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I. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf drahtlose Nachrichtenübertragungen.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein neues und
verbessertes Verfahren, sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung eines,
eine hohe Datenrate besitzenden Kanals, mit einer reduzierten Spitze-zu-Durchschnittsamplitude,
und zwar unter Verwendung eines Satzes von eine niedrigere Rate
aufweisenden Kanälen.
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II. Beschreibung verwandter
Technik
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Der
IS-95 Standard definiert ein über
die Luft verlaufendes Interface zum Vorsehen einer effizienteren
und robusteren Zellentelefondienstleistung, unter Verwendung der
CDMA-Technologie. Die CDMA-Technologie gestattet den Aufbau oder
das Vorsehen von Mehrfachkanälen
innerhalb des gleichen HF-Elektromagnetspektrums,
und zwar durch Modulation der zu übertragenden Daten mit einem
oder mehreren Pseudozufallsrauschcodes (pseudorandom noise (PN)
codes). 1 sieht eine außerordentlich
vereinfachte Darstellung eines zellularen Telefonsystems vor, und
zwar konfiguriert entsprechend der Verwendung des IS-95 Standards.
Mobiltelefone 10 (die auch als drahtlose Anschlüsse oder Geräte bezeichnet
werden) stehen mit Basisstationen 12 in Verbindung, und
zwar über
CDMA-modulierte HF-Signale und die Basisstationsteuervorrichtungen
(basis station controller) 14 sehen eine Anrufsteuerfunktionalität vor, die
gestattet, dass Mobiltelefonie nie erfolgt. Mobile Schaltzentren
(MSC = mobile switching center) 16 sehen die Anrufleit-
und Schaltfunktionalität
(call routing and switching functionality) vor, und zwar zu dem öffentlichen
Telefonnetzwerk (public switch telephone network = PSTN) 18.
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Die
Durchführung
von Nachrichtenübertragungen
bzw. Kommunikationen innerhalb des gleichen HF-Bandes gestattet,
dass benachbarte Basisstationen das gleiche HF-Spektrum verwenden,
was die Effizienz erhöht,
mit der die verfügbare
Bandbreite ausgenutzt wird. Andere zellulare Standards machen typischerweise
es erforderlich, dass benachbarte Basisstationen ein unterschiedliches
HF-Spektrum verwenden. Die Verwendung des gleichen HF-Bandes erleichtert
auch die Durchführung
einer "weichen Übergabe" ("soft handoff"), wobei es sich um
ein robusteres Verfahren der Übergabe
bei dem drahtlosen Anschluss oder Gerät (typischerweise einem Zellulartelefon)
handelt, und zwar zwischen einem Abdeckgebiet oder einer Abdeckfläche von
zwei oder mehr Basisstationen. Die weiche Übergabe ist der Zustand der
gleichzeitigen Interfaceverbindung des drahtlosen Gerätes mit
zwei oder mehr Basisstationen 12, was die Wahrscheinlichkeit
erhöht,
dass mindestens ein Interface bzw. eine Verbindung stets während der Übergabe
aufrechterhalten bleibt. Die weiche Übergabe steht im Gegensatz
zur harten Übergabe
(hard handoff), die bei den meisten anderen zellularen Telefonsystemen
zum Einsatz kommt, wo das Interface oder die Verbindung mit der
Basisstation beendet wird, bevor das Interface bzw. die Verbindung
mit der zweiten Basisstation aufgebaut ist.
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Ein
weiterer Vorteil der Verwendung des gleichen HF-Bandes zur Durchführung von
Kommunikationen besteht darin, dass die gleiche HF-Ausrüstung verwendet
werden kann, um einen Satz von eine niedrigere Rate besitzenden
Kanälen
zur Übertragung
heranzuziehen. Dies gestattet, dass die gleiche HF-Ausrüstung dazu
verwendet wird, um einen eine höhere
Rate besitzenden Kanal zu erzeugen, und zwar gebildet durch Multiplexen
der höher
gemultiplexten Kanäle über den
Satz von eine niedrigere Rate besitzenden Kanälen. Die Übertragung von Mehrfachkanälen unter
Verwendung der gleichen HF-Ausrüstung steht
im Gegensatz zu der Frequenzteilung (frequency division) und der
Zeitteilung (timing division) Mehrfachzugriffssysteme (FDMA- und
TDMA-Systeme), die im Allgemeinen nicht gleichzeitig auf Mehrfachkanälen übertragen
können,
und zwar unter Verwendung der gleichen HF-Ausrüstung, da die Kanäle in einem
größeren Ausmaß frequenzunterteilt
sind als dies in einem CDMA-System der Fall ist. Diese Fähigkeit,
eine höhere
Datenrate besitzende Kanäle
unter Verwendung der gleichen HF-Ausrüstung zu übertragen, wurde dabei ein
wichtiger Vorteil des IS-95 Standards, dass das world wide web (www)
Videokonferenzen und andere Netzwerktechnologien erschaffen hat,
die ein Bedürfnis
für solch eine
höhere
Rate besitzende Kanäle
haben.
