum Spreizen modulierter Übertragungsdaten unter Verwendung einer aus einem der Reihenvektoren von 2^N × 2^N-dimensionalen Matrizen ausgewählten Spreizsequenz, wobei N eine ganze Zahl größer als Null ist, die aus einer in der Dimension kleineren Matrix mit einer vorbestimmten Regel erzeugt werden, wobei die Matrizen jeweils zueinander orthogonale Reihenvektoren enthalten, wobei die Übertragungsdaten in dem CDMA-Kommunikationsverfahren eine Vielzahl von Daten mit unterschiedlichen Spitzenübertragungsraten enthalten, und wobei das Verfahren den Schritt umfasst: Einteilen der Übertragungsdaten in eine Vielzahl von Gruppen beruhend auf der Spitzenrate der Übertragungsraten, gekennzeichnet durch die Schritte der Auswahl eines von 2^Q Reihenvektoren in einer Matrix mit der maximalen Dimension 2^N × 2^N als Spreizsequenz bei Übertragungsdaten mit einer Spitzenrate von 2^Q-mal der niedrigsten Spitzenrate, wobei die 2^Q Reihenvektoren aus einem der Reihenvektoren in der 2^N-Q × 2^N-Q-Matrix erzeugt werden, wobei Q eine ganze Zahl kleiner oder gleich N ist, so dass die anderen 2^Q – 1 Reihenvektoren nicht ausgewählt werden, solange die Spreizsequenz verwendet wird.
CDMA-Kommunikationsverfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt der Erzeugung von Lücken in einer Übertragungszeit entsprechend der Übertragungsrate, wenn die Datenübertragungsrate während Kommunikationen unter 2^Q-mal der niedrigsten Spitzenrate fällt.
CDMA-Kommunikationsverfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt der Neuzuweisung der neu ausgewählten Spreizsequenz, wenn die Datenübertragungsrate in einen Bereich von 2^P-1 bis 2^P-mal der niedrigsten Spitzenrate während Kommunikationen fällt, wobei P eine ganze Zahl kleiner oder gleich Q ist.
CDMA-Kommunikationsverfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt der Erzeugung von Lücken in einer Übertragungszeit entsprechend der Übertragungsrate, wenn die Datenübertragungsrate in einem Bereich von 2^P-1 bis 2^P-mal der niedrigsten Spitzenrate liegt, wobei P eine ganze Zahl kleiner oder gleich Q ist.