DE69833382T2 - Verfahren zur erzeugung von quasi-orthogonalen koden und spreizer dafür in einem mobilen kommunikationssystem - Google Patents

Verfahren zur erzeugung von quasi-orthogonalen koden und spreizer dafür in einem mobilen kommunikationssystem Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Mobilkommunikationssystem und insbesondere auf ein Verfahren zum Erzeugen quasi-orthogonaler Codes und Spreizer, die diese in einem Mobilkommunikationssystem verwenden.
  • Im Allgemeinen trennt ein CDMA-(Code Division Multiple Access)System die Kanäle durch Verwendung orthogonaler Codes, um die Kanalkapazität zu vergrößern. Beispielsweise trennt ein Vorwärtslink, der durch den IS-95/IS-95A-Standard spezifiziert ist, die Kanäle durch Verwendung der orthogonalen Codes. Dieses Kanaltrennverfahren kann auch an einem IS-95/IS-95A-Rückwärtslink durch Zeitausrichtung angewendet werden.
  • 1 zeigt den IS-95/IS-95A-Vorwärtslink, bei dem die Kanäle durch orthogonale Codes getrennt sind. Gemäß 1 sind die Kanäle durch zugewiesene orthogonale Codes Wi (in denen i = 0–63) jeweils getrennt, die typischerweise Walsh-Codes sind. Der IS-95/IS-95A-Vorwärslink verwendet Faltungscodes mit einer Coderate R = 1/2, verwendet eine BPSK-(Bi-Phase Shift Keying)Modulation und hat eine Bardbreite von 1,2288 MHz. Dementsprechend ist die Anzahl verfügbarer Kanäle gleich 1,2288 MHz/(9,6 KHz × 2) = 64 (d.h. der IS-95/IS-95A-Vorwärslink kann 64 Kanäle durch Verwendung der orthogonalen Codes trennen).
  • Durch Wahl eines Modulationsverfahrens und Erfassung der minimalen Datenrate kann die Anzahl verfügbarer orthogonaler Codes bestimmt werden. Die Entwerfer von CDMA-System(en) streben jedoch ständig danach, die Anzahl der Kanäle zu erhöhen, um die Kapazität zu verbessern. Selbst wenn ein CDMA-System die erhöhte Anzahl Kanäle verwendet, ist dennoch die Anzahl verfügbarer orthogonaler Codes beschränkt. Insbesondere wird die Kanalkapazilät aufgrund der beschränkten Anzahl verfügbarer orthogonaler Codes beschränkt. In einem Mobilfunksystem, das eine variable Datenrate verwendet, hängt die Länge der Walsh-Codes von der variablen Datenrate ab. Es ist daher erwünscht, quasi-orthogonale Codes zu erzeugen, die die minimale Interferenz mit der Länge der Walsh-Codes zulassen.
  • US 5 416 797 A beschreibt ein System und Verfahren zum Erzeugen von Signalverläufen in einem CDMA-Zellentelefonsystem. Im Detail beschreibt sie, das Pseudo-Noise-Sequenzen konstruiert werden, um Orthogonalität zwischen den Benutzern herzustellen, so dass eine gegenseitige Beeinflussung reduziert wird und eine höhere Kapazität und bessere Verbindungsleistung erzielt werden. Mit orthogonalen Pseudo-Noise-Codes ist die Kreuzkorrelation über ein vorbestimmtes Zeitintervall gleich null, was zu keiner Differenz zwischen den orthogonalen Codes führt, sofern nur die Codezeitrahmen aufeinander zeitausgerichtet sind. Sie beschreibt wei terhin, dass Synchronkanaldaten und Paging-Kanaldaten getrennt kodiert werden, verschachtelt und XOR-verknüpft mit Walsh-Sequenzen durch eine XOR-Schaltung. Beide XOR-verknüpfte Signale werden weiterhin mit einem Pseudo-Noise-Signal XOR-verknüpft.
  • EP 0 729 241 A2 beschreibt ein Dualmode-Codeteil-Mehrfachzugriffsfunksystem und ein dementsprechendes Verfahren. Sie beschreibt einen Sender in einem Kommunikationssystem, das einen Walsh-Kodierer sowie einen Pseudo-Noise-Kanalmodulator enthält.
  • EP 0 898 393 A2 beschreibt ein Pseudo-orthogonal-Codeerzeugungsverfahren und eine Vorrichtung zum Spreizen von Kanaldaten in einem CDMA-Mobilfunksystem. Bei dem beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung werden M orthogonale Codes aus N orthogonalen Codes ausgewählt, und deren Kombinationen werden in einer Tabelle aufgelistet. Sodann wird eine Orthogonalcodekombination entsprechend einem Codeindex ausgewählt, und die Elemente der orthogonalen Codes und der Kombination werden verschachtelt. Auf diese Weise, werden mehrwege-resistente pseudo-orthogonale Codes (MRPOCs) erzeugt. Als orthogonale Codes werden Walsh-Codes verwendet. Solche MRPOCs werden für einen spreizenden Pilot/Steuer-Kanal und einen Verkehrskanal verwendet.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Verrichtung und ein Verfahren in einem Mobilfunksystem anzugeben, die bzw. das orthogonale Codes verwendet, um die Kanalkapazität zu steigern und eine minimale Interferenz mit den orthogonalen Codes zu liefern.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche der vorliegenden Erfindung gelöst.
  • Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Es ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen quasi-orthogonaler Codes in einem Mobilfunksystem anzugeben, das orthogonale Codes verwendet, um die Kanalkapazität zu steigern und minimale Interferenz mit den orthogonalen Codes zu ergeben.
  • Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Spreizen eines Signals durch Verwendung von Walsh-Codes und quasi-orthogonalen Codes in einem CDMA-Mobilfunksystem anzugeben.