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Obwohl
eine höhere
Rate besitzende Kanäle leichter
innerhalb eines CDMA-Systems
durch Kanalbündelung
gebildet werden können,
ist die Gesamtsystemleistungsfähigkeit,
die sich aus dieser Bündelung
ergibt nicht optimal. Dies liegt daran, dass die Summierung von
Mehrfachkanälen
eine Wellenform mit höherer
Spitze-zu-Durchschnittsamplitude erzeugt, als dies bei einem, eine
niedrige Rate besitzenden Serienkanal, der Fall ist. Beispielsweise
ist für
einen Serienkanal die Amplitude der Datenwellenform entweder +1
bis –1,
und zwar entsprechend der BPSK-Datenmodulation, verwendet durch
den IS-95 Standard. Somit ist das Spitze-zu-Durchschnittsverhältnis im
Wesentlichen das einer Sinuswelle. Für einen, eine höhere Rate
besitzenden Kanal, der eine niedrigere Rate besitzende Kanäle summiert,
kann die Amplitude zu Wellenform +4, –4, +2, –2 und 0 sein. Somit würde die
Spitze-zu-Durchschnittsamplitude
des gebildeten Kanals signifikant größer als eine Sinuswelle sein,
und daher signifikant höher
liegen als bei dem nicht gebündelten
Kanal.
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Eine
erhöhte
Spitze-zu-Durchschnittsamplitude stellt größere Anforderungen an den Sendeverstärker eines
Systems und kann die maximale Datenrate oder den maximalen Bereich,
bei dem das System betrieben wird, reduzieren. Dies liegt an mehreren
Faktoren, wobei der wichtigste darin besteht, dass die Durchschnittsdatenrate
von der durchschnittlichen Sende- und Empfangsleistung abhängt, und
eine höhere
Spitze-zu-Durchschnittsamplituden-Wellenform eine höhere Spitze-zu-Durchschnittsamplituden-Wellenform
eine größere maximale
Sendeleistung erfordert, um eine gegebene Durchschnittssendeleistung
aufrecht zu erhalten. Daher ist ein größerer und teuerer Sendeverstärker erforderlich,
um die gleiche Performance oder Leistungsfähigkeit für eine höhere Spitze-zu-Durchschnittswellenform
vorzusehen. Nichtsdestoweniger ist es außerordentlich erwünscht, einen
eine höhere Datenrate
besitzenden Kanal in einem CDMA-System vorzusehen, und zwar durch
Bündeln
eines Sat zes von eine niedrigere Datenrate besitzenden Kanälen. Es
besteht somit ein Bedürfnis
nach einem Verfahren und eine Vorrichtung zur Reduzierung des Spitze-zu-Durchschnittssendeamplituden-Verhältnisses
für einen
Satz von gebündelten,
eine niedrigere Rate besitzenden CDMA-Kanälen.
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US-A-5,448,555
beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur gleichlaufenden
Nachrichtenübertragung
von Analoginformation und Digitalinformation. Das Digitalinformationssignal
ist in Symbole unterteilt und die Symbole werden auf einen Signalraum
mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen aufgetragen. Das Analogsignal
wird in Komponentensignale umgewandelt, und den Symbolen hinzuaddiert.
Das Summensignal wir, an einen Empfänger gesendet, wo die Symbole
detektiert und von dem empfangenen Signal subtrahiert werden, um
die Analogsignalkomponenten zu ergeben. Das gesendete Analogsignal
wird aus den Komponenten wieder erzeugt.
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US-A-5,805,567
beschreibt ein orthogonales Modulationsschema für die Umwandlung oder Transformation
von zwei Datenströmen
in zwei gegenseitig orthogonal modulierte Signale mit dem gleichen
Trägerfrequenzband.
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WO-A-9613918
beschreibt ein Verfahren, welches einen niedrigere Kosten verursachenden Leistungsverstärker in
die Lage versetzt, ein zusammengesetztes Breitbandsignal zu erzeugen.
