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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Übertragen
von Daten mit einer hohen Datenrate in einer Vielzahl von Kanälen mit
niedriger Datenrate. Das Vorliegende ermöglicht dass ein Kanal mit hoher
Datenrate mit reduzierter Spitze-zu-Durchschnitt Amplitude erzeugt
wird unter Verwendung eines Satzes von Kanälen mit niedriger Datenrate.
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II. Beschreibung des relevanten
Hintergrunds
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Der
IS-95 Standard definiert ein Luft-Interface bzw. -Schnittstelle
zum Vorsehen eines effizienteren und robusteren zellularen Telefondienstes
unter Verwendung von Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA = code
division multiple access) Technologie. CDMA Technologie erlaubt,
dass mehrere Kanäle
innerhalb des gleichen Hochfrequenz (HF) elektromagnetischen Spektrums
aufgebaut werden, durch Modulation der Daten, welche übertragen
werden sollen, mit einem oder mehreren Pseudozufallsrauschen (PN
= pseudorandom noise) Codes. 1 liefert
eine stark vereinfachte Darstellung eines zellularen Telefonsystems,
welches gemäß der Verwendung
von IS-95 konfiguriert ist. Mobile Telefone 10 (auch als
drahtlose Terminals bezeichnet) kommunizieren mit Basisstationen 12 über CDMA
modulierte HF Signale, und Basisstationsteuerelemente 14 sehen
Anrufsteuerungsfunktionalität
vor, welche erlaubt, dass mobile Telefonie stattfindet. Die Mobilvermittlungsstelle
(MSC = mobile switching center) 16 sieht Anrufweiterleitung
und Switching Funktionalität zu
dem öffentlich
vermittelten Telefonnetzwerk (PSTN = public switched telephone network) 18 vor.
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Das
Durchführen
von Kommunikationen innerhalb des gleichen HF Bands erlaubt benachbarten
Basisstationen, dass sie das gleiche HF Spektrum benutzen, was die
Effizienz, mit welcher die verfügbare
Bandbreite benutzt wird, erhöht.
Andere zellulare Standards benötigen
typischerweise, dass be nachbarte Basisstationen verschiedene HF
Spektren benutzen. Unter Verwendung des gleichen HF Bands erleichtert
auch das Durchführen
von „weicher Übergabe", welche ein robusteres
Verfahren des Übergebens
eines drahtlosen Terminals (typischerweise ein zellulares Telefon)
zwischen dem Abdeckgebiet von zwei oder mehr Basisstationen ist.
Weiche Übergabe ist
der Zustand des gleichzeitigen Bildens einer Schnittstelle zwischen
dem drahtlosen Terminal und den zwei oder mehr Basisstationen 12,
was die Wahrscheinlichkeit erhöht,
dass mindestens eine Schnittstelle zu jeder Zeit aufrechterhalten
wird während
der Übergabe.
Weiche Übergabe
kann der harten Übergabe
gegenübergestellt
werden, welche durch die meisten anderen zellularen Telefonsysteme
verwendet wird, wo die Schnittstelle mit der ersten Basisstation
unterbrochen wird, bevor die Schnittstelle mit der zweiten Basisstation
aufgebaut wird. Ein anderer Vorteil der Verwendung des gleichen
HF Bands zum Durchführen
von Kommunikationen ist derjenige, dass die gleiche HF Ausrüstung verwendet
werden kann, um einen Satz von Kanälen mit niedriger Rate zu übertragen.
Dies erlaubt, dass die gleiche HF Ausrüstung verwendet wird, um einen Kanal
mit höherer
Datenrate zu generieren, welcher durch Multiplexen des höher gemultiplexten über den Satz
von Kanälen
mit niedriger Rate gebildet wird. Das Übertragen von mehreren Kanälen unter
Benutzung der gleichen HF Ausrüstung
wird Frequenzmultiplex und Zeitmultiplex-Vielfachzugriff (FDMA =
frequency division multiple access und TDMA = time division multiple
access) Systemen gegenüber
gestellt, welche im Allgemeinen nicht gleichzeitig mehrere Kanäle unter
Verwendung der gleichen HF Ausrüstung übertragen
können,
weil die Kanäle
Frequenz multiplexiert sind zu einem höheren Grad als in einem CDMA
System. Diese Möglichkeit
zum Übertragen
von Kanälen
mit höherer
Datenrate unter Verwendung der gleichen HF Ausrüstung wurde ein anderer wichtiger
Vorteil von IS-95, weil das World Wide Web, Videokonferenzen, und
andere Netzwerktechnologien einen Bedarf für Kanäle mit solch hoher Datenrate
erzeugt haben.
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Obwohl
Kanäle
mit höherer
Datenrate einfacher ausgebildet werden innerhalb eines CDMA Systems
durch Kanalbündelung
ist die Performance des Gesamtsystems, welche sich aus dieser Bündelung ergibt,
nicht optimal. Dies ist so, weil das Aufsummieren von mehreren Kanälen eine
Wellenform mit höherer
Spitze-zu-Durchschnitt Amplitude gibt, als diejenige von einem seriellen
Kanal mit niedriger Datenrate. Zum Beispiel ist für einen
seriellen Kanal die Amplitude der Datenwellenform entweder +1 oder –1, gemäß der BPSK
Datenmodulation, welche durch IS-95 verwendet wird. Somit ist das
Spitze-zu-Durchschnitt-Verhältnis
bzw. Peak-to-Average-ratio im Wesentlichen das einer Sinuswelle.