  • Es ist ein noch weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen quasi-orthogonaler Codes anzugeben, die die minimale Interferenz mit Walsh-Codes veränderter Längen aufgrund der variablen Datenrate in einem Mobilfunksystem, das sowohl Walsh-Codes als auch die quasi-orthogonalen Codes verwendet, erlaubt.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Kanalsendevorrichtung für ein CDMA-Mobilfunksystem einen ersten Spreizer zum Spreizen wenigstens eines Eingangssignals mit quasi-orthogonalen Codes, einen zweiten Spreizer zum Spreizen eines weiteren Eingangsignals mit Walsh-Codes und einen PN-(Pseudo-Noise)Spreizer zum komplexen Spreizen von Ausgangssignalen der ersten und zweiten Spreizer mit PN-Sequenzen. Die quasi-orthogonalen Codes sind dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil-Korrelationswert mit den Walsh-Codes einen untersten Teil-Korrelationsgrenzwert nicht überschreitet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Verfahren zum Erzeugen quasi-orthogonaler Codes der Länge 22m in einem Mobilfunksystem unter Verwendung von Walsh-Codes und der quasi-orthogonalen Codes die Schritte der Erzeugung einer m-Sequenz der Länge 22m und die Wahl von Untersequenzen einer Periode von 2m-1 durch Auswahl von Elementen in Intervallen von 2m+1; die Erzeugung von Nicht-Null-Untersequenzen aus den ausgewählten Untersequenzen; die Erzeugung von 2m-1 Sequenzen durch Verbinden der Untersequenzen und das Spalten-Permutieren der erzeugten Sequenzen durch eine Spalten-Permutationsfunktion; das Addieren von Walsh-Codes zu den Spalten-permutierten Sequenzen zur Erzeugung quasi-orthogonaler Kandidatensequenzen, die einen Voll-Korrelationswert zwischen den Walsh-Codes und anderen quasi-orthogonalen Codes haben, der kleiner als ein niedrigster Voll-Korrelationswert ist; und das Auswählen aus den quasi-orthogonalen Kandidatensequenzen von quasi-orthogonalen Codes, die einen Teil-Korrelationswert mit den Walsh-Codes haben, der einen minimalen Teil-Korrelationswert bei einer variablen Datenrate befriedigt.
  • Die obigen Aufgaben und Vorleile der vorliegenden Erfindung gehen klarer durch die Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform derselben im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor. In diesen zeigt:
  • 1 ein Diagramm, das die Kanaltrennung durch Verwendung von orthogonalen Codes zeigt;
  • 2 ein Diagramm, das eine Teilkorrelation zwischen einem Walsh-Code und einem quasi-orthogonalen Code zeigt;
  • 3 ein Diagramm, das die Struktur einer Matrix Q gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 4 ein Diagramm, das eine Struktur einer Matrix Q' gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 5 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Erzeugen quasi-orthogonaler Codes gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 6 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Erzeugen quasi-orthogonaler Codes gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 7 ein Diagramm, das eine Kanalexpansion durch Verwendung der quasi-orthogonalen Codes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 8 ein Blockschaltbild eines Mobilfunksystems, das die quasi-orthogonalen Codes und die Walsh-Codes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;
  • 9 ein Blockschaltbild eines Orthogonal-Code-Spreiz- und PN-Maskierteils (819) von 8, das die quasi-orthogonalen Codes für die Pilot- und Steuerkanäle und die Walsh-Codes für die Verkehrskanäle verwendet, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 10 ein Blockschaltbild des Orthogonal-Code-Spreiz- und PN-Maskierteils (819), das die Walsh-Codes für die Pilot- und Steuerkanäle und die quais-orthogonalen Codes für die Verkehrskanäle verwendet, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Erzeugen quasi-orthogonaler Codes, das die minimale Interferenz mit orthogonalen Codes in einem CDMA-System, das die orthogonalen Codes verwendet, zulässt, um die Kanalkapazität des Systems und die Kapazität einer einzelnen Zelle zu steigern.
  • Die quasi-orthogonalen Codes der vorliegenden Erfindung sollten die folgenden Bedingungen erfüllen, die durch die Gleichungen (1) bis (3) ausgedrückt sind.
    Figure 00040001
    Figure 00050001
    wobei I = 0, 1, 2, ..., M – 1;
    Wk(t) den k-ten orthogonalen Code der Länge N(1 ≤ k ≤ N) darstellt; und
    Si(t) einen quasi-orthogonalen Code der Länge N(1 ≤ k ≤ X) darstellt, wobei X eine quasi-orthogonale Codezahl ist, die die durch die Gleichungen (1) bis (3) angegebenen Bedingungen befriedigt.
  • Die erste Bedingung der Gleichung (1) besagt, dass eine Voll-Korrelation zwischen einem i-ten orthogonalen Code Wk(t) (1 ≤ k ≤ N, 1 ≤ t ≤ N) und einem i-ten quasi-orthogonalen Code Si(t) (1 ≤ k ≤ X, 1 ≤ t ≤ N) die Größe θNmin nicht überschreiten sollte. Speziell wenn man die Korrelation zwischen den Walsh-Codes der Länge N und den quasi-orthogonalen Codes der Länge N nimmt, sollte die Voll-Korrelation zwischen ihnen kleiner als der niedrigste Voll-Korrelationswert θNmin sein. Die zweite Bedingung von Gleichung (2) besagt, die Voll-Korrelation zwischen einer i-ten Zeile und einer i'-ten Zeile des quasi-orthognalen Codes den Wert θNmin nicht überschreiten sollte. Speziell wenn man die Korrelation zwischen unterschiedlichen Walsh-Codes der Länge N nimmt, sollte die Voll-Korrelation zwischen ihn kleiner als der niedrigste Voll-Korrelationsgrenzwert θNmin, sein. Die dritte Bedingung von Gleichung (3) besagt, dass wenn man die quasi-orthogonalen Codes der Länge N und die Walsh-Codes der Länge N/M nimmt, die Teil-Korrelation zwischen den entsprechenden Codes der Länge N/M die Größe
    Figure 00050002
    nicht überschreiten sollte. M ist ein Wert, den man durch Teilung der vollen Länge der Walsh-Codes durch die Länge der Walsh-Codes, deren Länge durch die variablen Datenraten verändert ist, erhält. Wenn man beispielsweise die Walsh-Codes N = 64 bei der Datenrate von 9,6 Kbps verwendet und die Datenrate sich auf 19,2 Kbps ändert, dann wird die Länge der Walsh-Codes gleich N/M = 32. In diesem Falle ist M gleich 2. Wenn die Datenrate wie oben verändert wird und die Länge N der Walsh-Codes verändert wird und die Länge der quasi-orthogonalen Codes beibehalten wird, dann sollte der Teil-Korrelationswert zwischen den Walsh-Codes der geänderten Länge und den quasi-orthogonalen Codes der konstanten Länge kleiner als der niedrigste Teil-Korrelationsgrenzwert
    Figure 00060001
    sein. Es wird also ein Teil der Sequenzlänge der quasi-orthogonalen Codes für die Korrelation verwendet, wenn die Walsh-Codelänge verändert wird. In diesem Falle sollten die quasi-orthogonalen Codes eine niedrigere Korrelation mit den Walsh-Codes der veränderten Länge haben.
