DE69734652T2

DE69734652T2 - Verfahren und vorrichtung zur hochgeschwindigkeitsdatenübertragung in einem spreizspektrumübertragungssystem

Info

Publication number: DE69734652T2
Application number: DE69734652T
Authority: DE
Inventors: G. Edward TIEDEMANN; Yu-Cheun Jou; P. Joseph ODENWALDER
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1996-05-31
Filing date: 1997-05-28
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2017-05-29
Also published as: JP2000512094A; IL127243A0; RU2189696C2; EP0903051A1; US5859840A; BR9709482A; CN1112829C; EP0903051B1; JP3679132B2; CN1276138A; AU716886B2; FI982579A; HK1019390A1; ATE310365T1; BR9709482B1; IL127243A; DE69734652D1; FI982579A0; AU3291497A; WO1997046044A1

Description

I. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kommunikationen bzw. Nachrichtenübertragungen. Spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein neuartiges und verbessertes Kommunikationssystem, wobei ein Nutzer Daten auf einen primären Kanal überträgt. Wenn die Übertragung des Nutzers jedoch die Kapazität des primären Kanals überschreitet, ist für den Nutzer eine Nutzung vorgesehen eines zusätzlichen Kenals oder Satzes von Kanälen zur Nutzung im Zusammenhang mit dem primären Kanal, um die Übertragung von Daten mit hoher Rate bzw. Geschwindigkeit zu ermöglichen. Die vorliegende Erfindung sieht eine dynamische Kanalzuweisung vor, für die Übertragung von hochratigen Daten und sieht ein hocheffizientes System vor, für die Übertragung von Daten mit variabler Rate bzw. Geschwindigkeit.
II. Beschreibung der verwandten Technik
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit mehreren Nutzern, die eine Kommunikationsressource gemeinsam Nutzen bzw. Teilen (sharing) wie beispielsweise in einem zellularen CDMA-System. Die Nutzung von Modulationstechniken mit Code-Multiplex-Vielfach-Zugriff (code division multiple access, CDMA) ist eine von mehreren Techniken zum Ermöglichen von Kommunikationen bei denen eine große Anzahl von Systemnutzern vorhanden ist. Andere Vielfachzugriffskommunikationstechniken wie beispielsweise Zeit-Multiplex-Vielfach-Zugriff (time division multiple access, TDMA), Frequenz-Multiplex-Vielfach-Zugriff (frequency divsion multiple access, FDMA) und AM-Modulations-Schemata wie beispielsweise ACSSB (amplitude companded single sideband) sind in der Technik bekannt. Die Spreizspektrumsmodulationstechnik von CDMA hat jedoch signifikante Vorteile gegenüber den anderen Modulationstechniken für Vielfachzugriffskommunikationssysteme. Die Verwendung von CDMA-Techniken in einem Vielfachzugriffskommunikationssystem ist offenbart in dem U.S. Patent Nr. 4,901,307 mit dem Titel „SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SA TELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS", das an den Rechteinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist. Die Verwendung von CDMA-Techniken in einem Vielfachzugriffskommunikationssystem ist ferner offenbart in dem U.S. Patent Nr. 5,103,459 mit dem Titel „SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", das an den Rechteinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist.
CDMA bietet durch die ihm inhärente Natur, dass es ein Breitbandsignal ist eine Form von Frequenzdiversität durch Spreizen der Signalenergie über eine große Bandbreite. Deshalb betrifft frequenzselektives Fading bzw. frequenzselektiver Schwund, nur einen kleinen Teil der CDMA Signalbandbreite. Pfaddiversität wird erlangt, durch ausnutzen der Multipfad- bzw. Mehrwegeumgebung durch Spreizspektrumsverarbeitung, und zwar durch zulassen, dass ein Signal das mit verschiedenen Ausbreitungsverzögerungen ankommt, empfangen wird und getrennt verarbeitet wird. Ferner wird Raum- oder Pfaddiversität erlangt durch Vorsehen mehrerer Signalpfade durch simultane Verbindungen zwischen einem mobilen Nutzer und zwei oder mehreren Basisstationen. Beispiele der Verwendung von Pfaddiversität sind illustriert in dem U.S. Patent Nr. 5,109,390 mit dem Titel „DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" und dem U.S. Patent Nr. 5,101,501 mit dem Titel „SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", die beide an den Rechteinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen worden sind.
Eine zusätzliche Technik, die verwendet werden kann, um die Effizienz der Zuweisung der Kommunikationsressource zu erhöhen ist es, den Nutzern der Ressource zu erlauben, Daten mit variierenden Raten bzw. Geschwindigkeiten vorzusehen, um dadurch nur die minimale Menge der Kommunikationsressource zu verwenden, um ihre Diensterfordernisse zu erfüllen. Ein Beispiel einer Datenquelle mit variabler Rate bzw. Geschwindigkeit ist ein Vocoder mit variabler Rate, der im Detail beschrieben ist in dem U.S. Patent Nr. 5,414,796 mit dem Titel „VARIABLE RATE VOCODER" das an den Rechteinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist. Da Sprache inhärent Perioden mit Stille, d.h. Pausen enthält kann die Menge an Daten die erforderlich ist, um diese Periode zu repräsentieren reduziert werden. Sprachcodierung bzw. Vocoding mit variabler Rate nutzt diese Tatsache am Effizientsten aus durch reduzieren der Datenrate für diese Stille- bzw. Ruheperioden.
