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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein CDMA- (Codemultiplex-Vielfachzugriff)
System und insbesondere ein Empfangsverfahren, ein Empfangsqualitätsabschätzverfahren,
ein Sendeleistungsregelungsverfahren und eine Sende-/Empfangsvorrichtung
für ein
CDMA-System.
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RAKE/Diversity-Empfangstechniken
für einen
hochwertigen Empfang in einer Mehrwege-Fading-Umgebung, Sendeleistungsregelungs(TPC)techniken
zum Reduzieren der mit dem Abstand und der Unterdrückung von
Interferenz verbundenen Probleme und ähnliche Techniken sind für ein digitales
Mobiltelefonsystem (zellulares System) unter Verwendung eines CDMA-Verfahrens
unerläßlich.
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Als
eine Technik zum Ausführen
einer hochgradig präzisen
Sendeleistungsregelung wird in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 7-221700 eine Mobileinheit zum Messen der Empfangsleistung eines
bekannten Pilotsignals und zum Regeln der Sendeleistung auf der
Basis des gemessenen Wertes beschrieben.
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In
der ungeprüften
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 9-135193 ist eine Empfangsvorrichtung beschrieben, die auch
bei einem kleinen Signal-Interferenz-Abstand eine stabile Sendeleistungsregelung
ermöglicht.
In dieser Empfangsvorrichtung wird eine Nutzsignalleistung durch
Ausführen
einer In-Phasen-Vektoraddition der in den entspreizten Empfangssignalen
enthaltenen Pilotsignale (eindeutigen Wörter) erhalten. Ähnlicherweise
wird eine Interferenzsignalleistung durch Mittelwertbildung der Leistungsfehlerwerte
zwischen den Pilotsignalen und der Nutzsignalleistung erhalten.
Der durch Multiplizieren der Interferenzsignalleistung mit zwei
verschiedenen Koeffizienten erhaltene Wert wird dann mit der Nutzsignalleistung
verglichen, um den Signal-Interferenz-Abstand zu bestimmen. Die erhaltenen
Daten werden für
eine Betriebsgeschwindigkeitsregelung oder eine Sendeleistungsregelung
einer Chipsynchronisationsschaltung verwendet.
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Außerdem ist
in der ungeprüften
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 7-321702 eine Empfangsvorrichtung beschrieben, die in der Lage
ist, Fehler in demodulierten Daten auch dann zu reduzieren, wenn aufgrund
von Änderungen
oder Schwankungen im Sendeleistungspegel einer Sendestation Interferenzen
auftreten. Diese Empfangsvorrichtung verwendet ein Empfangsverfahren,
gemäß dem ein
geschätzter
aktueller Symbolwert unter Verwendung des Mittelwertes mehrerer
geschätzter
Symbolwerte korrigiert wird, die in der Vergangenheit von einem Korrelator
erhalten wurden.
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In
keinem der vorstehend erwähnten
herkömmlichen
Techniken kann jedoch, wenn der Empfangspegel sich durch Fading
bzw. Signalschwund oder ähnliche
Erscheinungen ändert
und der Empfangszustand sich verschlechtert, der Mittelwert der Amplituden
empfangener Symbole aufgrund von Empfangsfehlern exakt erhalten
werden. Aus diesem Grunde tritt bei der Messung einer Nutzsignalempfangsleistung
ein Fehler auf, so daß der
Signal-Interferenz-Abstand nicht exakt abgeschätzt werden kann. Dadurch können eine
Sendeleistungsregelung und ähnliche
Verfahren nicht geeignet ausgeführt werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der beim Stand der Technik
auftretenden, vorstehend beschriebenen Situation entwickelt worden,
und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und
eine Vorrichtung bereitzustellen, durch die die Präzision bei
der Empfangsqualitätsabschätzung verbessert
und die Kommunikation auch dann sta bilisiert werden kann, wenn ein
Empfangszustand sich verschlechtert und ein Empfangsfehler auftritt.