  • Die obige Gleichung (1) zeigt die Voll-Korrelationseigenschaft zwischen den orthogonalen Codes und den quasi-orthogonalen Codes, Und θNmin ist ein Wert, der einen Bedeckungsradius eines ersten Reed-Muller-Codes der Länge N befriedigt und stellt einen Wert dar, der theoretisch die Minimum-Korrelationseigenschaft hat. Weiterhin zeigt Gleichung (2) die Bedingung der Voll-Korrelationseigenschaft zwischen den quasi-orthogonalen Codes. Außerdem zeigt Gleichung (3) die Teil-Korrelationseigenschaft zwischen den orthogonalen Codes und den quasi-orthogonalen Codes. Die Teil-Korrelationseigenschaft von Gleichung (3) ist in 2 gezeigt, wobei M = 2a(0 ≤ a ≤ log2N). Die Teil-Korrelation befriedigt eine Bedingung, dass wenn die Datenrate während des Datendienstes erhöht wird, das Eingangssignal mit den Walsh-Codes der Länge N/M gespreizt und gesendet wird. Die Gleichung (3) zeigt eine Bedingung, die diese Korrelationseigenschaft befriedigt. Beispielsweise wenn N = 256, sind die Werte
    Figure 00060002
    in der folgenden Tabelle 1 gezeigt.
  • Tabelle 1
    Figure 00060003
  • Die Ergebnisse von Tabelle 1 kann man allgemein expandieren. Beispielsweise wenn N = 1024 und a = 2(M = 4), sollten für die Teil-Korrelation zwischen einem orthogonalen Code der Länge 1024 und einem orthogonalen Code der Länge 256 eine Voll-Korrelationsgrenze θNmin zwischen einem orthogonalen Code der Länge 256 und einer Sequenz anders als der orthogonale Code in Betracht gezogen werden. Die nachfolgende Tabelle 2 zeigt die Beziehung zwischen der Länge N und dem untersten Korrelationswert θNmin.
  • Tabelle 2
    Figure 00070001
  • Forschungen haben gezeigt, dass Kasami-Sequenzen verwendet werden können, um die obigen Bedingungen (1) und (2) zu befriedigen. Insbesondere eine Kasami-Sequenzfamilie zeigt eine gute Kreuzkorrrelationseigenschaft zwischen den Kasami-Sequenzen in einer spezifizierten Kasami-Sequenzgruppe; und die Voll-Korrelationseigenschaft der Kasami-Sequenzfamilie ist in der Technik allgemein bekannt. Hingegen sind die Forschungen nicht dazu ausgeführt worden, eine Sequenz zu finden, die die obige Bedingung (3) erfüllt. Es ist jedoch sehr schwierig für den IS-95B-Standard oder für das zukünftigte CDMA-System, das die variable Datenrate unterstützt, die Bedingung (3) zu befriedigen.
  • Zunächst, unter den Sequenzen der Länge 22m existieren 2m Kasami-Sequenzen, die die Bedingungen (1) und (2) befriedigen, einschließlich einer m-Sequenz selbst. Ein Kasami-Sequenzsatz K wird durch die folgende Gleichung (4) repräsentiert, K = [S0(t), S1(t), , S2 m –1(t)] (4)wobei t = 0, , 22m – 2, und S0(t) die m-Sequenz ist.
  • Es wird nun auf 3 Bezug genommen. Die Matrix Q kann durch zyklisches Verschieben der Sequenzen des Kasami-Sequenzsatzes K von Gleichung (4) konstruiert werden. Die Matrix Q hat 2m × 22m Reihen und 22m Spalten. Hier ist es allgemein bekannt, dass die Walsh-Codes aus einer ersten 22m-Reihe durch die Spaltenpermutation erstellt werden können. Auf diese Weise kann man orthogonale Codes der Länge 22m und (2m – 1) × 22m Sequenzen, die die obigen Bedingungen (1) und (2) erfüllen, erhalten.
  • Als nächstes werden die Sequenzen, die die Bedingung (3) befriedigen, aus (2m – 1) × 22m Sequenzen ausgewählt. Es ist notwendig, die orthogonalen Sequenzen aus den selektierten Sequenzen zu gruppieren. Obgleich die Originalmatrix Q auf diese Weise gruppiert ist, ist sie nach der Spaltenpermutation ungruppiert. Wie in 4 gezeigt, ist es jedoch möglich, eine Matrix Q' zu erhalten, die durch Umgruppierung der orthogonalen Codes gebildet ist. Wie gezeigt, enthält die Matrix Q' insgesamt 2m orthogonale Gruppen.