Ein Sprachcodierer mit variabler Rate sieht Sprachdaten vor mit voller Rate bzw. Geschwindigkeit, wenn der Sprecher aktiv spricht, nutzt somit die volle Kapazität der Übertragungsrahmen. Wenn ein Sprachcodierer mit variabler Rate Sprachdaten mit weniger als der maximalen Rate vorsieht, gibt es eine Überschusskapazität in den Übertragungsrahmen. Ein Verfahren zum Übertragen zusätzlicher Daten in Übertragungsrahmen mit einer festen Größe und zwar wenn die Datenquelle, Daten mit variabler Rate vorsieht, ist im Detail beschrieben in dem U.S. Patent Nr. 5,504,773 mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR THE FORMATTING OF DATA FOR TRANSMISSION", das an den Rechteinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist. In der oben erwähnten Patentanmeldung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung offenbart zum Kombinieren von Daten unterschiedlicher Typen aus verschiedenen Quellen in einem Datenpaket zur Übertragung.
WO 96/08934 A beschreibt eine Übertragung von digitalen Datennachrichten bei digitaler Telefonie. Bei einer Kommunikation zwischen einer Basisstation und einer Teilnehmereinheit in Zeitschlitzen innerhalb von Rahmen mit fester zeitlicher Länge erfordern unterschiedliche Arten von Nachrichten, eine unterschiedliche Anzahl von Zeitschlitzen pro Rahmen, um die Übertragungsrate beizubehalten. Mindestens ein Teil der Nachricht wird detektiert, um die Art der Nachricht zu bestimmen, und falls angemessen werden zusätzliche Zeitschlitze zugewiesen.
U.S. Patent Nr. 5,299,198 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausnutzen von Sprachinaktivität um die Kapazität eines TDMA Kommunikationssystems zu erhöhen. In dem System werden mehrere Sprachverkehrskanäle auf einen einzelnen Träger gemischt bzw. gemultiplext und zwar unter Verwendung eines TDMA Protokolls. Die Kapazität des Systems wird erhöht durch zuweisen von Sprachverkehrskapazität und zwar nicht auf einer Konversationsbasis, sondern auf einer Sprachstrahlbasis. Um zu vermeiden, dass die Sprachübertragungskapazität gefährdet wird, werden Steuersignale (für die Zuordnung und Freigabe von sowohl Vorwärts- als auch Rückwärtsverkehrskanälen) unter Verwendung vielfacher Diversität gesendet, d.h. Zeit als auch Frequenz. Um die Anzahl verfügbarer Steuerkanäle zu erhöhen, weist ein Steuerkanal zusätzlich einen unterteilten Teil eines andernfalls äquivalenten Sprachverkehrsschlitzes auf. Für Rückwärtszuordnungsanfragen, die über einen Kontentions- bzw. Wettstreitzugangskanal übertragen werden, wird Leistungsdiversität zusätzlich zu Zeit- und Frequenzdiversität genutzt.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß ersten und zweiten Aspekten der Erfindung sind eine Vorrichtung und ein Verfahren vorgesehen zum Übertragen eines Datenpakets gemäß den Ansprüchen 1 bzw. 7.
Eine Kommunikationsressource wird typischerweise in Kommunikationskanäle aufgeteilt. Die vorliegende Erfindung wird in dem Kontext eines CDMA-Kommunikationssystems beschrieben, wobei jeder Kanal vorgesehen ist, durch Spreizen der Daten mit einer anderen Spreizsequenz. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind die verwendeten Spreizsequenzen orthogonale Walshsequenzen.
In der vorliegenden Erfindung ist für jeden Nutzer ein dedizierter Kanal vorgesehen, der hierin als der primäre Kanal bezeichnet wird. Zusätzlich ist für jeden Nutzer ein selektiver Zugang zu einem Pool gemeinsamer Kanäle vorgesehen, die hier als zusätzliche Kanäle bezeichnet sind, die von allen Nutzern des Kommunikationssystems gemeinsam genutzt bzw. geteilt werden können.
Wenn die Rate bzw. Geschwindigkeit der Übertragung eines Nutzers die Kapazität des primären Kanals übersteigt, bestimmt das Kommunikationssystem, ob ausreichend zusätzliche Kanäle für die Übertragung der Daten mit hoher Rate bzw. Geschwindigkeit verfügbar sind. Falls genügend zusätzliche Kanäle verfügbar sind, werden diese dem Nutzer zur Übertragung der Daten mit hoher Rate zugewiesen.
In der vorliegenden Erfindung wird nach der Bestimmung, das genügend zusätzliche Kanäle verfügbar sind, aber vor dem Einsetzen bzw. Beginn der hochratigen Übertragung von dem Übertrager eine Nachricht gesendet, die hierin als die erste Kanalzuweisungsnachricht bezeichnet ist, und zwar an den Empfänger um eine kommende Übertragung von Daten mit hoher Rate anzuzeigen. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel zeigt die Kanalzuweisungsnachricht die zusätzlichen Kanäle an, die verwendet werden, um den Datendienst mit hoher Rate zu unterstützen. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird die erste Kanalzuweisungsnachricht zwei Rahmen vor der Übertragung mit hoher Rate übertragen. Durch Nutzen der ersten Kanalzuweisungsnachricht, muss das empfangene System nicht alle möglichen Kanäle zu allen Zeiten demodulieren, was den Leistungsverbrauch der mobilen Station stark reduziert.
