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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf zellulare
Kommunikationssysteme und im Besonderen auf eine Datenübertragung
in einem Breitbandkommunikationssystem.
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Hintergrund der Erfindung
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Kommunikationssysteme
sind gut bekannt und umfassen viele Arten, die landgestützte mobile Funkeinrichtungen,
zellulare Funktelefone, persönliche
Kommunikationssysteme und andere Arten von Kommunikationssystemen
umfassen. Innerhalb eines Kommunikationssystems werden Übertragungen zwischen
einer Sendevorrichtung und einer Empfangsvorrichtung über eine
Kommunikationsressource, die im Allgemeinen als ein Kommunikationskanal bezeichnet
wird, durchgeführt.
Bisher haben die Übertragungen
typischerweise Sprachsignale umfasst. In jüngerer Zeit ist jedoch vorgeschlagen
worden, dass sie andere Signalformen tragen, die Hochgeschwindigkeitsdatensignale
umfassen. Zum einfacheren Betrieb ist es wünschenswert, dass die Datenübertragungsfähigkeit
die vorhandene Sprachkommunikationsfähigkeit überlagert, so dass dem Sprachkommunikationssystem
ihr Betrieb im Wesentlichen transparent ist, während sie nach wie vor die
Kommunikationsressourcen und andere Infrastrukturelemente des Sprachkommunikationssystems
verwendet.
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Ein
solches Kommunikationssystem, das zur Zeit mit transparenten Datenübertragungsfähigkeiten entwickelt
wird, ist das zellulare CDMA-Kommunikationssystem der nächsten Generation,
allgemeiner als Breitband-cdmaEins, oder Breitband 95, bezeichnet.
In einem solchen Kommunikationssystem finden die Übertragungen
aller entfernten Einheiten und Basisstationen im Allgemeinen gleichzeitig
innerhalb des selben Frequenzbandes statt. Daher umfasst ein empfangenes
Signal bei einer Basisstation oder einer entfernten Einheit eine
Vielzahl hinsichtlich der Frequenz und der Zeit überlappender codierter Signale
von individuellen entfernten Einheiten beziehungsweise Basisstationen.
Jedes dieser Signale wird gleichzeitig bei der selben Radiofrequenz
(RF) übertragen
und ist lediglich durch seine spezifische Codierung (Kanal) unterscheidbar.
Mit anderen Worten, das bei einer Basisstation oder einem entfernten Empfänger empfangene
Signal ist ein zusammengesetztes Signal eines jeden übertragenen
Signals und ein individuelles Signal ist nur nach einer Decodierung
unterscheidbar.
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Eine
Datenübertragung
einer entfernten Einheit innerhalb eines Breitband 95-Kommunikationssystems
findet durch Zuweisen eines Hochgeschwindigkeitsdatenkanals (als
Zusatz kanal bezeichnet) an die entfernte Einheit und Übertragen
von Daten, wie oben diskutiert, unter Verwendung des Zusatzkanals statt.
Im Besonderen wird, wenn eine Datenübertragung angefordert wird,
einer entfernten Einheit sofort ein gemeinsamer Verkehrskanal (Grundkanal)
zugewiesen, der auf die richtige Übertragungsleistung hin leistungsgesteuert
wird, bis ein Zusatzkanal zur Verfügung steht. Wenn er zur Verfügung steht,
findet eine Datenübertragung
unter Verwendung des Zusatzkanals statt. Nach einer Übertragung
wird der Zusatzkanal durch die entfernte Einheit aufgegeben und
die Leistungssteuerung wird auf dem Grundkanal fortgesetzt.
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Weil
die innerhalb eines Kommunikationssystems zur Verfügung stehende
Zahl von Kanälen begrenzt
ist, verringert eine Datenübertragung
in einem Breitband 95-Kommunikationssystem
die Systemkapazität.
Im Besonderen verringert die Verwendung eines Grundkanals zur Leistungssteuerung über längere Zeitperioden
unnötigerweise
die Zahl von dem System zur Verfügung
stehenden Kanälen. Daher
gibt es einen Bedarf an einem Verfahren und einer Vorrichtung zur
Datenübertragung
innerhalb eines Breitbandkommunikationssystems.