  • Es wird nun auf 5 Bezug genommen. Ein Flussdiagramm zeigt ein Verfahren zum Erzeugen quasi-orthogonaler Kandidatensequenzen der Länge 22m. Zu Anfang wird eine m-Sequenz m(t) der Länge 22m – 1 gewählt (wobei t = 0, 1, ..., 22m – 2) (Schritt 511). Als nächstes werden Untersequenzen einer Periode von 2m – 1 erzeugt (Schritt 512), indem (Fixier-)Elemente von der m-Sequenz m(t) (gewählt in Schritt 511) in Intervallen von (2m + 1) extrahiert werden. Als nächstes wird eine Bestimmung durchgeführt, ob die Summe der Untersequenzen (im Schritt 512 fixiert) null ist oder nicht
    Figure 00080001
    (Schritt 513). Wenn die Summe der Untersequenzen null ist (zustimmendes Ergebnis im Schritt 513), werden die Nicht-null-Untersequenzen [msub(t) = m((2m + 1)t + 1)] erzeugt (Schritt 514)
  • Wenn die Summe der Untersequenzen als nicht-null ermittelt worden ist (negatives Ergebnis im Schritt 513), wird eine Funktion für die Spaltenpermutierung der Spalten-verschobenen Kasami-Sequenz definiert (Schritt 515). Speziell eine Abbildung σ von
    Figure 00080002
    wird definiert.
  • Anschließend werden Untersequenzen (erzeugt im Schritt 512) Spalten-verschoben, um 2m-1 Sequenzen zu erstellen (Schritt 516), was die Erzeugung der Voll-Sequenzen durch Verbindung der Untersequenzen bedeutet. Als Ergebnis werden, wie in 5 gezeigt, die Sequenzen definiert als: ⌊di(t)|t = 1, ..., 22m, i = 2, ... 2m⌋
  • Figure 00080003
  • Die Sequenzen (definiert im Schritt 516) werden Spalten-permutiert (Schritt 517) durch die Permutationsfunktion (definiert im Schritt 515), um neue Sequenzen zu erstellen. Hier können so viele neue Sequenzen erzeugt werden, wie Untersequenzen vorhanden sind.
  • D.h., die neuen Sequenzen (im Schritt 517) sind wie folgt dargestellt: ⌊ei(t)|t = 1, ..., 22m, i = 2, ..., 2m⌋
  • Figure 00090001
  • Als nächstes die quasi-orthogonalen Codes im Einzelnen benannt (Schritt 518), wie in 4 gezeigt, indem ei(t)'s, wie oben definiert, verwendet werden. D.h., die quasi-orthogonalen Kandidaten-Sequenzen werden erzeugt, indem die Spalten-permutierten Werte zu den Walsh-Codes addiert werden, und die obigen quasi-orthogonalen Kandidatensequenzen befriedigen die Bedingungen der Gleichungen (1) und (2). Der Vorgang des Schritts 518 kann ausgedrückt werden durch: ⌊Wj(t)|t = 1, 2, ... 22m, j = 0, 1, ..., 22m – 1] ⌊Sij(t)|t = 1, 2, ... 22m
  • Figure 00090002
  • Nach Erzeugung der quasi-orthogonalen Kandidatensequenzen, die die Gleichungen (1) und (2) befriedigen, ist der Vorgang bereit, die quasi-orthogonalen Codes zu wählen, die die Bedingung von Gleichung (3) befriedigen (Schritt 519). Dementsprechend werden (nach Schritt 518) die quasi-orthogonalen Codes, die die Bedingung (3) befriedigen, aus den quasi-orthogonalen Kandidatensequenzen durch Experimente ausgewählt. Hier wird ei(t), das in Übereinstimmung mit dem oben für 5 beschriebenen Verfahren ausgewählt wird, eine Maske genannt.
  • Die quasi-orthogonalen Codes, die durch die obige Prozedur erzeugt werden, sind unten in den Tabellen 3A und 3B gezeigt. Tabelle 3A zeigt die quasi-orthognalen Codes der Länge 128 und Tabelle 3B zeigt die quasi-orthogonalen der Länge 256. In den folgenden Tabellen 3A und 3B repräsentiert g(x) Koeffizienten eines charakteristischen Polynoms, das für die Erzeugung der m-Sequenz verwendet wird.
  • Tabelle 3A g (x) = 1100111
    Figure 00100001
  • Tabelle 3B g(x) = 101001101
    Figure 00100002
  • Es wird nun auf 6 Bezug genommen. Ein Flussdiagramm zeigt ein Verfahren zum Erzeugen einer quasi-orthogonalen Datensequenz der Länge 22m + 1. In 6 sind die Schritte 611 bis 616 ähnlich oben für 5 beschriebenen Schritten 511 bis 516. Nach Schritt 616 werden die neu erzeugten Sequenzen ei(t)'s zweimal wiederholt (Schritt 617), wodurch die neuen Sequenzen wie folgt aufgebaut werden: ⌊ei(t)|t = 1, ..., 22m, i = 2, ..., 2m⌋ e'i(t) = ei(t) e'i(t + 22m) = ei(t)
  • Nach zweimaliger Wiederholung haben die Sequenzen ei(t) die Form die unten in Tabelle 4 gezeigt ist, wobei die Sequenz e'i(t) insgesamt 2m – 1 Reihen und 22m+1 Spalten hat.
  • Tabelle 4
    Figure 00110001
  • Anschließend werden die quasi-orthogonalen Codes erzeugt (Schritt 618), indem die Sequenzen ei(t)'s, im Schritt 617 erzeugt, verwendet werden, wobei die Walsh-Codes, die die orthogonalen Codes sind, durch Folgendes ausgedrückt werden: ⌊Wj(t)|t = 1, 2, ... 22m+1, j = 0, 1, ..., 22m+1 – 1] ⌊Sij(t)|t = 1, 2, ..., 22m+1]
  • Figure 00110002
  • Entweder alle oder keine der Sequenzen der quasi-oahogonalen Codes, die gemäß in den 5 und 6 dargestellten Verfahren erzeugt werden, haben die orthogonalen Eigenschaften. Weiterhin hängt die Anzahl der ausgewählten Gruppen von der ausgewählten m-Sequenz ab. Nachfolgende Tabelle 5 zeigt die oben erwähnten Zustände, und die ausgewählten Sequenzen werden in der Beschreibung quasi-orthogonale Codes genannt.