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Um
die vorstehend erwähnte
Aufgabe zu lösen,
werden gemäß einem
Hauptaspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
sequentiellen Erzeugen von Empfangssymbolen durch Entspreizen eines
Empfangssignals, Erzeugen eines Schwellenwertes auf der Basis einer mittleren
Amplitude, die durch Mittelwertbildung von Amplituden einer vorgegebenen
Anzahl von Empfangssymbolen erhalten wird, Erzeugen eines gewichteten
Empfangssymbols durch Multiplizieren einer Amplitude des Empfangssymbols
mit einem Wichtungskoeffizient und sequentielles Auswählen des
Empfangssymbols oder des gewichteten Empfangssymbols als ein Empfangssymbol
des Empfangssignals gemäß dem durch
Vergleichen der Amplitude des Empfangssymbols mit dem Schwellenwert
erhaltenen Ergebnis bereitgestellt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
wird auf der Basis des von Empfangssymbolen erhaltenen Schwellenwertes
bestimmt, ob ein Empfangssymbol gewichtet werden soll, und die Empfangsqualitätabschätzung und
die Sendeleistungsregelung werden unter Verwendung der auf diese
Weise ausgewählten
Empfangssymbole ausgeführt.
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Erfindungsgemäß kann,
auch wenn der Empfangszustand sich verschlechtert und ein Empfangsfehler
auftritt, die Empfangsqualität
exakt abgeschätzt
werden, und es kann eine geeignete Sendeleistungsregelung stabil
ausgeführt
werden.
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Die
vorstehende und viele andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung sind für
Fachleute unter Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung und die
beigefügten
Zeichnungen ersichtlich, in denen bevorzugte Ausführungsformen,
die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufzeigen, anhand
erläuternder
Beispiele dargestellt sind; es zeigen:
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1 ein Blockdiagramm zum
schematischen Darstellen einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Empfangsvorrichtung;
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2 ein Blockdiagramm zum
schematischen Darstellen eines in der erfindungsgemäßen Empfangsvorrichtung
verwendeten Empfangssymbol-Konverters; und
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3 ein Ablaufdiagramm zum
Darstellen einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Empfangsqualitätabschätzverfahrens.
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Nachstehend
wird eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
ausführlich
beschrieben.
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1 zeigt ein Blockdiagramm
zum Darstellen einer Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Mobileinheit
in einem digitalen Mobiltelefon-CDMA-System. Diese Ausführungsform
einer Mobileinheit besteht aus einem HF-Verstärkungsabschnitt 10, einem
Funkabschnitt 11, einem Basisbandsignalverarbeitungsabschnitt 12,
einer Endgerätschnittstelle 13 und
einem Steuerungsprozessor 14. Der Steuerungsprozessor 14 steuert
die Gesamtoperation der Mobileinheit gemäß in einem (nicht dargestellten) Speicher
gespeicherten Programmen.
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Im
Antennen-Diversity-Empfangssystem der Mobileinheit sind Antennen 101 für zwei Systeme über einen
Antennenschalter 102 des HF-Verstärkungsabschnitts 10 mit
einem Empfangsverstärkungsabschnitt 103 verbunden.
Der Empfangsverstärkungsabschnitt 103 weist
einen rauscharmen Verstärker
(LNA) zum Verstärken
des empfangenen HF-Signals auf. Das verstärkte empfangene HF-Signal wird
an einen Empfänger 104 des
Funkabschnitts 11 ausgegeben und einem quasi-synchronen
Erfassungsprozeß unterzogen.
Das durch die quasi-synchrone Erfassung erhaltene Basisbandempfangssignal
wird durch einen A/D-Wandler 105 in ein Digitalsignal umgewandelt.
Das Digi talsignal wird dann an den Basisbandsignalverarbeitungsabschnitt 12 ausgegeben.