Für einen
Kanal mit höherer
Rate, welcher vier Kanäle
mit niedriger Rate summiert, kann die Amplitude der Wellenform +4, –4, +2, –2 und 0
sein. Somit würde
die Spitze-zu-Durchschnitt-Amplitude des gebündelten Kanals signifikant größer sein
als eine Sinuswelle, und daher signifikant höher als der nicht gebündelte Kanal.
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Eine
erhöhte
Spitze-zu-Durchschnitt Amplitude legt größere Anforderungen auf den
Sendeverstärker
eines Systems auf, und kann die maximale Datenrate oder den maximalen
Bereich, in welchem das System betrieben werden kann, reduzieren.
Dies ist aufgrund von mehreren Faktoren, deren wichtigster ist,
dass die durchschnittliche Datenrate abhängig ist von der durchschnittlichen
Sende- und Empfangsleistung, und eine Wellenform mit höherer Spitze-zu-Durchschnitt
Amplitudenwellenform benötigt eine
größere maximale
Sendeleistung, um eine gegebene durchschnittliche Sendeleistung
zu beizubehalten. Deshalb wird ein größerer und teurerer Sendeverstärker benötigt, um
die gleiche Performance für
eine höherer
Spitze-zu-Durchschnitt Wellenform vorzusehen. Trotzdem ist es hochgradig
wünschenswert,
einen Kanal mit höherer
Datenrate in einem CDMA durch Bündelung
eines Satzes von Kanälen mit
niedriger Rate zu generieren. Somit gibt es einen Bedarf für ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Reduzieren des Spitze-zu-Durchschnitt Sendeamplitude
Verhältnisses
für einen
Satz von gebündelten CDMA
Kanälen
mit niedriger Rate.
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Weitere
Aufmerksamkeit wird auf das Dokument WO 9613918 gelenkt, welches
eine Technik offenbart, welche die Verwendung eines preiswerten Leistungsverstärkers offenbart,
um ein breitbandiges Compositsignal zu generie ren, wie in einem
zellularen Mobiltelefon, persönlichen
Kommunikationssystem, oder anderen mehrkanäligen drahtlosen Systemen.
Ein Compositesignal wird durch einen Breitbanddigitalkombinierer
als eine Frequenz multiplexierte Kombination von mehreren schmalbandig
modulierten digitalen Trägersignalen
generiert. Die Technik involviert das Einfügen von vorbestimmten Phasenverschiebungen
in jedes der Digitalkanalsignale, nach einem Basisbandmodulationsschritt.
Das breitbandige Compositsignal zeigt somit eine reduzierte Spitze-zu-Durchschnitt
Signalleistung, trotz der Tatsache, dass die Phasen der Digitalträgersignale nicht
direkt gesteuert werden können.
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Die
Aufmerksamkeit wird auch auf das Dokument
US 5,544,167 gelenkt, welches offenbart,
dass eine Basisstation CDMA Kanäle
konstruiert, welche jeweils durch eine jeweilige Spreizsequenz definiert sind,
welche Informationsbits, welche übertragen werden
sollen, moduliert, um ein jeweiliges Kanalsignal auszubilden. Die
verschiedenen Kanalsignale werden kombiniert, und dann auf einer
Trägerfrequenz
moduliert, um ein Phasenversatz umgetastetes Funksignal zu erzeugen,
welches zu mobilen Stationen gesendet wird. Jede Spreizsequenz hat
nur eine reale Komponente. Zum Erzeugen des Funksignals wird eine
relative Phasenverschiebung zwischen verschiedenen Kanalsignalen
angewendet.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden ein Verfahren zum Generieren eines Kanals mit höherer Rate
gemäß den Ansprüchen 1 und
2 und eine Vorrichtung zum Generieren eines Kanals mit höherer Rate
gemäß den Ansprüchen 5,
6, 9 und 10 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in den abhängigen
Ansprüchen
beansprucht.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In
einem Aspekt sieht die Erfindung ein Verfahren zum Generieren eines
Kanals mit höherer Rate
unter Verwendung von zwei Kanälen
mit niedriger Rate vor, welches folgende Schritte umfasst: a) Generieren
eines ersten Kanals mit niedriger Rate, welcher eine erste Phase
hat unter Verwendung eines ersten Kanalcodes; b) Generieren eines
zweiten Kanals mit niedriger Rate unter Verwendung eines zweiten
Kanalcodes, wobei der zweite Kanal mit niedriger Rate eine zweite
Phase hat, welche mit Bezug auf die erste Phase um 90° rotiert
ist; c) Summation des ersten Kanals mit niedriger Rate mit dem zweiten
Kanal mit niedriger Rate, was summierte Daten ergibt; und d) Übertragen
der summierten Daten über
ein Funkfrequenzband.