  • Tabelle 5
    Figure 00110003
  • Figure 00120001
  • Hier repräsentiert e'i(t) die Sequenz der Länge 22m+1 und ei(t) repräsentiert die Sequenz der Länge 22m. Selbstverständlich kann e'i(t) aus einer Kombination von mehreren e'i(t)'s gebildet werden. Obgleich die Anzahl der möglichen Kombinationen gleich (2m – 1) × (2m – 1) ist, ist unter allen Umständen die Anzahl der e'i(t)'s gleich (2m – 1). Beispielsweise für die Länge 512 ist die Anzahl der quasi-orthogonalen Codessätze gleich 6 × 512, wenn eine erste m-Sequenz von 2m-8 verwendet wird, wie durch *** in Tabelle 5 dargestellt ist.
  • Wie oben beschrieben, ist es möglich, die Kanalkapazität durch Verwendung quasi-orthogonaler Codes der Erfindung zu steigern, wenn weitere orthogonale Codes in Situationen benötigt werden, in denen Walsh-Codes verwendet werden. In einem solchen Falle tritt eine minimale Interferenz mit den Walsh-Codes auf, so dass ein fester Korrelationswert geliefert wird. Beispielsweise wenn N = 64, ist ein Korrelationswert zwischen dem quasi-orthogonalen Code und dem Walsh-Code gleich 8 oder –8. Außerdem ist auch der Teil-Korrelationswert zwischen den quasi-orthogonalen Codes der Länge N = 256 und den Walsh-Codes der Länge N = 64 gleich 8 oder –8. Dies bedeutet, dass es möglich ist, den Umfang der Interferenz zu bestimmen.
  • Diese quasi-orthogonalen Codes können in jedem CDMA-System verwendet werden, das Walsh-Codes verwendet. Wenn CDMA-Systeme die quasi-orthogonalen Codes zusammen mit den Walsh-Codes verwenden, können die folgenden drei Optionen in Betracht gezogen werden:
  • Option 1
  • In einem System, das Service mit variabler Datenrate durch Verwendung der Walsh-Codes anbietet, ist es möglich, die Walsh-Codes frei ohne Einschränkung der Länge und auch alle quasi-orthogonalen Codesequenzen als eine Gesamtlänge zu verwenden.
  • Option 2
  • Es ist möglich, zwei orthogonale Sätze durch Wahl eines aus einer Walsh-Codegruppe und einer quasi-orthogonalen Codegruppe aufzubauen und den zwei Gruppen zu ermöglichen, die variable Datenrate zu unterstützen.
  • Option 3
  • Es ist möglich, die Walsh-Codegruppe und die quasi-orthogonale Gruppe als eine Gruppe zu verwenden und es den zwei Gruppen zu ermöglichen, die variable Datenrate zu unterstützen. In diesem Falle kann eine Zufallscodeeigenschaft zwischen den quasi-orthogonalen Codegruppen auftreten.
  • Es ist vorteilhaft, die quasi-orthogonalen Codes entsprechend den Anwendungen einzusetzen, die zu benutzen sind, wobei die oben erwähnten drei Optionen in Betracht gezogen werden. D.h., wenn nur die Walsh-Codes verwendet werden, wechselt eine modulierende Seite eine vorbenutzte orthogonale Codezahl mit einer demodulierenden Seite. Wenn jedoch die orthogonalen Codes und die quasi-orthogonalen Codes verwendet werden, dann ist es notwendig, dass die modulierende Seite die vorbenutzte orthogonale Codezahl die Gruppennummer (ein Index i der Q'-Matrix ei(t) von 4) mit der demodulierenden Seite wechselt. In einem solchen Falle wird die orthogonale Codegruppe eine Gruppe 0 genannt, und auf diese Weise sind die nachfolgenden Gruppennummern wieder 2m – 1 definiert.
  • Es wird nun auf ein Verfahren zum Verwenden der quasi-orthogonalen Codegruppe für ein System Bezug genommen, was die variable Datenraten, wie etwa die orthogonale Codegruppe, hat. Die Elemente der quasi-orthogonalen Codegruppe werden durch die Summe des Walsh-Codes entsprechend einer spezifischen Walsh-Codenummer und einer Quasi-Maske entsprechend einer quasi-orthogonalen Gruppennummer repräsentiert wird. In diesem Falle sagt die quasi-orthogonale Codegruppennummer, welches ei(t) gewählt ist. Ein Verfahren zum Unterstützen der variablen Datenrate in der quasi-orthogonalen Codegruppe besteht darin, die zugewiesene orthogonale Codenummer als die Wals-Codegruppe zu verwenden und dann das zugewiesene ei(t) in Intervallen der Länge N hinzuzufügen.
  • 7 zeigt einen Fall, in dem Kanäle unter Verwendung der Walsh-Codes und der quasi-orthogonalen Codes im IS-95/IS-95A-Vorwärtslink gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung expandiert werden. Insbesondere werden die Walsh-Codes durch Wi reprä sentiert (wobei i = 0–63), und die Kanäle sind durch die zugewiesenen orthogonalen Codes jeweils separiert. Die quasi-orthogonalen Codes sind durch Si repräsentiert (wobei i = 0–191) und sind den Verkehrskanälen zugewiesen. Wie dargestellt, kann der IS-95-IS-94A-Vorwärtslink die Kanaltrennung für 64 Teilnehmer durch Verwendung der Walsh-Codes ausführen und zusätzlich für 192 Teilnehmer durch Verwendung der quasi-orthogonalen Codes. Dementsprechend ist darauf hinzuweisen, dass die Anzahl der Kanäle um einen Faktor 3 durch Verwendung der Walsh-Codes zusammen mit den quasi-orthogonalen Codes gesteigert werden kann.