In einem verbesserten Ausführungsbeispiel wird eine zweite Kanalzuweisungsnachricht, die die gleiche Information wie die erste Kanalzuweisungsnachricht enthält auf dem primären Kanal vorgesehen und zwar bei dem Einsetzen der hochratigen Datenkommunikation. Dies sieht eine zweite Anzeige vor, der hochratigen Datenübertragung auf die man sich verlassen kann, falls der Rahmen, der die erste Kanalzuweisungsnachricht trägt, nicht richtig empfangen wird.
In der vorliegenden Erfindung initialisiert das empfangende System einen Satz von zusätzlichen Demodulatoren, um die hochratigen Daten gemäß der in der ersten Kanalzuweisungsnachricht vorgesehenen Information zu demodulieren. Die hochratigen Daten werden durch den primären Kanaldemodulator demoduliert und die zusätzlichen Kanaldemodulatoren und die demodulierten Rahmen werden kombiniert und für den Nutzer vorgesehen.
Falls eine Rahmenlöschung auftritt, demoduliert das empfangende System alle möglichen zusätzliche Kanäle, als ob eine erste Kanalzuweisungsnachricht in dem gelöschten Rahmen, empfangen worden ist. Das empfangende System verwendet dann die sekundäre Kanalzuweisungsnachricht, um den Rahmen wieder zusammenzusetzen und um die zusätzlichen Demodulatoren zum Empfang der nächsten Rahmen zu initialisieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden klarer werden, wenn man die unten angegebenen detaillierte Beschreibung zusammen mit den Zeichnungen betrachtet, in den gleiche Bezugszeichen durchgehend entsprechendes identifizieren und wobei:
1 ein Blockdiagramm ist, das eine beispielhafte Implementierung der vorliegenden Erfindung in einem mobilen Kommunikationssystem darstellt;
2 ein Blockdiagramm des Übertragungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist; und
3 ein Blockdiagramm eines Empfängersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Eine Vielfachzugriffskommunikationsressource ist in Kanäle aufgeteilt. Diese Aufteilung wird typischerweise Multiplexen genannt, wobei drei spezielle Arten wie folgt sind: frequenzmäßig aufgeteiltes Multiplexen (frequency division multiplexing, FDM), zeitmäßig aufgeteiltes Multiplexen (time division multiplexing, TDM) und codemäßig aufgeteiltes Multiplexen (code division multiplexing, CDM). Die Grundeinheit von in einem Kommunikationssystem übertragener und empfangener Information wird als ein Rahmen bezeichnet.
Jetzt bezugnehmend auf die Figuren stellt die 1 eine beispielhafte Implementierung der vorliegenden Erfindung in einem mobilen Kommunikationssystem dar. Eine Mobilstation 10 überträgt Information an und empfängt Information von einer Zellenbasisstation 12. Die Zellenbasisstation 12 wiederum überträgt Information an und empfängt Information von einer Mobiltelefonvermittlungsstelle (mobil telephone switching office, MTSO) 14. Die MTSO 14 wiederum überträgt Information an und empfängt Information von einem öffentlichen Telefonvermittlungsnetzwerk (nicht gezeigt).
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind die von der Zellenbasisstation 12 an die Mobilstation 10 übertragenen Signale Spreizspektrumssignale so wie es die Signale sind, die von der Mobilstation 10 an die Zellenbasisstation 12 übertragen werden. Die Erzeugung von Spreizspektrumskommunikationssignalen ist im Detail beschrieben in den vorgenannten U.S. Patenten mit den Nummern 4,901,307 und 5,103,459. Das beispielhafte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist beschrieben in Termen eines Verfahrens zum Vorsehen von hochratigen Datenpaketen von der Zellenbasisstation 12 an die Mobilstation 10, was hier als Vorwärtsverbindungsübertragungen bezeichnet wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch in gleicher Weise anwendbar auf die Rückwärtsverbindungsübertragung von Daten von der Mobilstation 10 an die Zellenbasisstation 12.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird der Mobilstation 10 ein primärer Kanal für Kommunikationen mit der Basisstation 12 zugewiesen. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird ein einzelner Kanal vorgesehen und zwar durch eine einzigartige Walsh-Spreiz-Sequenz, wie es im Detail in den vorgenannten U.S. Patenten mit den Nummern 4,901,307 und 5,103,459 beschrieben ist. In der vorliegenden Erfindung verwendet die Zellenbasisstation 12 zusätzliche Kanäle um hochratige Datenübertragungen zur Mobilstation 10 vorzusehen.
Wie hier bezeichnet sind hochratige Datenpakete jene die mehr Kapazität für ihre Übertragung benötigen, als der primäre Kanal. In dem beispielhaften Aus führungsbeispiel werden die Daten in Paketen übertragen. Falls ein Paket hochratige Daten enthält werden seine Inhalte in eine Vielzahl von Rahmen aufgeteilt, von denen jeder auf einem einzelnen Kanal übertragen werden kann und an dem Empfänger wieder kombiniert werden kann.
2 stellt ein Blockdiagramm dar, des beispielhaften Ausführungsbeispiels des Übertragungssystems, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Eine Datenquelle 20 sieht die Datenpakete vor, für eine Übertragung von der Zellenbasisstation 12 an die Mobilstation 10. Die Datenquelle 20 ist für Zwecke der Darstellung vorgesehen. Es sollte bemerkt werden, dass die Basisstation 12 typischerweise Information von einer entfernten Stelle weiterleitet und die Datenquelle 20 ist einfach eine bequeme Art und Weise eine Quelle der Datenpakete für die Übertragung zu illustrieren. Die Datenquelle 20 kann sowohl Pakete mit Daten mit weniger als den Kapazitätsgrenzen bzw. Schranken des primären Kanals, als auch hochratige Daten vorsehen, die die Verwendung des primären Kanals plus einen oder mehrere zusätzliche Kanäle erfordern, um das Paket zu befördern.