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Die
EP-A-0 767 548 offenbart ein CDMA-System, das Anwendern, die Pilotstärkendaten verwenden,
einen last- und störungsbasierten
Anforderungszuweisungsdienst zur Verfügung stellt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm einer Basisstation zum Übertragen von Daten gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein Blockdiagramm einer Kanalgrundschaltungseinrichtung von 1 zur
Einrichtung eines richtigen Leistungspegels einer entfernten Einheit
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
ein Blockdiagramm einer Kanalzusatzschaltungseinrichtung von 1 zum Übertragen
von Daten gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das eine Übertragung
von Daten von der Basisstation von 1 gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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5 ist
ein Flussdiagramm, das eine Übertragung
von Daten von der entfernten Einheit von 1 gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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6 ist
ein Flussdiagramm, das eine Übertragung
von Daten von der Basisstation von 1 gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Ausführliche
Beschreibung der Zeichnungen
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Allgemein
gesprochen, findet eine Datenübertragung
innerhalb eines Breitbandkommunikationssystems wie folgt statt:
Während
Zeitperioden, in denen eine entfernte Einheit nicht aktiv an eine
Basisstation kommuniziert, unter Verwendung weder eines Grund- noch
eines Zusatzkanals, überwacht
die entfernte Einheit kontinuierlich oder perio disch einen Vorwärtssteuerkanal
(IS-95A-Paging-Kanal) hinsichtlich einer Ankündigung irgend einer bevorstehenden Übertragung
durch die Basisstation. Die Basisstation bestimmt, dass eine Übertragung
mit hoher Datenrate an die entfernte Einheit stattfinden muss und
bestimmt, ob eine Kanalzusatzschaltungseinrichtung zur Verwendung
zur Verfügung
steht. Kurz vor einer Zusatzkanalverfügbarkeit kündigt die Basisstation der
entfernten Einheit eine bevorstehende Datenübertragung an und weist der
entfernten Einheit einen Grundkanal zu, um einen geeigneten Übertragungsleistungspegel
einzurichten. Schließlich
findet eine Datenübertragung
an die entfernte Einheit unter Verwendung des Zusatzkanals statt.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren zur Datenübertragung
innerhalb eines Breitbandkommunikationssystems. Das Verfahren umfasst
die Schritte eines Bestimmens, dass eine Datenübertragung durch Verwenden
eines zweiten Kanals stattfinden muss. Als nächstes wird eine Zeit bestimmt,
zu der der zweite Kanal verfügbar
wird, und eine entfernte Einheit wird unter Verwendung eines ersten
Kanals und eines ersten Modulationsschemas leistungsgesteuert, wobei
der Schritt der Leistungssteuerung auf der Zeit basiert, zu der
der zweite Kanal verfügbar
wird. Schließlich
werden Daten auf dem zweiten Kanal und einem zweiten Modulationsschema übertragen,
wenn der zweite Kanal verfügbar wird.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst zusätzlich ein Verfahren zur Datenübertragung
innerhalb eines Breitbandkommunikationssystems. Das Verfahren umfasst
die Schritte eines Bestimmens, dass eine Datenübertragung unter Verwendung
eines Zusatzkanals stattfinden muss, und eines Bestimmens ei ner
Zeit, zu der der Zusatzkanal verfügbar wird. Als nächstes wird
ein erstes Modulationsschema verwendet, um an die entfernte Einheit,
innerhalb einer ersten Bandbreite, unter Verwendung eines Grundkanals
basierend auf der Zeit, zu der der Zusatzkanal verfügbar werden
wird, zu übertragen.