  • 8 zeigt ein Blockschaltbild eines Mobilfunksystems mit einem Spreizer, der die Walsh-Codes und die quasi-orthogonalen Codes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt. In dem Mobilfunksystem von 8 enthalten die Kanalsender den Pilotkanal, den Steuerkanal und den Verkehrskanal. Die Kanalsignale sind unabhängig durch Verwendung der Walsh-Codes und der quasi-orthogonalen Codes getrennt.
  • Es wird auf 8 Bezug genommen. Ein erster Signalwandler (oder Signalabbilder) 811 wandelt Eingangspilot- und Steuerkanaldatenbitströme um. Speziell wandelt der erste Signalwandler 811 einen Eingangsbitstrom 0 in ein Signal +1 und einen Eingangsbitstrom 1 in ein Signal –1 um und gibt dann die umgewandelten Signale an einen Orthogonalcode spreizenden und einen PN (Pseudo-Noise) maskierenden Teil 819. Ein zweiter Signalwandler 813 wandelt einen eingegebenen Verkehrskanaldatenbitstrom um. Speziell wandelt der zweite Signalwandler 813 einen eingegebenen Bitstrom 0 in ein Signal +1 um und einen eingegebenen Bitstrom 1 in ein Signal –1 um und gibt dann die umgewandelten Signale an den Orthogonalcode spreizenden und PN maskierenden Teil 819. Wenn hier die Funkvorrichtung eine QPSK-Modulation verwendet, demultiplexieren die ersten und zweiten Signalwandler 811 und 813 ungerade bzw. gerade Daten.
  • Ein Walsh-Code-Generator 814 erzeugt Walsh-Codes Wi in Übereinstimmung mit Codeindices der entsprechenden Kanäle und gibt die erzeugten Walsh-Codes Wi an den Orthogonalcode spreizenden PN maskierenden Teil 819. Ein quasi-orthogonaler Codegenerator 815, der die quasi-orthogonalen Codes hat, wählt die quasi-orthogonalen Codes Si entsprechend dem Codeindex des korrespondierenden Kanals aus und liefert die ausgewählten quasi-orthogonalen Codes an den Orthogonalcode spreizenden und PN maskierenden Teil 819. Andererseits erzeugt der quasi-orthogonale Codegenerator 815 die quasi-orthogonale Codemaske, erzeugt die quasi-orthogonalen Codes durch Addieren der Maske zu den entsprechenden Walsh-Codes und liefert die erzeugten quasi-orthogonalen Codes an den Orthogonalcode spreizenden und PN maskierenden Teil 819. Ein PN-Codegenerator 817 erzeugt einen realen PN-Code PNi und einen imaginären PN-Code PNq und legt die erzeugten PN-Codes an den Orthogonalcode spreizenden und PN maskierenden Teil 819 an. Der Orthogonalcode spreizende und PN maskierende Teil 819 spreizt die Signale, die von den ersten und zweiten Signalwandler 811 und 813 abgegeben werden, zunächst durch Multiplizieren der Ausgangssignale mit den Walsh-Codes Wi und den quasi-orthogonalen Codes Si und dann durch PN-Maskierung der gespreizten Signale durch Multiplikation der gespreizten Signale mit den realen und imaginären PN-Codes PNi und PNq, wodurch Ausgangssignale Xi und Xq erzeugt werden. Ein Basisbandfilter 821 Basisband-filtert die gespreizten Signal Xi und Xq, die von dem Orthogonalcode spreizenden und PN maskierenden Teil 819 ausgegebene werden. Ein Frequenzschieber 823 verschiebt die Signale, die vom Basisbandfilter 821 ausgegeben werden, auf ein HF-(Funkfrequenz-)Signal.
  • Nimmt man an, dass die Pilot- und Steuerkanäle (die Bezugskanäle sind) und der Verkehrskanal durch ein Benutzerendgerät von 8 besetzt werden, um eine Synchrondernodulationsverstärkung zu erhalten, sendet in dieser Situation das Benutzerendgerät Datenbits von 1 oder 0 über den Verkehrskanal und sendet Bezugsdaten 1 oder 0 zur Synchrondemodulation des Verkehrskanals durch die Pilot- und Steuerkanäle. Die Datenbits von 1 und 0 auf der Pilot- und Steuerkanälen und dem Verkehrskanal werden jeweils in die Signale –1 und +1 durch die ersten und zweiten Signalwandler 811 und 813 umgewandelt, und dann den Orthogonalcode spreizenden und PN maskierenden Teil 819 zugeführt. Der Orthogonalcode spreizende und PN maskierende Teil 819 erzeugt dann ein komplexes gespreiztes Signal im Basisband durch Multiplikation der eingegebenen Signale mit den entsprechenden Walsh- oder quasi-orthogonalen Codes, multipliziert die orthogonal gespreizten Signale mit den PN-Codes und gibt die erzeugten komplexen Signale an das Basisbandfilter 821 aus. Das komplexe gespreizte Signal besteht aus der Realkomponente Xi und der Imaginärkomponente Xq. Das Basisbandfilter 821 moduliert dann und filtert das komplexe Signal durch OQPSK-(Offset Quadrature Phase Shift Keying)Modulation, und der Frequenzschieber 823 verschiebt das Ausgangssignal des Basisbandfilters 821 auf das gespreizte HF-Signal. Der Orthogonalcode spreizende und PN maskierende Teil 819 ist ein Spreizteil zum Verbessern der Korrelationseigenschaft gegenüber der Mehrwegeverzögerung und kann auf zahlreiche Arten realisiert werden.