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EP-A-0652650
beschreibt ein CDMA-Kommunikationsverfahren, welches in der Lage
ist, die Multiplexübertragung
von Daten über
einen breiten Frequenzbereich zu ermöglichen, und zwar von einer niedrigeren
Rate bis zu einer hohen Rate. Daten einer höheren Übertragungsrate können gemultiplext werden,
und durch eine Vielzahl von Kanälen übertragen
werden, und zwar unter Verwendung unterschiedlicher Spreizcodes.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sehen ein neues und verbessertes Verfahren sowie
eine Vorrichtung vor, und zwar zur Erzeugung eines, eine reduzierte
Spitze-zu-Durchschnittsamplitude besitzenden Hochdatenratenkanals,
unter Verwendung eines Satzes von Niedrigratenkanälen (eine
niedrigere Rate besitzende Kanäle).
Der Satz von Niedrigratenkanälen
wird vor dem Summieren und dem Übertragen
phasenrotiert. Die Größe der Phasenrotation
hängt von
der Anzahl der verwendeten Kanäle
ab, um den Hochratenkanal zu bilden. In einem Ausführungsbeispiel
wo zwei Niedrigratenkanäle
verwendet werden, werden die In-Phase- und Quadratur-Phase-Komponenten der zwei
Kanäle
komplex multipliziert, und zwar vor der Heraufkonversion mit In-Phase-
und Quadratur-Phase-Sinusoiden. Für einen, eine hohe Rate besitzenden
Kanal (Hochratenkanal), der mehr als zwei Niedrigratenkanäle aufweist,
wird die In-Phase- und die Quadratur-Phase-Komponente jedes Kanals
heraufkonvertiert, und zwar mit einem Satz von Sinusoiden, die bezüglich einander
phasenversetzt sind.
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Somit
wird erfindungsgemäß ein Verfahren und
eine Vorrichtung vorgesehen, und zwar zur Erzeugung eines, eine
höhere
Rate besitzenden Kanals aus eine niedrigere Rate besitzenden Kanälen, wie
dies in den Ansprüchen
1 bzw. 6 angegeben ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen,
in denen die gleichen Bezugszeichen verwendet sind. In der Zeichnung
zeigt:
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1 ein
Blockdiagramm eines zellularen Telefonsystems;
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2 ein
Blockdiagramm eines Sender- oder Übertragungssystems, verwendet
zur Erzeugung eines Rückwärtsverbindungssignals;
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3 ein
Blockdiagramm, eines eine hohe Rate besitzenden Sende- oder Übertragungssystems;
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4 ein
Blockdiagramm eines, eine hohe Rate besitzenden Sendesystems, konfiguriert
entsprechend einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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5 eine
graphische Darstellung von Signalen, vorgesehen zur Veranschaulichung
der Vorteile der Erfindung;
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6 ein
Blockdiagramm, eines eine hohe Rate besitzenden Sendesystems, konfiguriert
entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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7 ein
Blockdiagramm, eines eine hohe Rate besitzenden Sendesystems, konfiguriert
entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung; und
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8 eine
graphische Darstellung von Signalen, vorgesehen zur Veranschaulichung
der Vorteile der Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines, eine reduzierte
Spitze-zu-Durchschnittsamplitude besitzenden, eine hohe Datenrate aufweisenden
Kanals, unter Verwendung eines Satzes, eine niedrigere Rate aufweisenden
Kanälen, wird
beschrieben.
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In
der folgenden Beschreibung wird die Erfindung im Zusammenhang mit
einem Signal erläutert, welches
gemäß dem IS-95
Standard erzeugt wird, und zwar bezüglich einer Rückwärtsverbindungswellenform.
Obwohl die Erfindung besonders geeignet ist zur Verwendung einer
solchen Wellenform, kann die Erfindung auch mit anderen Signalen
verwendet werden, und zwar entsprechend anderen Protokollen. Beispielsweise
kann die Erfindung in Systemen verwendet werden, die Signale von
gemäß der IS-95 Vorwärtsverbindungswellenform
erzeugen. Ein System und ein Verfahren zur Erzeugung von Signalen im
Wesentlichen gemäß der Verwendung
des IS-95 Standards ist in dem folgenden US-Patent beschrieben:
Nr. 5,103,459 mit dem Titel "System and
Method for Generating Signal Waveforms in a CDMA Cellular Telephone
System", übertragen
auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein Blockdiagramm eines Sendesystems, verwendet durch einen drahtlosen
Anschluss oder ein drahtloses Gerät 10, zur Erzeugung eines
einzigen Rückwärtsverbindungsverkehrssignals
entsprechend dem IS-95 Standard. Zu übertragende Daten 48 werden
zu dem Faltungscodierer (convolutional encoder) 50 in 20 ms Segmenten
geliefert, die als Rahmen (frames) bezeichnet werden, und zwar mit
einer von vier Raten, auf die wie folgt Bezug genommen wird: "volle Rate", "halbe Rate", "Viertelrate" und "Achtelrate", wobei jeder Rahmen die
Hälfte
der Daten enthält,
wie dies beim vorherigen Rahmen der Fall war, und wobei dadurch
die Daten mit der halben Rate übertragen
werden. Die Daten 48 sind typischerweise eine variable
Rate aufweisende vocodierte Audioinformation von einer Datenquelle, beispielsweise
einem Vocodersystem, wo eine niedrigere Rate aufweisender Rahmen
verwendet werden, wenn weniger Information vorhanden ist, wie beispielsweise
während
einer Pause in einer Unterhaltung oder Konversation. Der Faltungscodierer 50 codiert
die Daten 48 gemäß den Konvolutionsprinzipien
und erzeugt codierte Symbole 51, und ein Symbolwiederholer
(symbol repeater) 52 erzeugt wiederholte Symbole 53 durch
symbolwiederholungscodierte Symbole 51, und zwar in einer
Menge hinreichend um eine Datenmenge zu erzeugen, äquivalent
zu einem Vollratenrahmen. Beispielsweise werden drei zusätzliche
Kopien eines Viertelratenrahmens für einen Gesamtbetrag von vier
Kopien erzeugt. Keine zusätzlichen
Kopien eines Vollratenrahmens werden erzeugt.