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In
einem anderen Aspekt sieht die Erfindung ein System zum Generieren
eines Kanals mit hoher Rate vor, welches Folgendes ausweist: einen
ersten integrierten Schaltkreis zum Generieren eines ersten Kanals
mit niedriger Rate, einen zweiten integrierten Schaltkreis zum Generieren
eines zweiten Kanals mit niedriger Rate; und eine Übertragungseinheit
zum Übertragen
des ersten Kanals mit niedriger Rate und einer phasenrotierten Version
des zweiten Kanals mit niedriger Rate.
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In
einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung ein System vor zum Generieren
eines Kanals mit höherer
Rate, welches folgendes aufweist: ein erstes Kanalverarbeitungsmittel
zum Generieren eines ersten Kanals mit niedriger Rate; ein zweites
Kanalverarbeitungsmittel zum Generieren eines zweiten Kanals mit
niedriger Rate; und ein Übertragungsmittel zum Übertragen
des ersten Kanals mit niedriger Rate und einer phasenrotierten Version
des zweiten Kanals mit niedriger Rate.
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Die
Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Übertragen von Daten vor, in
welchem Verfahrensdaten mit einer hohen Datenrate geliefert und
unter mehreren Kanälen
mit niedriger Datenrate verteilt werden, welche jeweils ein erstes
Signal bei einer ersten Phase und ein zweites Signal bei einer zweiten,
unterschiedlichen Phase aufweisen, wobei die ersten und zweiten
Phasen in jedem Kanal derart unterschiedlich sind, dass die ersten
und zweiten Phasen in allen anderen Kanälen in der Vielzahl von Kanälen und
die Signale in der Vielzahl von mehreren Kanälen sind kombiniert miteinander,
um ein kombiniertes Signal zur Übertragung
zu erzeugen.
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Die
Erfindung sieht ferner eine Vorrichtung zum Übertragen von Daten vor, wobei
die Vorrichtung folgendes aufweist: eine Datenquelle zum Liefern von
Daten mit einer hohen Datenrate und Verteilen derselben unter mehreren
Kanälen
mit niedriger Datenrate; einen Generator für jeden Kanal zum Generieren
eines ersten Signals mit einer ersten Phase und eines zweiten Signals
mit einer zweiten, unterschiedlichen Phase, wobei die ersten und
zweiten Phasen in jedem Kanal derart unterschiedlich sind von den
ersten und zweiten Phasen in allen anderen Kanälen in der Vielzahl von Kanälen; und
einen Kombinationsschaltkreis zum Kombinieren der Signale in den
mehreren Kanälen
miteinander, um ein kombiniertes Signal zum Übertragen zu erzeugen.
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Die
vorliegende Erfindung beabsichtigt, ein neues und verbessertes Verfahren
und eine Vorrichtung zum Generieren eines reduzierten Kanals mit hoher
Datenrate mit reduzierter Spitze-zu-Durchschnitt Amplitude vorzusehen,
unter Verwendung eines Satzes von Kanälen mit niedrigerer Datenrate.
In einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist der Satz von niedrigerer Rate phasenrotiert, bevor
sie summiert und übertragen
werden. Der Betrag der Phasenrotation ist abhängig von der Anzahl von Kanälen, welche
verwendet wird, um die Kanäle
mit höherer Datenrate
zu bilden. In einem Ausführungsbeispiel
in welchem zwei Kanäle
mit niedrigerer Rate verwendet werden, werden die in-phasigen und
quadratur-phasigen Komponenten der zwei Kanäle komplex multipliziert, vor
der Heraufkonversion, mit einem In-Phase- und Quadratur-Phase-Sinusoid. Für einen
Kanal mit hoher Datenrate, welcher aus mehr als zwei Kanälen mit
niedriger Datenrate besteht, wird die In-Phase- und Quadratur-Phase-Komponente
von jedem Kanal heraufkonvertiert mit einem Satz von Sinusoiden,
welche voneinander phasenversetzt sind.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher
werden von der detaillierten Beschreibung, welche unten gegeben wird,
wenn sie zusammen genommen wird mit den Zeichnungen, in welchen
gleiche Bezugszeichen durchgängig
entsprechendes identifizieren, und wobei Folgendes gilt:
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1 ist
ein Blockdiagramm eines zellularen Telefonsystems;
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2 ist
ein Blockdiagramm eines Übertragungssystems,
welches verwendet wird, um ein Rückverbindungssignal
zu generieren;
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3 ist
ein Blockdiagramm eines Übertragungssystems
mit hoher Rate;
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4 ist
ein Blockdiagramm eines Übertragungssystems
mit hoher Rate, welches gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung konfiguriert ist;
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5 ist
ein Graph von Signalen, welche vorgesehen sind, um die Vorteile
der Erfindung zu illustrieren;
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6 ist
ein Blockdiagramm eines Übertragungssystems
mit hoher Rate, welches gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung konfiguriert ist;
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7 ist
ein Blockdiagramm eines Übertragungssystems
mit hoher Rate, welches gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung konfiguriert ist; und
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8 ist
ein Graph von Signalen, welche vorgesehen sind, um die Vorteile
der Erfindung zu illustrieren.