  • 9 zeigt eine Ausführungsform der Struktur des Orthogonalcode spreizenden und PN maskierenden Teils 819, der die quasi-orthogonalen Codes Si für die Pilot- und Steuerkanäle und die Walsh-Codes für den Verkehrskanal verwendet und eine komplexe PN-Maskierung anwendet. Ein erster Spreizer 911 multipliziert die Pilot- und Steuerkanalsignale mit den quasi-orthogonalen Codes Si und gibt ein orthogonal-gepreiztes Signal d1 aus. Ein Spreizerwandler 913 multipliziert das Verkehrskanalsignal mit den Walsh-Codes Wi und gibt ein orthogonal-gespreiztes Signal d2 aus. Ein Repeater 917 wiederholt die PN-Codes PNi und PNq, die von ei nem PN-Codegenerator 817 ausgegeben werden, auf eine vorbestimmte Anzahl. Ein komplexer Multiplizierer 919 multipliziert die gespreizten Signal d1 und d2, die von ersten bzw. zweiten Spreizern 911 und 913 ausgegeben werden, mit den PN-Codes PNi und PNq, die von dem Repeater 917 ausgegeben werden, und erzeugt PN-maskierte Signale Xi und Xq (Xi = d1 × (PNi + PNq), Xq = d2 × (PNi × PNq)). Wie in 9 gezeigt, führt der komplexe Multiplizierer 919 eine komplexe PN-Maskierung durch den komplexen Vorgang aus.
  • In 9 sind die quasi-orthogonalen Codes Si, die den Pilot- und Steuerkanälen zugeordnet sind, und die Walsh-Codes Wi, die dem Verkehrskanal zugeordnet sind, Untercodes, die die orthogonalen Codes bilden, und sollten voneinander verschieden sein. Wenn daher der Orthogonalcode spreizende und PN maskierende Teil 819 wie in 9 aufgebaut ist, dann ist es möglich, die vollständige Zeitsynchronisation zwischen den Pilot/Steuerkanälen und dem Verkehrskanal zu erzielen, wodurch gegenseitige Störungen vermieden werden.
  • 10 zeigt eine Ausführungsform des Orthogonalcode spreizenden und PN maskierenden Teils 819, der die Walsh-Codes Wi für die Pilot- und Steuerkanäle und die quasi-orthogonalen Codes Si für den Verkehrskanal verwendet und der keine komplexe PN-Maskierung anwendet. Ein erster Spreizer 1011 multipliziert Pilot- und Steuerkanaleingangssignale mit den Walsh-Codes Wi und gibt ein gespreiztes Signal d1 aus. Ein zweiter Spreizer 1013 multipliziert das eingegebene Verkehrskanalsignal mit den quasi-orthogonalen Codes Si und gibt ein gespreiztes Signal d2 aus. Ein Addierer 1015 addiert das gespreizte Signal d1, das vom ersten Spreizer 1011 ausgegeben wird, mit dem gespreizten Signal d2, das vom zweiten Spreizer 1013 ausgegeben wird, um ein Signal d11 + d2 zu erzeugen. Ein Addierer 1017 addiert das gespreizte Signal d2, das vom zweiten Spreizer 1013 ausgegeben wird, zum gespreizten Signal d1, das vom ersten Spreizer 1011 ausgegeben wird, um ein Signal d2 + d1 zu erzeugen. Ein Repeater 1021 wiederholt die realen und imaginären PN-Codes PNi und PNq, die von einem PN-Code-Generator 817 ausgegeben werden, eine vorbestimmte Anzahl. Ein Multiplizierer 1013 multipliziert das gespreizte Signal d1 + d2, das vom Addierer 1015 ausgegeben wird, mit dem PN-Code PNi, der vom Repeater 1021 ausgegeben wird, und erzeugt ein PN-maskiertes Signal Xi. Ein Multiplizierer 1025 multipliziert das gespreizte Signal d2 + d1, das vom Addierer 1017 ausgegeben wird, mit dem PN-Code PNq, der vom Repeater 1021 ausgegeben wird, um ein PN-maskiertes Signal Xq zu erzeugen.
  • In 10 sollten die Walsh-Codes, die den Pilot- und Steuerkanälen zugeordnet sind, von den quasi-orthogonalen Codes Sie verschieden sein, die dem Verkehrskanal zugeordnet sind. Der Orthogonalcode spreizende und PN maskierende Teil 819, der auf diese Weise aufgebaut ist, kann eine vollständige Zeitsynchronisierung zwischen den Pilot/Steuer-Kanälen und dem Verkehrskanal erzielen und dadurch die gegenseitigen Störungen reduzieren.
  • Zusammenfassend ist es möglich, die Kanalkapazität durch Verwendung der Walsh-Codes zusammen mit den quasi-orthogonalen Codes, wie oben beschrieben, auszuweiten. Wie oben beschrieben, verwendet der in 9 dargestellte Spreizer die quasi-orthogonalen Codes für die Pilot- und Steuerkanäle und die Wals-Codes für den Verkehrskanal. Der in 10 dargestellte Spreizer verwendet hingegen die Walsh-Codes für die Pilot- und Steuerkanäle und die quasi-orthogonalen Codes für den Verkehrskanal. Weiterhin ist es möglich, Walsh-Codes getrennt für den Pilotkanal und quasi-orthogonale Codes für den Steuerkanal zu verwenden, und umgekehrt. Auch ist es möglich, selektiv sowohl die Walsh-Codes und die quasi-orthogonalen Codes für den Steuerkanal, den Pilotkanal und den Verkehrskanal zu verwenden.

Claims (8)

  1. Kanal-Sendevorrichtung für ein CDMA-Mobilkommunikationssystem, die umfasst: eine erste Spreizeinrichtung (911), die wenigstens ein Eingangssignal mit quasi-orthogonalen Codes spreizt; eine zweite Spreizeinrichtung (913), die ein weiteres Eingangssignal mit Walsh-Codes spreizt; und eine PN (Pseudo-Noise-Spreizeinrichtung) (919), die von der ersten und der zweiten Spreizeinrichtung ausgegebene Signale mit PN-Sequenzen komplex spreizt, wobei ein Teil-Korrelationswert zwischen den quasi-orthogonalen Codes und den Walsh-Codes eine spezifische Teil-Korrelationsgrenze nicht übersteigt, und die spezifische Teil-Korrelationsgrenze eine erste Bedingung erfüllt, die dargestellt wird als
    Figure 00180001
    wobei Si(t) einen i-ten quasi-orthogonalen Code darstellt, Wk(t) einen k-ten Walsh-Code darstellt, N einer Länge der Walsh-Codes entspricht, M eine Variable ist, die von einer Änderung einer Datenrate abhängt, und
    Figure 00180002
    den spezifischen Teil-Korrelationsgrenzwert darstellt.