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Ein
Blockinterleaver bzw. Blockverschachteler 54 verschachtelt
dann die wiederholten Symbole 53, um verschachtelte Symbole 55 zu
erzeugen. Ein Modulator 56 führt eine 64-er Modulation an
den verschachtelten Symbolen 55 aus, um Walsh-Symbole 57 zu
erzeugen. D.h. einer von 64 möglichen
orthogonalen Walsh-Codes, wobei jeder Code aus 64 Modulationschips
besteht, wird übertragen
und indexiert, und zwar durch jeweils sechs verschachtelte Symbole 55.
Ein Datenburstrandomizer 58 führt das "Gating" durch, und zwar unter Verwendung von Rahmenrateninformation
an den Walsh-Symbolen 57 in Pseudozufalls- (pseudorandom)Bursts
oder -Stößen derart,
dass nur ein vollständiges
Beispiel oder Fall von Daten übertragen
bzw. gesendet wird.
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Die
gegateten Walsh-Chips werden sodann direkt sequenzmoduliert, und
zwar unter Verwendung eines PN (pseudorandom) Langkanalcodes 59 mit
einer Rate von vier Langkanalcodechips zu jedem Walsh-Chip, und
zwar zur Erzeugung modulierter Daten 61. Der Langkanalcode
bildet die Kanalisierungsfunktion für die Rückwärtsverbindung und ist einzigartig
für jedes
Mobiltelefon 10 und jeder Basisstation 12 bekannt.
Für die
Vorwärtsverbindung,
für die
die Erfindung ebenfalls anwendbar ist, wird der Walsh-Code für die Kanalisierung
verwendet. Modulierte Daten 61 werden dupliziert und zwar
mit der ersten Kopie, die über
Modulation "gespreizt" ist, und zwar mit
einem In-Phase-Pseudozufallsspreizcode (PNI = pseudorandom spreading code), und zwar
zur Erzeugung von I-Kanaldaten, und die zweite Kopie wird nach Verzögerung um
eine Hälfte
der Dauer eines Spreizcodechips durch Verzögerung 60 gespreizt,
und zwar über
Modulation mit einem Quadratur-Phasenspreizcode
PNQ), unter Erzeugung von Q-Kanaldaten.
Die I-Kanaldaten
und die Q-Kanaldaten werden beide tiefpassgefiltert (nicht gezeigt),
bevor sie verwendet werden, um In-Phase- bzw. Quadratur-Phase-Trägersignale
PSK (phase shift key) zu modulieren. Die modulierten In-Phase- und Quadratur-Phase-Trägersignale
werden zusammen summiert, bevor die Übertragung zu einer Basisstation oder
einem anderen Empfangssystem (nicht gezeigt) erfolgt.
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Die
gestrichelte Linie 70 zeigt die Grenze an zwischen der
in einer ersten integrierten Schaltung (links) ausgeführten Verarbeitung
und einem HF-System (rechts) in einer Implementierung der Erfindung.
Somit gilt Folgendes: die integrierten Schaltungen, die die Verarbeitung
links ausführen
und oberhalb der Unterteilungslinie 70 für einen
einzigen Kanal sind verfügbar,
und werden in großem
Umfang verwendet. Ferner ist Folgendes klar: jede Bezugnahme auf
Trägersignale
betrifft einfach ein System zur Heraufkonvertierung eines Signals
auf die Trägerfrequenz,
was die Verwendung von einer Serie von Heraufkonvertierungsschritten
umfasst, von Mischschritten und Sinusoid- Signalen. Zusätzlich sei Folgendes bemerkt:
obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit der Durchführung des
Offset-QPSK-Spreizens beschrieben ist, können die allgemeinen Prinzipien
der Erfindung auch auf Systeme angewandet werden, die andere bekannte
Modulationstechniken verwenden, und zwar einschließlich der
QPSK- und der BPSK-Modulation.