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DETAILIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Generieren eines Kanals mit hoher
Datenrate mit reduzierter Spitze-zu-Durchschnitt Amplitude unter
Verwendung eines Satzes von Kanälen
mit niedriger Datenrate wird beschrieben. In der folgenden Beschreibung
wird die Erfindung in dem Kontext eines Signals gegeben, welches
gemäß der IS-95
Rückverbindungswellenform
generiert wurde. Während
die Erfindung insbesondere zur Verwendung mit einer solchen Wellenform
geeignet ist, kann die Erfindung mit Signalen, welche gemäß anderen
Protokollen generiert wurden, verwendet werden. Zum Beispiel kann die
Erfindung in Systemen verwendet werden, welche Signale gemäß der IS-95
Vorwärtsverbindungswellenform
generieren. Ein System und ein Verfahren zum Generieren von Signalen,
im wesentlichen gemäß der Verwendung
des IS-95 Standards, ist in US Patent 5,103,459, benannt „System
and Method for Generating Signal Waveforms in a CDMA Cellular Telephone
System", dem Bevollmächtigten
der vorliegenden Erfindung zugeordnet, beschrieben.
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2 ist
ein Blockdiagramm eines Übertragungs-
bzw. Sendesystems, welches durch ein drahtloses Terminal 10 verwendet
wird zum Generieren eines einzigen Rückverbindungsverkehrskanals
gemäß dem IS-95
Standard. Daten 48, welche übertragen werden, werden zu
dem Faltungscodierer 50 in Segmenten von 20 Millisekunden,
benannt Rahmen, mit einer von vier Raten geliefert, welche als „volle Rate", „halbe
Rate", „viertel
Rate", und „achtel
Rate" jeweils bezeichnet
werden, weil jeder Rahmen halb so viele Daten wie der Vorhergehende
enthält
und deshalb Daten mit der halben Rate überträgt. Daten 48 sind
typischerweise Audioinformationen, welche mit variabler Rate vocodiert
wurden, von einer Datenquelle wie einem Vocodersystem, wo Rahmen
mit niedrigerer Rate verwendet werden, wenn weniger Information
vorhanden ist wie während
einer Pause in einer Unterhaltung. Der Faltungscodierer 50 faltungscodiert
Daten 48, wodurch er codierte Symbole 51 erzeugt,
und ein Symbolwiederholer 52 generiert wiederholte Symbole 53 durch
Symbolwiederholung von codierten Symbolen 51 um einen Betrag,
welcher ausreichend ist um eine Quantität von Daten äquivalent
zu einem Rahmen mit voller Rate zu generieren. Zum Beispiel werden
drei zusätzliche
Kopien eines Rahmens mit viertel Rate für eine Gesamtzahl von vier
Kopien generiert. Keine zusätzlichen
Kopien eines Rahmens mit voller Rate werden generiert.
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Der
Blockverschachtler 54 blockverschachtelt dann die umgesetzten
Symbole 53, um verschachtelte Symbole 55 zu generieren.
Der Modulator 56 führt
64-ary bzw. -wertige Modulation auf verschachtelten Symbolen 55 aus,
um Walshsymbole 57 zu erzeugen. Dies bedeutet, dass einer
von vierundsech zig möglichen
orthogonalen Walshcodes, wobei jeder Code aus vierundsechzig Modulationschips
besteht, übertragen
und indiziert wird durch jede sechs verschachtelten Symbole 55.
Der Datenburstzufallsgenerator bzw. Data-Burst-Randomizer 58 führt Gating
aus, unter Verwendung von Rahmenrateninformation, an Walshsymbolen 57 in
pseudozufälligen
Bursts, derart dass nur eine vollständige Instanz bzw. Version
von Daten übertragen
wird.
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Die
gegateten Walshchips werden dann direkt sequenzmoduliert unter Verwendung
eines Pseudozufalls (PN) Langkanalcodes 59 mit einer Rate
von vier Langkanalcodechips zu jedem Walshchips, wodurch modulierte
Daten 61 generiert werden. Der Langkanalcode bildet die
Kanalisierungsfunktion für
die Rückverbindung
und ist einzigartig für jedes
mobile Telefon 10 und ist jeder Basisstation 12 bekannt.
Für die
Vorwärtsverbindung,
auf welche die Erfindung auch anwendbar ist, wird ein kürzerer Walshcode
für Kanalisierung
angewandt. Modulierte Daten 61 werden mit der ersten Kopie
dupliziert, welche „gespreizt" über Modulation ist, mit einem In-Phase
Pseudozufallsspreizcode (PNI), wodurch I-Kanaldaten
erzeugt werden, und die zweite Kopie, nachdem sie die Hälfte der
Dauer eines Spreizcodechips durch die Verzögerung 60 verzögert wurden, wird über Modulation
mit einem Quadraturphasenspreizcode (PNQ)
gespreizt, wodurch Q-Kanaldaten erzeugt werden. Die I-Kanaldaten
und die Q-Kanaldaten werden beide Tiefpass gefiltert (nicht gezeigt), bevor
sie zur Phasenumtastung (PSK = phase shift key) Modulation von In-Phase
und Quadratur-Phase Trägersignalen
jeweils verwendet werden. Die modulierten In-Phase und Quadratur-Phase
Trägersignale werden
zusammen summiert, bevor sie zu einer Basisstation oder anderem
Empfangssystem (nicht gezeigt) übertragen
werden.