Wenn das Datenpaket zur Übertragung nur unter Verwendung des zugewiesenen primären Kanals übertragen werden kann, liefert die Datenquelle 20 das Datenpaket durch einen Demultiplexer (DE-MUX) 22 an einen primären Formatieren 24. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel erzeugt der primäre Formatierer 24 einen Satz redundanter Bits für das Paket und zwar gemäß in der Technik wohlbekannter Fehlerkorrektur und Detektionsverfahren. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel erzeugt der Formatierer 24 einen Satz zyklisch redundanter Prüf-(cyclic redundancy check, CRC)-Bits und eine Satz mit Code-Terminierungs-Bits bzw. Code-Abfluss-Bits (code tail bits) und hängt diese Bitsätze an das abgehende Paket an, dessen Erzeugung in dem vorgenannten U.S. Patent Nr. 5,550,773 detailliert dargestellt ist.
Der primäre Formatierer 24 gibt das Paket an einen primären Codierer 26 aus, der das Paket codiert, um codierte Symbole vorzusehen. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der primäre Codierer 26 ein Faltungsco dierer mit der Rate ½ dessen Design und Implementierung in der Technik wohlbekannt sind. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird der Faltungscodierer unter Verwendung eines digitalen Schieberegisters implementiert. Der primäre Codierer 26 liefert das codierte Datenpaket an einen primären Interleaver bzw. Verschachtler 28.
Der primäre Interleaver 28 ordnet die binären Einheiten des codierten Pakets neu an und zwar gemäß einem vorherbestimmten Neuanordnungsformat. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der primäre Interleaver 28 ein Blockinterleaver. In einem Blockinterleaver werden die Daten in Spalten in einen Speicher geschrieben und in Zeilen ausgegeben. Gemäß dem Fehlerkorrekturcode erhöht das Interleaving die Zeitdiversität der Daten und erhöht deshalb die Robustheit gegen Kanalbündelfehler.
Das interleavte Paket wird von dem primären Interleaver 28 an einen primären Modulator 30 geliefert. Der primäre Modulator 30 moduliert die Rahmen, um den Rahmen auf den zugewiesenen primären Kanal vorzusehen. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der Modulator 30 ein Code-Multiplex-Vielfach-Zugriffs-(code division multiple access, CDMA)-Modulator wie im Detail in den U.S. Patenten mit den Nummern 4,901,307 und 5,103,459 beschrieben ist. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird jeder Rahmen mit einer Walsh-Sequenz (W_n) gespreizt, die einzigartig für jenen Kanal ist und orthogonal zu allen anderen Walsh-Sequenzen ist, die von allen anderen Kanälen verwendet werden, auf denen Daten von der Basisstation 12 übertragen werden. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel können Daten auf dem primären Kanal eine variable Rate besitzen und zwar gemäß dem Industrie Standard TIA/EIA/IS-95-A Mobile Station-Base Station Compatibililty Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System, wobei Daten die auf den zusätzlichen Kanälen vorgesehen sind, mit einer festen Rate eingeplant sind.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird der gespreizte Rahmen dann mit einer pseudozufälligen Rausch-(pseudo random noise, PN)-Sequenz abgedeckt (covered), die eine größere Separation im Coderaum und eine Identifikation für jede Basisstation 12 vorsieht. Jeder Kanal wird ausschließlich durch seine Walsh-Sequenz unterschieden. Es gibt eine begrenzte Anzahl verfügbarer orthogonaler Sequenzen, so dass je größer die Anzahl von Nutzern ist, die mit hohen Raten bzw. Geschwindigkeiten übertragen, um so kleiner ist die Anzahl von Nutzern, die von der Basisstation 12 aufgenommen bzw. versorgt werden können. Der Modulator 30 liefert den modulierten Rahmen an einen Übertrager (transmitter, TMTR) 34, der den modulierten Rahmen frequenzmäßig hochkonvertiert und verstärkt und das Signal durch eine Antenne 36 überträgt.
Wenn die Datenquelle es vorbereitet ein hochratiges Datenpaket zu übertragen, sieht sie ein Anfragesignal (request signal, REQ) für eine Zellensteuervorrichtung 40, der Zellenbasisstation 12 vor. Die Zellensteuervorrichtung 40 antwortet durch vorsehen einer Bestätigung der Anfrage (acknowledgment, ACK). Die Zellensteuervorrichtung 40 wählt zusätzliche Kanäle aus, die für die Übertragung der hochratigen Daten verwendet werden. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der Pool mit möglichen zusätzlichen Kanälen, die für die Übertragung von hochratigen Daten verwendet werden können vordefiniert, so dass die Auswahl durch eine einfache Maskierungstechnik durchgeführt werden kann, wie es in der Technik wohl bekannt ist. In einem anderen beispielhaften Ausführungsbeispiel sind Sätze mit zusätzlichen Kanälen vordefiniert und Kanalzuweisungsnachrichten identifizieren einfach einen der vordefinierten Sätze. In einem verbesserten Ausführungsbeispiel bestehen die vordefinierten Sätze aus verschiedenen Anzahlen zusätzlicher Kanäle. Die Zellensteuervorrichtung 40 erzeugt eine Kanalzuweisungsnachricht, die den zusätzlichen Walsh-Kanal oder die Kanäle anzeigt, die verwendet werden, um die hochratigen Daten zwei Rahmen (40 ms) später zu befördern und liefert diese Nachricht an den primären Formatierer 24.