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Das
Basisbandempfangssignal wird durch eine Spektrumentspreizungseinheit 106 des
Basisbandsignalverarbeitungsabschnitts 12 entspreizt, und
durch einen RAKE-Diversity-Synthetisator 107 zum
Ausführen
einer Diversity-Handover-Synthetisierungsfunktion
werden sequentiell Schätzwerte
SRI der Empfangssymbole erzeugt. Jeder derart
erhaltene Schätzwert
SRI des Empfangssignals wird durch einen
Empfangssymbol-Konverter 108 derart
umgewandelt, daß die
Rechengenauigkeit für
die Mittelwertbildung der Amplituden der Empfangssymbole verbessert
wird. Jedes umgewandelte Empfangssymbol SRO wird
einem Basisbandsignalprozessor 109 zugeführt.
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Wie
später
beschrieben wird, empfängt
der Basisbandsignalprozessor 109 die geschätzten Empfangssymbolwerte
SRI und die umgewandelten Empfangssymbole
SRO und berechnet den Mittelwert der Amplituden
der Empfangssymbole. Dann berechnet der Basisbandsignalprozessor 109 einen
Signal-Interferenz-Abstand SIR als Empfangsqualität auf der
Basis des Amplitudenmittelwertes und gibt ihn an den Steuerungsprozessor 14 aus.
Der Steuerungsprozessor 14 führt eine Sendeleistungsregelung
bezüglich
des HF-Verstärkungsabschnitts 10 auf
der Basis der Größe des Signal-Interferenz-Abstands
SIR aus. Außerdem
führt der
Basisbandsignalprozessor 109 eine Signalverarbeitung, z.
B. eine Fehlerkorrekturdecodier- und eine Datentrennverarbeitung,
bezüglich
jedes vom Empfangssymbol-Konverter 108 empfangenen
Empfangssymbols aus.
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Die
auf diese Weise erhaltenen Empfangsdaten werden z. B. vom Empfänger eines
Telefonapparats über
die Endgerätschnittstelle 13 als
Sprache ausgegeben oder an ein mit der Endgerätschnittstelle 13 verbundenes
Informationsendgerät
ausgegeben.
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Dem
Basisbandsignalprozessor 109 werden über die Endgerätschnittstelle 13 Sendedaten
zugeführt,
die einer Fehlerkorrekturcodier- und Framing- oder Rahmenerzeugungsverarbeitung
unterzogen werden. Die erhaltenen Daten werden durch eine Spektrumspreizeinheit 110 spreizmoduliert
und dem Funkabschnitt 11 zugeführt. Das spreizmodulierte Basisband-Sendesignal wird
durch einen D/A-Wandler 111 des Funkabschnitts 11 in
ein Analogsignal umgewandelt. Das Analogsignal wird durch einen Sender 112 quadraturmoduliert
und als HF-Sendesignal einem Sendeverstärkungsabschnitt 113 des HF-Verstärkungsabschnitts 10 zugeführt. Das
durch den Sendeverstärkungsabschnitt 113 leistungsverstärkte HF-Sendesignal
wird über
den Antennenschalter 102 von den Antennen 101 übertragen.
Der Verstärkungsfaktor
des Sendeverstärkungsabschnitts 113 wird
durch den Steuerungsprozessor 14 gemäß dem Signal-Interferenz-Abstand
SIR des Empfangssignals geregelt.
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2 zeigt ein Blockdiagramm
zum Darstellen eines Beispiels des in 1 dargestellten
Empfangssymbol-Konverters.
Obwohl der Empfangssymbol-Konverter 108 durch ein Programm
im Basisbandsignalprozessor 109 implementiert wird, wird nachstehend
unter Bezug auf 2 die
funktionelle Struktur des Wandlers beschrieben.
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Im
Empfangssymbol-Konverter 108 von 2 werden die vom RAKE-Diversity-Synthetisator 107 sequentiell
zugeführten
Empfangssymbole SRI durch N (N ist eine
ganze Zahl) Symbole in einem Pufferspeicher 201 gespeichert.