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3 ist
ein Blockdiagramm eines Sendesystems, verwendet zur Erzeugung einer,
eine hohe Rate besitzenden Verbindung, und zwar durch Bündeln von
zwei, eine niedrigere Rate besitzenden Kanälen, wobei gewisse Aspekte
der vorliegenden Erfindung nicht vorgesehen sind. Vorzugsweise wird KANAL
A innerhalb einer ersten integrierten Schaltung 80 erzeugt,
und KANAL B wird innerhalb einer zweiten integrierten Schaltung 82 erzeugt,
wobei jedoch eine derartige Konfiguration zur Verwendung der Erfindung
nicht notwendig ist. Auch sind KANAL A und KANAL B vorzugsweise
entsprechend der Verarbeitung eines einzigen Kanals codiert, wie
dies unter Bezugnahme auf 2 (Codieren
nicht gezeigt) oben beschrieben ist. Innerhalb der integrierten Schaltung 80 ist
der KANAL A mit einem Kanal A-Langcode (Langcode A) moduliert und
gespreizt mit dem In-Phase-Spreizcode PNI und, nach einer Verzögerung von
einem halben Chip, mit dem Quadrat-Phasen-Spreizcode PNQ. In ähnlicher
Weise ist in der integrierten Schaltung 82 der KANAL B
mit dem Kanal B-Langcode (Langcode B) moduliert, und gespreizt mit
dem In-Phase-Spreizcode
PNI und nach einer Verzögerung
von einem halben Chip, mit dem Quadrat-Phasen-Spreizcode PNQ.
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Die
Langcodes A und B sollten einzigartig sein (unique) um zu gestatten,
dass die Kanäle
unabhängig
demoduliert werden, und sie sind vorzugsweise orthogonal zueinander.
Verschiedene Verfahren und Systeme zur Erzeugung von Sätzen von
Kanalcodes können
ohne weiteres entwickelt werden. Ein Verfahren ist in dem folgenden
US-Patent beschrieben: Nr. 5,442,625 mit dem Titel "CODE DIVISION MULTIPLE
ACCESS SYSTEM PROVIDING VARIABLE DATA RATE ACCESS TO A USER". Andere Systeme
und Verfahren sind in den folgenden US-Patenten beschrieben: Nr.
5,930,230 mit dem Titel "HIGH
DATA RATE CDMA WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM" und "SYSTEM AND METHOD FOR TRANSMITTING AND
RECEIVING HIGH SPEED DATA IN A CDMA WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM", eingereicht am
1. Mai 1997, wobei beide Patente auf den Inhaber der vorliegenden Anmeldung
eingetragen sind.
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Außerhalb
der integrierten Schaltungen 80 und 82 werden
die PNI gespreizten KANAL A-Daten summiert und zwar mit den PNI-gespreizten
KANAL B-Daten, was
summierte In-Phase-Daten 120 ergibt. Zusätzlich werden
die PNQ gespreizten KANAL A-Daten mit den PNQ gespreizten KANAL
B-Daten summiert, was summierte Quadratur-Phasen-Daten 122 ergibt.
Man erkennt, dass die summierten In-Phase-Daten 120 und
die summierten Quadratur-Phase-Daten 122 Werte
von +2, 0 und –2
besitzen, wobei ein Wert von –1
dazu verwendet wird, eine logische Null zu repräsentieren und einen Wert von +1
wird dazu verwendet, eine logische Eins zu repräsentieren. Die summierten In-Phase-Daten 120 werden
mit einem In-Phase-Träger
heraufkonvertiert und die summierten Quadratur-Phase-Daten 122 werden mit
einem Quadratur-Phasen-Träger heraufkonvertiert,
und die sich ergebenden heraufkonvertierten Signale werden summiert,
was das gesendete Signal 128 erzeugt.
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4 ist
ein Übertragungs-
oder Sendesystemblockdiagramm, verwendet zur Erzeugung einer, eine
hohe Rate besitzenden Verbindung, und zwar durch Bündelung
von zwei, eine niedrigere Rate besitzenden Kanälen, und zwar konfiguriert
entsprechend einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung. KANAL A wird innerhalb einer ersten integrierten
Schaltung 90 erzeugt, und KANAL B wird mit einer zweiten integrierten
Schaltung 92 erzeugt. KANAL A und KA-NAL B sind vorzugsweise entsprechend
der Verarbeitung eines einzigen Kanals codiert, und zwar wie dies
oben bezüglich 2 (Codierung
nicht gezeigt) beschrieben ist. Innerhalb der integrierten Schaltung 90 ergeben
KA-NAL A, moduliert
mit Langcode A und gespreizt mit In-Phase-Spreizcode PNI In-Phase
KANAL A-Daten 94 und, nach einer halben Chipverzögerung ergibt
Quadratur-Phasen-Spreizcode PNQ Quadratur-Phasen KANAL A-Daten 96.