Die Kanalzuweisungsnachricht kann mit ihren eigenen CRC-Prüfbits versehen sein, um zusätzliche Zuverlässigkeit vorzusehen oder kann ohne ihre eigenen Prüfbits übertragen werden, unter Verwendung nur einer minimalen Anzahl zusätzlicher Bits. Falls die vorliegende Erfindung in einem Zeit-Multiplex-Vielfach-Zugriffs-Kommunikationssystem verwendet werden sollte, würden dann die Kanalzuweisungsnachrichten zusätzliche Zeitschlitze spezifizieren in denen Daten für die Mobilstation 10 vorgesehen werden. In ähnlicher Weise würden wenn die vorliegende Erfindung auf ein Frequenz-Multiplex-Vielfach-Zugriffs-Kommunikations-System angewendet wird, die Kanalzuweisungsnachrichten zusätzliche Sequenzen spezifizieren, die verwendet werden, um Daten für die Mobilstation 10 vorzusehen.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist die Kanalzuweisungsnachricht vorgesehen, als zusätzliche Signalisierdaten, die mit den abgehenden Daten auf den primären Kanal kombiniert werden. Die Kanalzuweisungsnachricht, die vor dem Einsetzen der hochratigen Übertragungen übertragen wird, wird hierin als erste Kanalzuweisungsnachricht bezeichnet. Ein Verfahren zum Kombinieren von abgehenden Verkehrsdaten mit Signalisierdaten ist im Detail beschrieben in dem vorgenannten U.S. Patent Nr. 5,550,773. In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird die erste Kanalzuweisungsnachricht in den abgehenden Datenrahmen auf dem primären Kanal punktiert und zwar durch Verfahren die in der Technik wohl bekannt sind.
Der Rahmen, der die erste Kanalzuweisungsnachricht enthält, wird wie oben beschrieben durch den primären Formatierer 24, und durch den primären Codierer 26 wie oben beschrieben codiert. Die codierten Symbole werden dann an den primären Interleaver 28 geliefert, der die Symbole wie oben beschrieben neu anordnet. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden die Kanalzuweisungsnachricht, Signalisiernachrichten (falls sie existieren), Steuernachrichten (falls sie existieren) und ein Teil der Daten alle auf dem primären Kanal durch den primären Modulator 30 übertragen, wobei die zusätzlichen Kanäle nur Daten befördern. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden Leistungssteuerbits, falls sie existieren, in die primären Kanaldaten punktiert, um eine Leistungsregelung mit geschlossener Schleife vorzusehen und zwar von der Art wie sie in der vorgenannten U.S. Patent Nr. 5,109,501 beschrieben ist. Der primäre Kanal kann eine variable oder eine feste Rate be sitzen oder er kann als ein dedizierter Steuerkanal verwendet werden. Der modulierte Rahmen wird hochkonvertiert und verstärkt durch den Übertrager 34 und durch die Antenne 36 übertragen.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird die erste Kanalzuweisungsnachricht vorgesehen, zwei Rahmen vor dem Einsetzen der hochratigen Datenübertragungen, um ausreichend Zeit für den Empfänger (in 3 dargestellt) vorzusehen, und zwar zum Vorbereiten auf seinen Empfang. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden während des Rufaufbaus bzw. Ruf-Set-Ups die zusätzlichen Kanäle durch die Zellensteuervorrichtung 40 gruppiert und an die Mobilstation 10 übertragen. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann diese Gruppe zusätzlicher Kanäle während des Rufs aktualisiert werden. Das vorherige bzw. vorgezogene Definieren des Satzes mit möglichen zusätzlichen Kanälen erlaubt es, dass die Kanalzuweisungsnachricht nur einige wenige Bits erfordert, um die zu verwendenden Kanäle zu identifizieren. Statt dem Senden eines Signals das die zusätzlichen zu verwendenden Kanäle identifiziert, kann die Basisstation ein Maskierungssignal senden, das es einer hochratigen Demodulationssteuereinrichtung 117 erlaubt, die zusätzlichen Kanäle zu identifizieren.
Weil es eine Chance gibt, dass der Rahmen, der die erste Kanalzuweisungsnachricht befördert bzw. trägt fehlerhaft empfangen werden kann, sieht die vorliegende Erfindung die Kanalzuweisungsinformation redundant in einer zweiten Kanalzuweisungsnachricht vor, die auf dem primären Kanal übertragen wird.
Beim Einsetzen bzw. Beginn der hochratigen Datenübertragungen liefert die Datenquelle 20 das hochratige Datenpaket an einen Demultiplexer 22. Der Demultiplexer 22 teilt das hochratige Datenpaket in zwei Teile auf. Der erste Teil ist in einem Rahmen enthalten, der auf dem primären Kanal zu übertragen ist. Der zweite Teil ist in Rahmen enthalten, die auf zusätzlichen Kanälen übertragen sind. Der auf dem primären Kanal zu übertragende Rahmen wird wie oben beschrieben verarbeitet.
Die Datenbits für die zusätzlichen Kanäle werden an einen zusätzliche Formatierer 25 geliefert. Der zusätzliche Formatierer 25 erzeugt einen Satz mit CRC-Bits für die hereinkommenden Daten und einen Satz mit Codeterminierungsbits bzw. Codeabschlussbits. Die formatierten Daten, von dem zusätzlichen Formatierer 25, werden an einen zusätzliche Codierer 27 geliefert, der die Daten codiert, um codierte Symbole vorzusehen. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der zusätzliche Codierer 27 ein Faltungscodierer.