Die entfernte Einheit wird basierend auf der Übertragung leistungsgesteuert
und schließlich
werden Daten an die entfernte Einheit, innerhalb der ersten Bandbreite,
unter Verwendung des Zusatzkanals und eines zweiten Modulationsschemas übertragen,
wenn der Zusatzkanal verfügbar
wird.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst zusätzlich eine Vorrichtung zur
Datenübertragung
innerhalb eines Breitbandkommunikationssystems, die umfasst: eine
Basisstationssteuerung zum Bestimmen, dass eine Datenübertragung
unter Verwendung eines ersten Kanals stattfinden muss, und zum Bestimmen
einer Zeit, zu der der erste Kanal verfügbar werden wird, eine Kanalgrundschaltungseinrichtung
zur Leistungssteuerung einer entfernten Einheit unter Verwendung
eines zweiten Kanals und eines ersten Modulationsschemas, wobei
die Kanalgrundschaltungseinrichtung die entfernte Einheit basierend
auf der Zeit, zu der der erste Kanal verfügbar werden wird, leistungssteuert,
und eine Kanalzusatzschaltungseinrichtung zur Datenübertragung
unter Verwendung des ersten Kanals und eines zweiten Modulationsschemas,
wenn der erste Kanal verfügbar wird.
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1 ist
ein Blockdiagramm der Basisstation 100 zur Datenübertragung
an die entfernte Einheit 113 gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Basisstation 100 umfasst
die Basisstationssteuerung 101, mehrere Kanalgrundschaltungseinrichtungen 103,
eine oder mehrere Kanalzusatzschaltungseinrichtungen 105,
den Addie rer 111 und den Modulator 115. Wie gezeigt, kommuniziert
die Basisstation 100 über
das Abwärtsverbindungskommunikationssignal 117 an
die entfernte Einheit 113 und die entfernte Einheit 113 über das
Aufwärtsverbindungskommunikationssignal 119 an
die Basisstation 100.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann eine Kommunikation an die entfernte
Einheit 113 unter Verwendung der Kanalzusatzschaltungseinrichtung 105 und/oder
der Kanalgrundschaltungseinrichtung 103 stattfinden. Im Besonderen
verwendet die Basisstation 100 zwei Klassen von Kanälen, die
sowohl für
eine Vorwärts- als
auch eine Rückwärtsübertragung
definiert sind. Bis auf die Tatsache, dass sie über eine breitere Bandbreite
gespreizt sind, ähneln
die Grundkanäle
in der bevorzugten Ausführungsform
vorhandenen CDMA-Verkehrskanälen
und werden für
Sprache und Signalisieren verwendet. CDMA-Verkehrskanäle werden
ausführlich
beschrieben in: Mobile Station-Base Station Compatibility Standards
for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular Systems, Telecommunications
Industry Association Interim Standard 95A, Washington, DC Juli 1993 (IS-95A).
Wie in IS-95A beschrieben, kann die Übertragungsrate dieses Kanals
dramatisch variieren. Zusätzlich
wird ein weiches Handoff (gleichzeitige Kommunikation unter Verwendung
von mehr als einer Kanalgrundschaltungseinrichtung 103)
unter Verwendung der Kanalgrundschaltungseinrichtung 103 unterstützt. Die
Zusatzkanäle
werden zum Kommunizieren von Diensten mit hoher Datenrate an die
entfernte Einheit 113 verwendet. Die Datenrate der Zusatzkanäle wird
vor einer Übertragung
verhandelt. Mehrere Datenquellen werden auf diesem Kanal zeitmultiplext.
Zusätzlich
kann die Dienstqualität
(zum Beispiel Rahmenfehlerrate (FER), Bitfehlerrate (BER) und/oder Übertragungsverzögerung)
dieses Kanals unabhängig
von dem Grundkanal eingestellt und betrieben werden.