In ähnlicher
Weise wird innerhalb der integrierten Schaltung 92 KANAL
B mit Langcode B moduliert und mit In-Phase-Spreizcode PNI gespreizt,
was In- Phase KANAL
B-Daten 98 ergibt und nach einer halben Chipverzögerung ergibt
das Spreizen mit Quadratur-Phasen-Spreizcode PNQ Quadratur-Phasen
KANAL B-Daten 99.
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Außerhalb
der integrierten Schaltung 90 und 92 werden die
In-Phase KANAL A-Daten 94 mit 0°-Phase-Träger (COS(ωct))
und Quadratur-Phase KANAL A-Daten 96 mit
90°-Phase-Träger (SIN(ωct)) moduliert. Zusätzlich werden die In-Phase KANAL B-Daten 98 mit
dem 90°-Phase-Träger (COS(ωct + 90°))
moduliert und die Quadratur-Phase KANAL B-Daten 99 werden mit dem
180°-Phase-Träger (SIN(ωct) + 90°)
moduliert. Die sich ergebenden heraufkonvertierten Signale werden
durch die Summierer 100 summiert, was Signal 102 ergibt,
welches zwei gebündelte,
eine niedrigere Rate besitzende Verbindungen aufweist. Wie durch 4 veranschaulicht,
wird der KANAL B heraufkonvertiert, und zwar unter Verwendung der
In-Phase- und der Quadratur-Phase-Träger,
die um 90° rotiert
sind, und zwar bezüglich
der In-Phase- und Quadratur-Phase-Träger, die zum Heraufkonvertieren
des KANALS A verwendet werden. Auf diese Weise kann man sagen, dass
der KANAL B um 90° bezüglich des
KANALS A phasenrotiert ist. Wie unten dargestellt, vermindert die
Phasenrotation des KANALS B um 90° bezüglich des
KANALS A vor dem Summieren die Spitzensendeamplitude, da die Phasen
versetzt sind und daher nicht in die gerade Linie als Vektoren fallen.
Das Reduzieren der Spitzenamplitude erhöht die Effizienz, mit der der
HF-Senderverstärker
verwendet wird.
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5 ist
eine graphische Darstellung der Amplitude von verschiedenen sinusoidalen
Signalen, was die Vorteile der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Signal 114 ist das Sendesignal, und zwar erzeugt auf dem
In-Phase-Kanal des
nicht rotierten, eine hohe Rate besitzenden Systems gemäß 2. Das
Signal 116 ist das Sendesignal, erzeugt durch den In-Phase-Kanal
des phasenrotierten, eine hohe Rate besitzenden Systems gemäß 3,
wo der KANAL B mit einem Sinusoid, rotiert um 90° bezüglich des KANALS A, moduliert
ist. Nur der In-Phase-Kanal ist gezeigt, um die Darstellung der
Erfindung zu vereinfachen, jedoch gelten die veranschaulichten Prinzipien
auch für
den Quadratur-Phase-Kanal und die Summe von In-Phase- und Quadratur-Phase- Kanal. Die Zeiten
A, B und C zeigen Datenübergänge an und
definieren auf diese Weise drei Sätze von Daten. Während der
drei Perioden werden die Daten über
die KANÄLE
A und B gesendet, und zwar folgende: (+1, +1) bzw. (+1, –1) bzw.
(–1, –1).
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Für das nicht
rotierte Signal 114 ist das während der Zeit A übertragene
Signal (+1)COS(ωct) + (+1)COS(ωct),
was gleich (2)COS(ωct) ist. Während der Zeit B gilt: Signal 114 (+1)COS(ωct) + (–1)COS(ωct), was auf Null (0) summiert, wie dies
in der Zeichnung gezeigt ist. Während
der Zeit C ist das gesendete oder übertragene Signal (–1)COS(ωct) + (–1)COS(ωct) was gleich (–2) COS(ωct)
ist. Auf diese Weise besteht das Signal 114 typischerweise
entweder aus dem Amplitude 2 Sinusoid oder einem Nullamplitudensignal.