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Die
gestrichelte Linie 100 zeigt die Grenze zwischen den Verarbeitung
an, welche innerhalb eines ersten integrierten Schaltkreises (linksseitig)
und eines HF Systems (rechtsseitig) in einer Implementierung der
Erfindung verläuft.
Somit sind integrierte Schaltkreise verfügbar, welche die Verarbeitung linksseitig
und oberhalb von der Abteillinie 70 für einen einzigen Kanal aus führen, verfügbar und
weit verbreitet. Auch soll es verstanden werden, dass jede Referenz
zu Trägersignalen
einfach ein System zum Heraufkonvertieren eines Signals zu der Trägerfrequenz
impliziert, welches die Verwendung einer Serie von Heraufkonversionschritt,
Mischschritten, und sinusoid- bzw. sinusförmigen Signalen involvieren kann.
Zusätzlich,
während
die Erfindung in dem Kontext des Durchführens eines Versatz-QPSK-Spreizens
beschrieben ist, können
ihre allgemeinen Prinzipien auch auf Systeme angewandt werden, welche andere
gut bekannter Modulationstechniken einschließlich QPSK und BPSK Modulation
durchführen.
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3 ist
ein Blockdiagramm eines Sendesystems, welches zum Generieren einer
Verbindung mit hoher Datenrate durch Bündelung von zwei Kanälen mit
niedrigerer Datenrate verwendet wird, welches bestimmte Aspekte
der Erfindung nicht umsetzt. Bevorzugterweise wird KANAL A innerhalb
eines ersten integrierten Schaltkreises 80 generiert, und
KANAL B wird mit einem zweiten integrierten Schaltkreis 82 generiert,
jedoch ist eine solche Konfiguration nicht notwendig, um die Erfindung
zu praktizieren. Auch sind KANAL A und KANAL B bevorzugterweise
gemäß der Verarbeitung
eines einzigen Kanals wie oben stehend mit Bezug auf 2 beschrieben
(Codierung nicht gezeigt) codiert. Innerhalb des integrierten Schaltkreises 80 wird
KANAL A mit einem KANAL A Langcode (Langcode A) moduliert und mit
In-Phasen Spreizcode
PNI gespreizt und nach einer ein-halb Chip Verzögerung mit Quadratur-Phasen
Spreizcode PNQ. Ähnlich
wird innerhalb des integrierten Schaltkreises 82 KANAL
B mit KANAL B Langcode (Langcode B) moduliert und mit In-Phase Spreizcode
PNI gespreizt und nach einer ein-halb Chipverzögerung, mit Quadratur-Phasen Spreizcode
PNQ.
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Die
Langcodes A und B sollen einzigartig sein, um den Kanälen zu erlauben,
dass sie unabhängig
voneinander demoduliert werden, und sind bevorzugterweise orthogonal
zueinander. Verschiedene Verfahren und Systeme zum Generieren von Sätzen von
Kanalcodes sind bekannt oder können einfach
entwickelt werden. Ein Verfahren ist in US Patent 5,442,625, benannt „CODE DIVISION
MULTIPLE ACCESS SYSTEM PROVIDING VARIABLE DATA RATE ACCESS TO A
USER" beschrieben.
Andere Systeme und Verfahren sind in den ebenfalls anhängigen US
Patentanmeldungen mit Seriennummern 08/654,443, benannt „HIGH DATA
RATE CDMA WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM", und Seriennummer 08/872,231, benannt „SYSTEM AND
METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING HIGH SPEED DATA IN A CDMA
WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM";
angemeldet am 1. Mai 1997, beide den Bevollmächtigten zugeordnet, beschrieben.
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Außerhalb
der integrierten Schaltkreise 80 und 82 werden
die PNI gespreizten KANAL A Daten mit den PNI gespreizten KANAL
B Daten summiert, wodurch summierte In-Phasen Daten 120 erhalten werden.
Zusätzlich
werden die PNQ gespreizten KANAL A Daten mit den PNQ gespreizten
KANAL B Daten summiert, wodurch summierte Quadratur-Phase Daten 122 erhalten
werden. Wie offensichtlich sein sollte können die summierten In-Phase
Daten 120 und summierte Quadratur-Phase Daten 122 Werte von
+2, 0 und –2
haben, wobei ein Wert von –1
verwendet wird, um eine logische Null zu repräsentieren, und ein Wert +1,
wird verwendet, um 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-Phase Träger
heraufkonvertiert, und die resultierenden heraufkonvertierten Signale
werden summiert, wodurch ein übertragenes
Signal 128 generiert wird.