Identische Empfangssymbole SRI werden durch
einen Akkumulator 202 sequentiell akkumuliert. Der erhaltene
Wert wird durch eine 1/N-Dividiereinrichtung 203 geteilt,
um den Mittelwert der Amplituden der Empfangssymbole zu erhalten.
Ein Multiplizierer 204 multipliziert die mittlere Amplitude
mit einem vorgegebenen Koeffizient α, um einen Schwellenwert DTH
zu erzeugen, und gibt ihn an einen Vergleicher 205 aus.
Wenn beispielsweise α =
1/4 beträgt,
wird ein 1/4 des Mittelwertes der Amplituden der Empfangssymbole
entsprechender Pegel als Schwellenwert gesetzt.
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Die
im Pufferspeicher 201 gespeicherten Empfangssymbole SRI
werden sequentiell ausgelesen, und jedes Symbol wird als ein Empfangssymbol DATA1
an den Vergleicher 205 und einen Selektor 207 ausgegeben
und durch einen Multiplizierer 206 mit einem vorgegebenen
Koeffizient β multipliziert. Die
durch den Multiplizierer erhaltenen Daten werden als ein gewichtetes
Empfangssymbol DATA 2 an den Selektor 207 ausgegeben.
Beispielsweise beträgt der
Wichtungskoeffizient β = –1/2. Der
Vergleicher 205 vergleicht das Empfangssymbol DA-TA1 mit dem Schwellenwert
DTH und gibt das Vergleichsergebnis als
Auswahlsteuerungssignal an den Selektor 207 aus. Der Selektor 207 wählt gemäß dem Vergleichsergebnis
das Empfangssymbol DATA1 oder das gewichtete Empfangssymbol DATA2
aus und gibt das ausgewählte
Symbol als umgewandeltes Empfangssymbol SRO an
den Basisbandsignalprozessor 109 aus. Insbesondere wählt der
Selektor 207, wenn die Amplitude des Empfangssymbols DATA1
kleiner ist als der Schwellenwert DTH, das
gewichtete Empfangssymbol DATA2 aus. Wenn die Amplitude des Empfangssymbols
DATA1 größer oder
gleich dem Schwellenwert DTH ist, wählt der
Selektor 207 das Empfangssymbol DATA1 aus.
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Die
zum Berechnen der Empfangsqualität SIR
verwendete Amplitude eines Empfangssymbols ändert sich in Abhängigkeit
von der Größe der Amplitude
des Empfangssymbols DATA1. D. h., wenn die Amplitude des Empfangssymbols
DATA1 kleiner ist als der Schwellenwert DTH, d. h., der Empfangszustand
hat sich verschlechtert, wird das durch Wichten des Empfangssymbols
DATA1 mit dem Koeffizient β erhaltene
Empfangssymbol DATA2 zum Berechnen der Empfangsqualität SIR verwendet.
Wenn der Empfangszustand sich nicht wesentlich verschlechtert hat,
wird das Empfangssymbol DATA1 unverändert zum Berechnen der Empfangsqualität SIR verwendet.
Durch diese Vorgehensweise kann unabhängig vom Empfangszustand eine
geeignete Sendeleistungsregelung ausgeführt und eine stabile Kommunikation
realisiert werden.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm
zum Darstellen einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Empfangsqualitätsabschätzverfahrens.
Die Empfangsqualitätsabschätzung wird
in dieser Ausführungsform
durch den Basisbandsignalprozessor 109 und den Empfangssymbol-Konverter 108 ausgeführt.
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Der
Basisbandsignalprozessor 109 empfängt die vom RAKE-Diversity-Synthetisator 107 sequentiell
ausgegebenen Empfangssymbole SRI, berechnet
die Leistung jedes Symbols und bestimmt den Mittelwert der Leistungen,
um einen Gesamtempfangsleistungswert PO zu
berechnen (Schritt S301). Der Basisbandsignalprozessor 109 bestimmt dann
eine mittlere Amplitude AAV1 der Empfangssymbole
SRI (Schritt S302) und setzt den durch Multiplizieren
der mittleren Amplitude AAV1 mit α (z. B. α = 1/4) erhaltenen
Wert als den Schwellenwert DTH (Schritt
S303).