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Für das rotierte
Signal 116 ist das während der
Zeit A gesendete Signal (+1)COS(ωct) + (1)COS(ωct
+ 90°) was
gleich (1.4)COS(ωct + 45°)
ist. Man erkennt Folgendes: es handelt sich hier um eine Amplitudenreduktion
von annähernd
30% bezüglich des
Signals 114 während
der gleichen Zeit. Die Linie 118 zeigt die Differenz in
der Spitzenamplitude der Signale 114 und 116 während einer
Zeit A an. Während
der Zeit B ist das Signal 116 (+1)COS(ωct)
+ (–1)COS(ωct + 90°),
was gleich 1.4COS(ωct – 45°) ist. Während der
Zeit C ist das Signal 116 (–1)COS(ωct) +
(–1)COS(ωct + 90°),
was gleich 1.4COS(ωct +215°) ist.
Auf diese Weise weist das Signal 116 eine Reihe von Amplituden
1.4 Sinusoiden auf, anstelle des Amplitude 2 Sinusoids oder Null
Amplitudensignals von Signal 114 und hat daher ein niedrigeres
Spitze-zu-Durchschnittsverhältnis als
das Signal 114. Die gleiche Reduktion der Spitze-zu-Durchschnittsamplitude
wird von der Quadratur-Phasen-Komponente des kombinierten Signals
erfahren, wodurch in ähnlicher
Weise die gesamte Spitze-zu-Durchschnitt-Sendeamplitude reduziert
wird, was eine effizientere Verwendung eines Sendeverstärkers gestattet.
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6 ist
ein Blockdiagramm eines Sendesystems, konfiguriert gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wo zwei Kanäle
gebündelt
sind, um einen Kanal mit höherer
Rate zu bilden. In ähnlicher
Weise wie dies unter Bezugnahme auf 4 oben beschrieben
wurde, erzeugt die integrierte Schaltung 90 In-Phase KANAL
A Daten 154 und Quadratur-Phase KANAL A Daten 156 und
die integrierte Schaltung 92 erzeugt In-Phase KANAL B Daten 158 und
Quadratur-Phase KANAL B Daten 160.
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Außerhalb
der integrierten Schaltungen 90 und 92 werden
die In-Phase KA-NAL
A Daten 154 summiert und zwar mit dem negativen der Quadratur-Phase
KANAL B Daten 160, was summierte In-Phase-Daten 162 erzeugt,
und die Quadratur-Phase KANAL A Daten 156 werden mit den In-Phase
KANAL B Daten 158 summiert, was summierte Quadratur-Phase-Daten 164 ergibt.
Die summierten In-Phase-Daten 162 werden mit einem In-Phase-Träger heraufkonvertiert
und summierte Quadratur-Phase-Daten 164 werden mit einem
Quadratur-Phasen-Träger
summiert, was heraufkonvertierte Signale summiert und übertragen
als Signal 166 ergibt.
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Der
Fachmann erkennt, dass dies die komplexe Multiplikation von KANAL
A und KANAL B ist, zur Erzeugung des Resultats welches eine In-Phase (reale)
und Quadratur-Phase (imaginäre)
Komponente aufweist, die heraufkonvertiert werden, und zwar mit
den In-Phase- bzw. Quadratur-Phase-Trägern. Durch Ausführung der
komplexen Multiplikation wird die phasenrotierte Wellenform erzeugt,
und zwar ohne die Notwendigkeit zur Erzeugung zusätzlicher phasenversetzter
Sinusoiden, auf welche Weise die notwendige Sendeverarbeitung vereinfacht
wird.
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7 ist
ein Blockdiagramm eines Sendesystems, konfiguriert gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung, in dem ein Satz von N-Kanälen gebündelt wird, um einen, eine
höhere Rate
besitzenden Kanal zu bilden, und zwar entsprechend einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wo N = 5 ist. Innerhalb der integrierten Schaltung 180 werden
die In-Phase- und Quadratur-Phase-Komponenten
der KANÄLE
i = 0 .. 4, wie oben beschrieben erzeugt, und zwar bezüglich der
integrierten Schaltung 90 und 92. Außerhalb
der integrierten Schaltung 180 wird die In-Phase-Komponente
jedes Kanals heraufkonvertiert, und zwar unter Verwendung eines
Sinusoids COS(ωct + i/N·180°), wobei i gleich der Kanalzahl
ist, wie hier zugewiesen, und N gleich fünf ist, wobei es sich hier
um die Gesamtzahl von Kanälen, die
gebündelt
wird, handelt, um in dem gezeigten Beispiel einen Kanal mit höherer Rate
zu erzeugen. In ähnlicher
Weise wird die Quadratur-Phase-Komponente jedes Kanals unter Verwendung
eines Sinusoids SIN(ωct + i/N·180°) heraufkonvertiert. Die sich ergebenden
heraufkonvertierten Signale werden miteinander summiert, und als
Signal 190 übertragen.