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4 ist
ein Blockdiagramm eines Übertragungssystems,
welches zum Generieren einer Verbindung mit hoher Rate durch Bündelung
von zwei Kanälen
mit niedrigerer Rate verwendet wird, wenn es gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung konfiguriert ist. KANAL A wird innerhalb eines ersten integrierten
Schaltkreises 90 generiert, und KANAL B wird innerhalb
eines zweiten integrierten Schaltkreises 92 generiert.
KANAL A und KANAL B sind bevorzugterweise gemäß der Verarbeitung eines einzigen Kanals
wie oben stehend mit Bezug auf 2 (Codierung
nicht gezeigt) beschrieben, codiert. Wie in der vorstehend genannten
US Patentanmeldung mit Seriennummer 08/874,231 beschrieben ist,
werden Daten mit einer hohen Rate zwischen KANAL A und KANAL B als
Datenpakete geteilt. Die Datenpakete können von einer Datenquelle
(nicht gezeigt) entweder als ein einziger Datenstrom, welcher zwischen KANAL
A und KANAL B multiplexiert wird (durch einen Multiplexer – nicht
gezeigt), oder als mehrere Datenströme, einer für jeden von KANAL A und KANAL B
(in welchem Fall keine Multiplexierung notwendig ist), geliefert
werden.
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Innerhalb
des integrierten Schaltkreises 90 wird KANAL A mit Langcode
A moduliert und mit dem In-Phasen Spreizcode PNI gespreizt, wodurch In-Phase KANAL A Daten 94 erhalten
werden, und, nach einer ein-halb Chip Verzögerung, mit Quadratur-Phase
Spreizcode PNQ, wodurch Quadratur-Phase KANAL A Daten 96 erhalten
werden. Ähnlich
wird innerhalb des integrierten Schaltkreises 92 KANAL
B mit dem Langcode B moduliert und mit dem In-Phase Spreizcode PNI
gespreizt, wodurch In-Phase KANAL B Daten 98 erhalten werden,
und nach einer ein-halb Chipverzögerung,
mit dem Quadratur-Phase Spreizcode PNQ gespreizt, wodurch Quadratur-Phase
KANAL B Daten 99 erhalten werden.
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Außerhalb
der integrierten Schaltkreise 90 und 92 werden
In-Phase KANAL A Daten 94 mit 0°-Phaseträger (COS(ωCt))
moduliert, und die Quadratur-Phase
KANAL A Daten 96 werden mit 90°-Phaseträger (SIN(ωCt))
moduliert. Zusätzlich werden
die In-Phase KANAL B Daten 98 mit 90°-Phaseträger (COS(ωCt
+ 90°))
moduliert und die Quadratur-Phase KANAL B Daten 96 werden
mit 180°-Phaseträger (SIN(ωCt + 90°))
moduliert. Die resultierenden heraufkonvertierten Signale werden durch
Summierer 100, 101, 103 summiert, wodurch ein
Signal 102 erhalten wird, welches aus zwei gebündelten
Verbindungen mit niedrigerer Datenrate besteht. Wie in 4 illustriert
ist wird KANAL B heraufkonvertiert unter Verwendung von In-Phase
und Quadratur-Phase Trägern,
welche um 90° mit
Bezug auf die In-Phase und Quadratur-Phase Träger rotiert sind, welche verwendet
werden, um KANAL B herauf zu konvertieren. Somit wird gesagt, dass
KANAL B um 90° mit
Bezug auf KANAL A phasenrotiert ist. Wie unten stehend illustriert
ist reduziert das Phasenrotieren von KANAL B um 90° mit Bezug
auf KANAL A vor der Sum mation die Spitze der Sendeamplitude, weil die
Spitzenamplituden von jedem Kanal nicht gleichzeitig auftreten und
sich deshalb nicht kohärent
addieren. Das Reduzieren der Spitzenamplitude erhöht die Effizienz,
mit welcher der HF Sendeverstärker verwendet
wird.
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5 ist
ein Graph der Amplitude von verschiedenen Sinusoidsignalen, welche
die Vorteile der vorliegenden Erfindung illustriert. Das Signal 114 ist das
Sendesignal, welches auf dem In-Phase-Kanal des nicht-rotierten
Systems mit hoher Rate, welches in 2 gezeigt
ist, generiert wurde. Signal 116 ist das Sendesignal, welches
durch den In-Phase-Kanal des Phasen rotierten Systems mit hoher
Rate, welches in 3 gezeigt ist, generiert wurde,
wo KANAL B mit einem Sinusoid, gedreht um 90° mit Bezug auf KANAL A, moduliert
wurde. Nur der In-Phase-Kanal ist gezeigt, um die Illustration der
Erfindung zu vereinfachen, jedoch treffen die illustrierten Prinzipien auch
auf den Quadratur-Phase Kanal und die Summe des In-Phase und des
Quadratur-Phase Kanals zu. Zeiten A, B und C zeigen Datenübergänge an, wodurch
drei Sätze
von Daten definiert werden. Während
den drei Perioden sind die Daten, welche über KANÄLE A und B gesendet werden
jeweils (+1, +1), (+1, –1)
und (–1, –1 ).