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Der
Basisbandsignalprozessor 109 vergleicht jedes Empfangssymbol
mit dem gesetzten Schwellenwert DTH (Schritt
S304). Wenn die, Amplitude des Empfangssymbols größer oder
gleich dem gesetzten Schwellenwert DTH ist,
verwendet der Basisbandsignalprozessor 109 das Symbol ohne Änderung
(Schritt S305). Wenn die Amplitude des Empfangssymbols kleiner ist
als der Schwellenwert DTH, verwendet der
Basisbandsignalprozessor 109 das durch Multiplizieren des
Symbols mit β (z.
B. β = –1/2) erhaltene
gewichtete Empfangssymbol als Empfangs symbol (Schritt S306). Die
Schritte S304 bis S306 werden für
alle Empfangssymbole wiederholt, um die umgewandelten Empfangsymbole
SRO zu erhalten ("JA" in
Schritt S307).
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Der
Basisbandsignalprozessor 109 berechnet eine mittlere Amplitude
AAV2 der auf diese Weise erhaltenen Empfangssymbole
SRO und bestimmt die quadratische Summe
der mittleren Amplitude, um einen Nutzsignalempfangsleistungswert
PS zu erhalten (Schritt S308). Der Basisbandsignalprozessor 109 berechnet
dann einen Interferenzsignalempfangsleistungswert PI durch
Subtrahieren des Nutzsignalempfangsleistungswertes PS vom
bereits bestimmten Gesamtempfangsleistungswert PO (Schritt
S309). Der Basisbandsignalprozessor 109 kann den Signal-Interferenz-Abstand
SIR zum Abschätzen
der Empfangsqualität
basierend auf dem Nutzsignalempfangsleistungswert PS und
dem Interferenzsignalempfangsleistungswert PI bestimmen.
Diese Empfangsqualität
SIR wird vom Basisbandsignalprozessor 109 an den Steuerungsprozessor 14 ausgegeben,
um Steuerungsinformation für
die Sendeleistungsregelung zu bestimmen (Schritt S310).
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, können, weil
die mittlere Amplitude AAV2 unter Verwendung der
durch den Empfangssymbol-Konverter 108 umgewandelten Empfangssymbole
SRO berechnet und der Nutzsignalempfangsleistungswert
PS bestimmt wird, die Wirkungen einer Verschlechterung
des Empfangszustands reduziert werden, und es kann eine geeignete
Sendeleistungsregelung stabil ausgeführt werden.
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Die
im Empfangssymbol-Konverter 108 verwendeten Koeffizienten α und β können variable
Parameter sein, die durch den Steuerungsprozessor 14 oder
die Endgerätschnittstelle 13 geeignet
gesetzt werden. Unter Verwendung solcher variabler Parameter können Änderungen
in der Hardware und der Software minimiert werden, und der Mittelwert
der Amplituden der Empfangssymbole kann exakter bestimmt werden.
Dies ermöglicht
eine exaktere Empfangsqualitätsabschätzung. Außerdem können durch Setzen
des Wichtungskoeffizienten β auf
einen negativen Wert, z. B. β = –1/2, die
Einflüsse
der Empfangssymbole, deren Amplituden kleiner sind als der Schwellenwert,
auf die Varianz der Empfangssymbole weiter reduziert werden. Beispielsweise
können Fehler
bei der Berechnung der Interferenzsignalempfangsleistung weiter
unterdrückt
werden.
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Die
vorstehend beschriebene Ausführungsform
wurde in Verbindung mit einem digitalen Mobiltelefon-CDMA-System
erläutert.
Der Empfangssymbol-Konverter 108 wird für eine Empfangsvorrichtung in
einem CDMA-System verwendet, er kann jedoch gleichermaßen auch
für eine
Empfangsvorrichtung in einer Basisstation und als Empfangsstation
einer Mobileinheit verwendet werden.