Die codierten Symbole werden an einen zusätzliche Interleaver 29 geliefert, der wie oben beschrieben, die codierten Symbole neu anordnet und zwar gemäß einem vorherbestimmten Anordnungsformat. In einem ersten Ausführungsbeispiel des primären Interleavers 28 und des zusätzlichen Interleavers 29 verwenden die Interleaver die gleiche Anzahl von Adressen, aber eine variable Wörtergröße, um Datenblöcke und unterschiedlicher Größe zum Interleaving bzw. Verschachteln aufzunehmen. In einem alternativen Ausführungsbeispiel des primären Interleavers 28 und des zusätzlichen Interleavers 29 verwenden die Interleaver eine variable Anzahl von Adressen und eine feste Wortgröße, um eine variierende Blockgröße aufzunehmen. Die neu angeordneten codierten Symbole werden an eine Demultiplexer (DE-MUX) 35 geliefert, der den zusätzlichen Rahmen in Rahmen aufteilt, von denen jeder auf einen zusätzlichen Kanal befördert wird.
Jeder der zusätzlichen Rahmen von dem Demultiplexer 35 wird an einen anderen von zusätzlichen Modulatoren 32a–32n geliefert. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden die modulierten zusätzlichen Rahmen von den zusätzlichen Modulatoren 32a–32n kombiniert mit dem modulierten Rahmen von dem primären Modulator 30 und zwar durch den Übertrager 34 vor der Übertragung. Der Übertrager 34 konvertiert das kombinierte Signal hoch und verstärkt es und überträgt das Signal über Antenne 36.
Jetzt bezugnehmend auf 3 wird das durch die Antenne 36 der 2 abgestrahlte Signal durch eine Antenne 110 empfangen und an einen Empfän ger (RCVR) 112 geliefert. Der Empfänger 112 konvertiert das empfangene Signal herunter, filtert und verstärkt es und liefert das empfangene Signal an eine Demodulationsschaltung 111.
Die Demodulationsschaltung 111 stellt einen „Finger" eines RAKE-Empfängers dar, falls so ein Design verwendet werden sollte. In einer RAKE-Empfänger-Implementierung werden Mehrwegesignale, die an der Mobilstation 10 mit unterschiedlichen Ausbreitungspfadverzögerungen empfangen werden, getrennt demoduliert und die Ergebnisse jener Demodulationsoperationen werden dann in einen Fingerkombinierer 128 kombiniert. Der Entwurf und die Implementierung eines RAKE-Empfängers ist im Detail beschrieben in dem vorgenannten U.S. Patent Nr. 5,109,390.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind ein primärer Demodulator 114 und zusätzliche Demodulatoren 120a–120n CDMA-Demodulatoren, wie es in den vorgenannten U.S. Patenten mit den Nummern 4,901,307 und 5,103,459 offenbart ist. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind der primäre Demodulator 114 und die zusätzlichen Demodulatoren 120a–120n, Demodulatoren mit Quadraturphasenumtastung (quadrature phase shift keying, QPSK).
Der primäre Demodulator 114 entspreizt das empfangene Signal gemäß der dem primären Kanal zugewiesenen Walsh-Sequenz und dem PN-Code. Der entspreizte primäre Rahmen wird an den Fingerkombinierer 128 geliefert, der von dem primären Rahmen die Soft-Entscheidung bzw. weiche Entscheidung von dem Fingerdemodulator 111 mit den Soft-Entscheidungen von anderen Fingern kombiniert, um eine verbesserte Soft-Entscheidung vorzusehen. Die verbesserten Soft-Entscheidungen werden an einen primären Deinterleaver 118 geliefert, der die demodulierten Soft-Entscheidungen neu anordnet und zwar gemäß einem vorherbestimmten Neuanordnungsformat. Der Entwurf und die Implementierung von Deinterleavern sind in der Technik wohl bekannt. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden Deinterleaver 118 und 124 entweder betrieben unter Verwendung einer festen Anzahl von Adressen und einer variablen Wortgröße oder einer festen Wortgröße und einer variablen Anzahl von Adressen, um Datenpakete unterschiedlicher Größe aufzunehmen.
Der Deinterleaver 118 liefert den neu angeordneten Rahmen an einen primären Decodierer 122, der den Rahmen decodiert. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind der primäre Decodierer 122 und der zusätzliche Decodierer 126 Viterbi Decodierer, deren Design und Implementierung in der Technik wohl bekannt ist. Der decodierte Rahmen von dem primären Decodierer 122 wird über eine Multiplexer 127 an eine Datensinke 130 geliefert, die der Nutzer der Mobilstation 10 sein könnte oder weitere Verarbeitungselemente sein könnten.
Falls der Rahmen, der eine erste Kanalzuweisungsnachricht enthält ohne Fehler empfangen wird, dann wird die decodierte Kanalzuweisungsnachricht an die hochratige Domodulationssteuereinrichtung 117 geliefert. Die hochratige Demodulationssteuereinrichtung 117 kann unter Verwendung eines Mikroprozessors implementiert werden, der programmiert ist, um die nötigen Funktionen durchzuführen. Die hochratige Demodulationssteuereinrichtung 117 liefert die nötige Walsh-Sequenz-Identifizierung und PN-Code-Information an zusätzliche Demodulatoren 120a–120n, um die zusätzlichen Daten zu demodulieren.