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Durch
Rotation der Phase der Trägersignale, verwendet
für jeden
Kanal i = 0 bis N-1 in einem Satz von Kanälen N durch eine Größe i/N·180°, wird die durch
die summierte Wellenform erzeugte Sendeamplitude reduziert und zwar
relativ zu der Spitzenamplitude eines Signals, gebildet durch summierte
Kanäle,
heraufkonvertiert unter Verwendung nicht rotierter Sinusoid-Träger. Dies
liegt daran, dass die Phasenrotation des Satzes von sinusoidalen
Signalen die Kohärenz
eliminiert, wodurch die Amplituden des Satzes von Signalen alle
gleichzeitig die Spitze erreichen. Auf diese Weise kann ein gegebener
Sendeverstärker
in effizienterer Weise genutzt werden, um das eine höhere Rate
besitzende Signal zu übertragen.
Obwohl andere Versetzungsabstände
(offset spacing) verwendet werden können, wird die Verwendung der
Phasen-Versetzungsbeabstandung (phase
offset spacing), wie hier beschrieben, bevorzugt, das sich dadurch
eine maximale einen gleichen Abstand besitzende Phasendifferenz
ergibt.
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8 ist
eine graphische Darstellung der Amplitude von verschiedenen sinusoidalen
Signalen zur weiteren Darstellung der Vorteile der vorliegenden
Erfindung für
den eine hohe Rate besitzenden Kanal der 7, bestehend
aus fünf
gebündelten Kanälen mit
niedrigerer Rate. Das Signal 130 entspricht dem In-Phasen-Teil
eines, eine hohe Rate besitzenden Kanals, erzeugt durch Summierung
von fünf
nicht rotierten, eine niedrigere Rate besitzenden Kanälen und
zwar Kanälen
auf die als KANÄLE
A bis E Bezug genommen wird. Das Signal 132 entspricht dem
In-Phase-Teil des eine hohe Rate besitzenden Kanals, erzeugt durch
Summierung von fünf
phasenrotierten, eine niedrigere Rate besitzenden Kanälen, wie
dies in 7 gezeigt ist. Nur der In-Phase- Kanal ist dargestellt,
um die Veranschaulichung der Erfindung zu vereinfachen, jedoch sind
die dargestellten Prinzipien auch auf den Quadratur-Phase-Kanal und die Summe
des In-Phase- und Quadratur-Phase-Kanals anwendbar. Die Zeiten D,
E und F zeigen Datenübergänge an,
und definieren auf diese Weise drei Datensätze. Während der drei Perioden werden
die Daten über
KANÄLE
A bis E gesendet, und zwar die folgenden: (+1, +1, +1, +1+1) bzw.
(+1, –1, –1, –1, +1) bzw.
(–1, –1, –1, –1, –1).
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Wie
man aus 8 erkennt, ist die Amplitude
des nicht rotierten Signals 130 größer als die des rotierten Signals 132,
und zwar um eine Größe 134 während der
Zeiten D und F. Dies liegt daran, dass die fünf, eine niedrigere Rate besitzenden
Kanäle
in kohärenter
Weise während
der Zeiten D und F addieren, während
die fünf
rotierten Signale dies nicht tun. Während der Zeit E ist die Amplitude
des nicht rotierten Signals 130 kleiner als das des rotierten
Signals 132. Dies liegt daran, dass die fünf nicht
rotierten, eine niedrigere Rate besitzenden Kanäle während der Zeit E in destruktiverer
Weise hinzuaddieren als die fünf
rotierten, eine niedrigere Rate besitzenden Kanäle. Auf diese Weise spreizt
das phasenrotierte Signal 132 die Sendeenergie gleichmäßiger über die Zeit
hinweg aus und besitzt daher ein niedrigeres Spitze-zu-Durschnittsamplituden-Verhältnis als
das nicht rotierte Signal 132. Die vorliegende Erfindung gestattet
daher die effizientere Verwendung von Sendeverstärkern, was die Verwendung von
preisgünstigeren
Verstärkern
ermöglicht,
oder aber bei einem vorhandenen Verstärker der Betrieb über einen
größeren Bereich
hinweg.
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Die
vorstehende Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen soll den Fachmann
in die Lage versetzen, die vorliegende Erfindung zu verwenden. Verschiedene
Modifikationen dieser Ausführungsbeispiele
sind dem Fachmann gegeben, und die allgemeinen Prinzipien, die hier
definiert sind, können
auch bei anderen Ausführungsbeispielen verwendet
werden, ohne erfinderisch tätig
zu werden. Die vorliegende Erfindung ist somit nicht durch die beschriebenen
Ausführungsbeispiele
eingeschränkt,
sondern der breiteste Bereich wird durch die Ansprüche definiert.