  2. Kanal-Sendevorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein angegebener Teil der quasi-orthogonalen Codes verwendet wird, wenn eine Datenrate des in die erste Spreizeinrichtung eingegebenen Signals verändert wird.
  3. Kanal-Sendevorrichtung für ein CDMA-Mobilkommunikationssystem, die umfasst: eine erste Spreizeinrichtung (911), die wenigstens ein Eingangssignal mit quasi-orthogonalen Codes spreizt; eine zweite Spreizeinrichtung (913), die ein weiteres Eingangssignal mit Walsh-Codes spreizt; und eine PN-(Pseudo-Noise-Spreizeinrichtung)-Spreizeinrichtung (919), die von der ersten und der zweiten Spreizeinrichtung ausgegebene Signale mit PN-Sequenzen komplex spreizt, wobei ein Voll-Korrelationswert zwischen den quasi-orthogonalen Codes und den Walsh-Codes einen minimalen Voll-Korrelationsgrenzwert nicht übersteigt und ein Voll-Korrelationswert zwischen einem der quasi-orthogonalen Codes und den anderen quasi-orthogonalen Codes den minimalen Voll-Korrelationsgrenzwert nicht übersteigt und der minimale Voll-Korrelationswert mit dem Walsh-Code eine erste Bedingung erfüllt, die dargestellt wird durch
    Figure 00190001
    und der minimale Voll-Korrelationswert mit den anderen quasi-orthogonalen Codes eine zweite Bedingung erfüllt, die dargestellt wird durch
    Figure 00190002
    wobei Si(t) einen i-ten quasi-orthogonalen Code darstellt, Wk(t) einen k-ten Walsh-Code darstellt, N einer Länge der Walsh-Codes entspricht, M eine Variable ist, die von einer Änderung einer Datenrate abhängt, θNmin den niedrigsten Teil-Korrelationsgrenzwert darstellt und Si'(t) die anderen quasi-orthogonalen Codes darstellt.
  4. Kanal-Sendevorrichtung nach Anspruch 3, wobei ein angegebener Teil der quasi-orthogonalen Codes verwendet wird, wenn eine Datenrate des in die erste Spreizeinrichtung eingegebenen Signals verändert wird.
  5. Kanal-Sendeverfahren für ein CDMA-Mobilkommunikationssystem, das die folgenden Schritte umfasst: Spreizen wenigstens eines Eingangssignals mit quasi-orthogonalen Codes; Spreizen eines anderen Eingangssignals mit Walsh-Codes; und komplexes Spreizen der von der ersten und der zweiten Spreizeinrichtung ausgegebenen Signale mit PN-Sequenzen, wobei ein Teil-Korrelationswert zwischen den quasi-orthogonalen Codes und den Walsh-Codes einen spezifischen Teil-Korrelationsgrenzwert nicht übersteigt und der minimale Teil-Korrelationswert eine erste Bedingung erfüllt, die dargestellt wird durch
    Figure 00200001
    wobei Si(t) einen i-ten quasi-orthogonalen Code darstellt, Wk(t) einen k-ten Walsh-Code darstellt, N einer Länge der Walsh-Codes entspricht, M eine Variable ist, die von einer Änderung einer Datenrate abhängt, und
    Figure 00200002
    den spezifischen Teil-Korrelationsgrenzwert darstellt.
  6. Kanal-Sendeverfahren nach Anspruch 5, wobei ein angegebener Teil der quasi-orthogonalen Codes verwendet wird, wenn eine Datenrate des in die erste Spreizeinrichtung eingegebenen Signals verändert wird.
  7. Kanal-Sendeverfahren für ein CDMA-Mobilkommunikationssystem, das die folgenden Schritte umfasst: Spreizen wenigstens eines Eingangssignals mit quasi-orthogonalen Codes; Spreizen eines weiteren Eingangssignals mit Walsh-Codes; und komplexes Spreizen der von der ersten und der zweiten Spreizeinrichtung ausgegebenen gespreizten Signale mit PN-Sequenzen, wobei ein Voll-Korrelationswert zwischen den quasi-orthogonalen Codes und den Walsh-Codes einen minimalen Voll-Korrelationsgrenzwert nicht übersteigt, ein Voll-Korrelationswert zwischen einem der quasi-orthogonalen Codes und den anderen quasi-orthogonalen Codes den minimalen Voll-Korrelationsgrenzwert nicht übersteigt und der minimale Voll-Korrelationswert mit den Walsh-Codes eine erste Bedingung erfüllt, die dargestellt wird durch
    Figure 00210001
    und der minimale Voll-Korrelationswert mit den anderen quasi-orthogonalen Codes eine zweite Bedingung erfüllt, die dargestellt wird durch
    Figure 00210002
    wobei Si(t) einen i-ten quasi-orthogonalen Code darstellt, Wk(t) einen k-ten Walsh-Code darstellt, N einer Länge der Walsh-Codes entspricht, M eine Variable ist, die von einer Änderung einer Datenrate abhängt, θNmin den niedrigsten Teil-Korrelationsgrenzwert darstellt und Si'(t) die anderen quasi-orthogonalen Codes darstellt.
  8. Kanal-Sendeverfahren nach Anspruch 7, wobei ein angegebener Teil der quasi-orthogonalen Codes verwendet wird, wenn eine Datenrate des in die erste Spreizeinrichtung eingegebenen Signals verändert wird.
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