Das HF-Signal wird durch die Antenne 110 empfangen und an den Empfänger 112 geliefert. Der Empfänger 112 verstärkt und konvertiert das empfangene Signal herunter und liefert das empfangene Signal an den primären Demodulator 114 und an zusätzliche Demodulatoren 120a–120n.
Der demodulierte primäre Rahmen von dem primären Kanal, wird an den Fingerkombinierer 128 geliefert, um verbesserte demodulierte Softentscheidungen wie oben beschrieben vorzusehen. Die verbesserten Softentscheidungen werden an den primären Deinterleaver 118 geliefert, der die Softentscheidungen, wie oben beschrieben neu anordnet. Der neu angeordnete Rahmen wird an den primären Decodierer 122 geliefert, der den deinterleavten Rahmen decodiert und den decodierten Rahmen an einen Multiplexer (MUX) liefert.
Das empfangene Signal wird auch an die zusätzlichen Demodulatoren 120a–120n geliefert, die die Signale demodulieren und zwar gemäß der Kanalinformation, die in der ersten Kanalzuweisungsnachricht vorgesehen ist. Die demodulierten Rahmen mit Daten von den zusätzlichen Demodulatoren 120a–120n werden an den Fingerkombinierer 128 geliefert, um verbesserte Softentscheidungen für jeden der zusätzlichen Rahmen zu erzeugen. Die verbesserten Softentscheidungen der demodulierten Rahmen werden an einen Multiplexer (MUX) 123 geliefert, der das Paket das die zusätzlichen Daten enthält wieder zusammensetzt. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird der Multiplexer 123 betrieben, gemäß einem Signal von der hochratigen Demodulationssteuereinrichtung 117, die die zusätzlichen Demodulatoren anzeigt, die verwendet werden und die anzeigt wie das Paket, das zusätzliche Daten enthält wieder zusammenzusetzen ist.
Das wieder zusammengesetzte Paket mit zusätzlichen Daten wird an den zusätzliche Deinterleaver 124 geliefert, der die Softentscheidungen wieder anordnet und zwar gemäß einem vorherbestimmten Deinterleavingformat. Die wieder angeordneten Soft-Entscheidungen werden an den zusätzlichen Decodierer 126 geliefert. Obwohl als zwei getrennte Blöcke dargestellt können der primäre Decodierer 122 und der zusätzliche Decodierer 126 unter Verwendung der gleichen Hardware implementiert werden wie beispielsweise einem Mikroprozessor der programmiert ist, um die spezifizierte Funktion durchzuführen oder einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (application specific integrated circuit, ASIC), die entworfen ist, um die spezifizierte Funktion durchzuführen. Die zusätzlichen Decodierer 126 decodieren das zusätzliche Paket mit Daten und liefern die decodierten Bits an den Multiplexer 127. Der Multiplexer (MUX) 127 kombiniert die decodierten Daten, die auf dem primären Kanal übertragen wurden, mit den decodierten Daten, die auf den zusätzliche Kanälen übertragen wurden. Das wieder zusammengesetzte Datenpaket wird an die Datensinke 103 geliefert.
Falls eine Rahmenlöschung auftritt und der Inhalt der ersten Kanalzuweisungsnachricht unbekannt ist wird das Empfängersystem auf der Grundlage eines Szenarios mit ungünstigsten Randbedingungen betrieben werden. Der Empfänger wird den maximalen Satz von zusätzlichen Kanälen die möglich sind, demodulieren und wird den letzten solchen verwendeten Satz demodulieren. Er wird dann entscheiden, welche Rahmen von den zusätzlichen Kanälen als gültige Daten zu verwenden sind, sobald die sekundäre Kanalzuweisungsnachricht für das aktuelle Datenpaket richtig decodiert ist.
Falls beide Rahmen, die die ersten und sekundären Kanalzuweisungsnachrichten enthalten, fehlerhaft empfangen worden sind, dann werden die entsprechenden empfangenen Daten verworfen und eine Löschung wird erklärt.
Die vorliegende Erfindung ist in gleicher Weise anwendbar auf Übertragung mit variabler Datenrate und Übertragung mit fester Rate. Für Übertragung mit fester Rate werden die Kanalzuweisungsnachrichtdaten typischerweise über den Dienst hinweg konstant bleiben. Sollte jedoch der Bedarf für zusätzliche Kanäle für Signalisierung oder anderen Datenverkehr anfallen, ist es den Kanalzuweisungsnachrichten erlaubt zu variieren, um den zusätzlichen Kanal anzuzeigen der für die Übertragung dieser Daten zu verwenden ist.
Für Übertragungen mit variabler Rate wird die Einteilung bzw. das Scheduling so durchgeführt, dass nur die notwendige Anzahl zusätzlicher Kanäle für die aktuelle Datenpaketgröße zugewiesen wird. Die Anzahl zusätzlicher Kanäle, die zuzuweisen ist, hängt von der zu sendenden Menge von Daten ab. Das könnte auf einer rahmenweisen Basis durchgeführt werden.
Die vorliegende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele ist vorgesehen, es einem Fachmann zu ermöglichen die vorliegende Erfindung nachzuvollziehen oder zu verwenden. Die verschiedenen Modifikationen dieser Ausführungsbeispiele werden einem Fachmann unmittelbar klar werden und die hierin definierten grundlegenden Prinzipien können auf andere Aus führungsbeispiele angewendet werden und zwar ohne die Verwendung erfinderischer Fähigkeiten. Somit soll die vorliegende Erfindung nicht auf die hierhin gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt sein, sondern soll den weitesten Umfang haben wie durch die Ansprüche definiert ist.