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Für das nicht
rotierte Signal 114 ist das Signal, welches während der
Zeit A gesendet wird, (+1)COS(ωCt) + (+1)COS(ωCt),
welche gleich ist zu (2)COS(ωCt). Während
Zeit B Signal 114 (+1)COS(ωCt)
+ (–1)COS(ωCt), welches auf null (0), summiert, wie
in dem Graph gezeigt ist. Während Zeit
C ist das übertragene
Signal (–1)COS(ωCt) + (–1)COS(ωCt), welche gleich ist zu (–2)COS(ωCt). Somit besteht das Signal 114 typischerweise
entweder aus Amplitude zwei Sinusoid oder einem null Amplitudensignal.
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Für das rotierte
Signal 116 ist das Signal, welches während Zeit A gesendet wird, (+1)COS(ωCt) + (+1)COS(ωCt
+ 90°),
welches gleich ist zu (1,4)COS(ωCt + 45°).
Wie es offensichtlich sein soll ist dies eine Reduktion in der Amplitude
von ungefähr
30 Prozent mit Bezug auf ein Signal 114 während der
gleichen Zeit. Die Linie 118 zeigt die Differenz in der
Spitzenampli tude der Signale 114 und 116 während der
Zeit A an. Während
der Zeit B ist das Signal 116 (+1)COS(ωCt)
+ (–1)COS(ωCt + 90°),
welches gleich ist zu (1,4)COS(ωCt – 45°). Während Zeit C
ist das Signal 116 (–1)COS(ωCt) + (–1)COS(ωCt + 90°),
welches gleich ist zu (1,4)COS(ωCt + 215°).
Somit besteht das Signal 116 aus einer Serie von Amplitude 1,4 Sinusoide,
anstatt Amplitude zwei Sinusoide oder null Amplitudensignal von
Signal 114, und hat deshalb ein geringeres Spitze-Durchschnittverhältnis als
Signal 114. Die gleiche Reduktion in der Spitze-zu-Durchschnitt
Amplitude wird bei der Quadratur-Phasen
Komponente des kombinierten Signals erfahren, wodurch ähnlich die
gesamte Spitze-zu-Durchschnitt Übertragungsamplitude
reduziert wird, was eine effizientere Verwendung eines Sendeverstärkers erlaubt.
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6 ist
ein Blockdiagramm eines Sendesystems, welches gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung konfiguriert ist, wo zwei Kanäle gebündelt sind, um einen Kanal
mit höherer Rate
zu bilden. In ähnlicher
Art und Weise zu derjenigen, welche oben mit Bezug auf 4 beschrieben ist,
generiert der integrierte Schaltkreis 90 In-Phasen KANAL
A Daten 194 und Quadratur-Phasen KANAL A Daten 156,
und der integrierte Schaltkreis 92 generiert In-Phase KANAL
B Daten 158 und Quadratur-Phase KANAL B Daten 160.
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Außerhalb
der integrierten Schaltkreise 90 und 92 werden
die In-Phase KANAL A Daten 194 mit dem Negativen der Quadratur-Phase
KANAL B Daten 160 summiert, wodurch summierte In-Phase
Daten 162 generiert werden, und Quadratur-Phase KANAL A
Daten 156 werden mit In-Phase KANAL B Daten 158 summiert,
wodurch summierte Quadratur-Phase Daten 164 erhalten werden.
Summierte In-Phase Daten 162 werden mit einem In-Phase
Träger
heraufkonvertiert und die summierten Quadratur-Phase Daten 164 werden
mit einem Quadratur-Phase Träger
summiert, wobei die resultierenden heraufkonvertierten Signale summiert
werden und als Signal 166 übertragen werden.
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Der
Fachmann wird dies als die komplexe Multiplikation von KANAL A und
KANAL B zum Generieren eines Ergebnisses, welches aus einer In-Phase
(real) und Quadratur-Phase (imaginär) Komponente besteht, welche
mit den In-Phase und den Quadratur-Phase Trägern jeweils heraufkonvertiert
werden, erkennen. Durch Durchführung
der komplexen Multiplikation wird die Phasen rotierte Wellenform
ohne den Bedarf des Generierens von zusätzlichen Phasenversatz Sinusoiden
generiert, wodurch die notwendige Sendeverarbeitung vereinfacht
wird.
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7 ist
ein Blockdiagramm eines Übertragungssystems,
welches gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung konfiguriert ist, in welchem ein Satz von n Kanälen gebündelt wird,
um einen Kanal mit höherer
Rate gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zu bilden, wobei N = 5 ist. Innerhalb der integrierten
Schaltkreise 180 werden die In-Phase und Quadratur-Phase
Komponenten der KANÄLE
i = 0 .. 4 generiert wie oben stehend mit Bezug auf die integrierten
Schaltkreise 90 und 92 beschrieben wurde. Außerhalb
der integrierten Schaltkreise 180 wird die In-Phase Komponente
von jedem Kanal heraufkonvertiert unter Verwendung eines Sinusoids
COS(ωCt + i/N•180°), wobei
i gleich ist zu der Kanalnummer, wie hierin zugewiesen, und N ist gleich
zu 5, was die gesamte Anzahl von Kanälen ist, welche gebündelt werden,
um einen Kanal mit höherer
Datenrate in dem gezeigten Beispiel zu bilden. Ähnlich wird die Quadratur-Phase
Komponente von jedem Kanal heraufkonvertiert unter Verwendung eines
Sinusoids SIN(ωCt + i/N•180°). Die resultierenden
heraufkonvertierten Signale werden zusammen summiert und als Signal 190 übertragen.