Claims

Eine Vorrichtung zum Übertragen eines Datenpakets auf einem primären Kanal (20, 22, 24, 26, 28, 30, 34, 36) und mindestens einem von einer Vielzahl von zusätzlichen Kanälen (20, 22, 25, 27, 29, 35, 32, 34, 36), wobei das genannte Datenpaket eine Übertragungsrate bzw. -geschwindigkeit besitzt, die die Kapazität des primären Kanals (20, 22, 24, 26, 28, 30, 34, 36) übersteigt, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: Mittel (40) zum Erzeugen einer ersten Kanalzuweisungsnachricht; Mittel (34, 36) zum Übertragen der genannten ersten Kanalzuweisungsnachricht, und zwar nach einem Rufaufbau (call set-up); und Mittel (34, 36) zum Übertragen des genannten Datenpakets nach dem Rufaufbau; gekennzeichnet durch: Mittel (40) zum Definieren von Sätzen mit mindestens einem der genannten Vielzahl von zusätzlichen Kanälen (20, 22, 25, 27, 29, 35, 32, 34, 36); Mittel (34, 36) zum Übertragen der genannten Sätze während eines Rufaufbaus; wobei die genannte erste Kanalzuweisungsnachricht einen der genannten Sätze identifiziert; und die Mittel (34, 36) zum Übertragen des genannten Datenpakets betreibbar sind zum Übertragen bzw. Senden des genannten Datenpakets sowohl auf dem primären Kanal (20, 22, 24, 26, 28, 30, 34, 36) als auch auf dem genannten identifizierten Satz mit mindestens einem der Vielzahl der zusätzlichen Kanäle (20, 22, 25, 27, 29, 35, 32, 34, 36).
Vorrichtung nach Anspruch 1, die Folgendes aufweist: Mittel (22) zum Teilen bzw. Aufteilen der Inhalte des Datenpakets in zwei Teile, wobei der erste Teil in einem Rahmen enthalten ist, der auf dem primären Kanal (20, 22, 24, 26, 28, 30, 34, 36) zu übertragen ist und der zweite Teil in mindestens einem Rahmen enthalten ist, der über den genannten Satz mit mindestens einem der Vielzahl der zusätzlichen Kanäle (20, 22, 25, 27, 29, 35, 32, 34, 36) zu übertragen ist, wobei: die genannten Mittel zum Übertragen des genannten Datenpakets betreibbar sind zum Übertragen bzw. Senden des genannten ersten Teils auf den primären Kanal (20, 22, 24, 26, 28, 30, 34, 36) und des zweiten Teils über den Satz aus mindestens einem der Vielzahl der zusätzlichen Kanäle (20, 22, 25, 27, 29, 35, 32, 34, 36).
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Kanalzuweisungsnachricht vor dem genannten Datenpaket übertragen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Kanalzuweisungsnachricht zwei Rahmen vor dem genannten Datenpaket übertragen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die Folgendes aufweist: Mittel (40) zum Erzeugen einer zweiten Kanalzuweisungsnachricht, wobei die genannte zweite Kanalzuweisungsnachricht redundant mit der genannten ersten Kanalzuweisungsnachricht ist, wobei: die genannten Mittel (34, 36) zum Übertragen der ersten Kanalzuweisungsnachricht betreibbar sind zum Übertragen bzw. Senden der genannten ersten Kanalzuweisungsnachricht vor dem genannten Datenpaket und zum Übertragen der genannten zweiten Kanalzuweisungsnachricht in dem ersten Rahmen des genannten Datenpakets.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Sätze aus unterschiedlichen Anzahlen der genannten Vielzahl von zusätzlichen Kanälen (20, 22, 25, 27, 29, 35, 32, 34, 36) bestehen.
Eine Vorrichtung zum Übertragen eines Datenpakets auf einem primären Kanal (20, 22, 24, 26, 28, 30, 34, 36) und mindestens einem einer Vielzahl von zusätzlichen Kanälen (20, 22, 25, 27, 29, 35, 32, 34, 36), wobei das genannte Datenpaket eine Übertragungsrate bzw. -geschwindigkeit besitzt, die die Kapazität des primären Kanals (20, 22, 24, 26, 28, 30, 34, 36) übersteigt, wobei das genannte Verfahren Folgendes aufweist: Erzeugen (40) einer ersten Kanalzuweisungsnachricht; Übertragen bzw. Senden (34, 36) der genannten ersten Kanalzuweisungsnachricht nach einem Rufaufbau (call set-up); und Übertragen (34, 36) des genannten Datenpakets nach dem Rufaufbau; gekennzeichnet durch: Definieren (40) von Sätzen mit mindestens einem der genannten Vielzahl von zusätzlichen Kanälen (20, 22, 25, 27, 29, 35, 32, 34, 36); Übertragen (34, 36) der genannten Sätze während des Rufaufbaus; wobei die genannte erste Kanalzuweisungsnachricht einen der genannten Sätze identifiziert; und wobei das genannte Übertragen (34, 36) des genannten Datenpakets, Übertragen des genannten Datenpakets sowohl auf dem primären Kanal (20, 22, 24, 26, 28, 30, 34, 36) als auch dem genannten identifizierten Satz mit mindestens einem der genannten Vielzahl von zusätzlichen Kanälen (20, 22, 25, 27, 29, 35, 32, 34, 36) aufweist.