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Durch
Rotation der Phase des Trägersignals, welches
für jeden
Kanal i = 0 bis N – 1
in einem Satz von Kanälen
N um einen Betrag i/N•180° verwendet wird,
wird die Spitzensendeamplitude, welche durch die summierte Wellenform
generiert wird, reduziert relativ zu der Spitzenamplitude eines
Signals, welches durch summierte Kanäle gebildet wird, welche unter
Verwendung von nicht-rotierten sinusoidalen Trägern heraufkonvertiert wurden.
Dies ist der Fall, weil die Phasenrotation des Satzes von sinusoidalen Signalen
Ko härenz
eliminiert, wodurch die Amplituden des Satzes von Signalen alle
gleichzeitig ihre Spitze- bzw. Spitzenwert besitzen. Somit kann
ein gegebener Sendeverstärker
effizienter verwendet werden, um das Signal mit höherer Rate
zu senden. Während
andere Phasenversatzabstände
verwendet werden können
ist die Verwendung des Phasenversatzabstands – wie hierin beschrieben – bevorzugt, weil
somit eine maximale, gleich beabstandete Phasendifferenz vorgesehen
wird.
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8 ist
ein Graph der Amplitude von verschiedenen sinusoidalen Signalen,
welcher ferner die Vorteile der vorliegenden Erfindung für den Kanal mit
hoher Rate von 7, welcher aus fünf gebündelten
Kanälen
mit niedrigerer Rate besteht, illustriert. Das Signal 130 korrespondiert
zu dem In-Phasen Teil eines Kanals mit hoher Rate, welcher durch die
Summation von fünf
nicht rotierten Kanälen
mit niedrigerer Rate generiert wurde, bezeichnet als KANÄLE A bis
E. Das Signal 132 korrespondiert zu dem In-Phasen Teil
des KANALS mit hoher Rate, welcher durch Summation von fünf Phasenrotierten
Kanälen mit
niedrigerer Rate wie in 7 gezeigt ist generiert wurde.
Nur der In-Phase Kanal ist gezeigt, um die Illustration der Erfindung
zu vereinfachen, jedoch treffen die illustrierten Prinzipien auch
auf den Quadratur-Phase Kanal und die Summe des In-Phase und Quadratur-Phase
Kanals zu. Zeiten D, E und F zeigen Datenübergänge an, wodurch drei Sätze von
Daten definiert werden. Während
der drei Perioden sind die Daten, welche über die KANÄLE A bis E gesendet werden,
jeweils (+1, +1, +1, +1, +1 ), (+1, –1, –1, –1, +1) und (–1, –1, –1, –1, –1 ).
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Es
kann aus 8 gesehen werden, dass die Amplitude
des nicht rotierten Signals 130 größer ist als diejenige des nicht
rotierten Signals 132 um einen Betrag 134 während Zeiten
D und F. Dies ist der Fall, weil sich die fünf Kanäle mit niedrigerer Rate während Zeiten
D und F kohärent
addieren, während dies
bei den fünf
rotierten Signale nicht der Fall ist. Während Zeit E ist die Amplitude
des nicht rotierten Signals 130 geringer als diejenige
des rotierten Signals 132. Dies ist weil die fünf nicht
rotierten Kanäle niedrigerer
Rate destruktiver während
Zeit E addieren als die fünf
rotierten Kanäle
mit niedrige rer Rate. Somit spreizt das Phasen rotierte Signal 132 gleichmäßiger die
Sendeenergie über
die Zeit aus, hat deshalb ein geringeres Spitze-zu-Durchschnitt Amplitudenverhältnis als
das nicht rotierte Signal 132. Deshalb erlaubt die vorliegende
Erfindung, dass Sendeverstärker
effizienter verwendet werden, einschließlich des Erlaubens, dass preiswertere
Sendeverstärker
verwendet werden, oder dass ein gegebener Verstärker mit einem größeren Bereich
verwendet wird.
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Die
vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele wird gegeben,
um jedem Fachmann zu ermöglichen,
die vorliegende Erfindung auszuführen
oder zu verwenden. Die verschiedenen Modifikationen dieser Ausführungsbeispiele
werden dem Fachmann offensichtlich sein, und die allgemeinen Prinzipien,
welche hierin definiert wurden, können auf andere Ausführungsbeispiele
ohne die Verwendung der erfinderischen Fähigkeit angewendet werden.
Somit ist es nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung auf die
hierin gezeigten Ausführungsbeispiele
einzuschränken,
sondern ihr soll der breiteste Umfang, welcher mit den Prinzipien
und neuen Merkmalen, welche hierin offenbart sind, konsistent ist,
zu gestanden werden.