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Eine
Datenübertragung
von der Basisstation 100 gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung findet wie folgt statt: Während Zeitperioden,
in denen die entfernte Einheit 113 nicht aktiv an die Basisstation 100 kommuniziert,
unter Verwendung weder eines Grund- noch eines Zusatzkanals, überwacht
die entfernte Einheit 113 aktiv oder periodisch einen Vorwärtssteuerkanal (IS-95A-Paging-Kanal) hinsichtlich
einer Ankündigung
irgend einer bevorstehenden Übertragung durch
die Basisstation 100. Im Besonderen wird eine Paging-Kanal-Schaltung
(nicht gezeigt) verwendet, um Nachrichten an die entfernte Einheit 113 zu
senden, die bevorstehende Abwärtsverbindungsübertragungen
anzeigen. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung sind Paging-Kanal-Schaltungen solche Schaltungen, die
in IS-95A Abschnitt 7.1.3.4, 7.6.2 und Abschnitt 7.7.2 beschrieben
werden. Die Basisstation 100 bestimmt, dass eine Übertragung
mit hoher Datenrate an die entfernte Einheit 113 stattfinden
muss und bestimmt, ob die Kanalzusatzschaltungseinrichtung 105 zur
Verwendung zur Verfügung
steht. Aufgrund der begrenzten Zahl von Zusatzkanälen, die
zur Kommunikation zur Verfügung
stehen, kann es sein, dass kein Zusatzkanal zur Übertragung an die entfernte
Einheit 113 zur Verfügung
steht. Im Gegensatz zu Verfahren einer Datenübertragung nach dem Stand der
Technik wird, in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, wenn der Zusatzkanal nicht sofort zur Verfügung steht,
der entfernten Einheit 113 bis kurz vor einer Zusatzkanalverfügbarkeit
kein Grundkanal zugewiesen. Kurz vor einer Zusatzkanalverfügbarkeit kündigt die
Basisstation 100 der entfernten Ein heit 113 eine
bevorstehende Datenübertragung
an (über einen
Paging-Kanal) und weist der entfernten Einheit 113 einen
Grundkanal zu, um einen geeigneten Übertragungsleistungspegel einzurichten.
Im Besonderen kündigt
die Basisstation 100 der entfernten Einheit 113 durch
die Grund- und Zusatzkanäle
verwendete Spreizcodes (Walsh Codes) und eine zugewiesene Datenrate
des Zusatzkanals an.
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Weiter,
findet eine Anfangsleistungssteuerung unter Verwendung des Grundkanals
statt, wie in IS-95A Abschnitte 6.1.2 und 6.6.3.1.1.1 beschrieben. Wie
in IS-95A beschrieben, muss die Anfangsvorwärtsverbindungsverstärkung hoch
genug eingestellt werden, um eine akzeptable Verbindung sicherzustellen.
Da die Kanalqualität
zwischen der Basisstation 100 und der entfernten Einheit 113 zu
der Zeit der Veranlassung unbekannt ist, wird der Anruf bei einer minimalen
Vorwärtsverbindungsverstärkung veranlasst
und dann entsprechend hochgefahren. Einmal bei dem angemessenen
Leistungspegel angekommen, findet eine Kommunikation unter Verwendung des
Zusatzkanals (das heißt,
einer Datenübertragung)
statt. Im Besonderen gibt die Kanalzusatzschaltungseinrichtung 105,
die der entfernten Einheit 113 zugewiesen ist, Daten aus,
die an den Addierer 111 zu übertragen sind, wo sie mit
anderen Kanalübertragungen
summiert werden. Die resultierenden summierten Übertragungen werden dann durch
den Modulator 115 QPSK-moduliert und über das Abwärtsverbindungskommunikationssignal 117 an die
entfernte Einheit 113 übertragen.
Bei dem Abschluss der Übertragung
werden die Grund- und Zusatzkanäle
fallen gelassen, und die entfernte Einheit 113 überwacht
wieder nur den Paging-Kanal. Das Zuweisen eines Grundkanals kurz
vor einer Zusatzkanalverfügbarkeit
verringert die Menge an Zeit, die eine ent fernte Einheit einen Grundkanal
verwendet, was die Zahl an Kanälen,
die dem System zur Verfügung
stehen, erhöht.
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Eine
Datenübertragung
von der entfernten Einheit 113 gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung findet wie folgt statt: Während Zeitperioden,
in denen die entfernte Einheit 113 nicht aktiv zu der Basisstation 100 kommuniziert, unter
Verwendung weder eines Grund- noch eines Zusatzkanals, überwacht
die Basisstation 100 aktiv einen Rückwärtssteuerkanal (IS-95A-Zugriffskanal) hinsichtlich
einer Ankündigung
irgend einer bevorstehenden Übertragung
durch die entfernte Einheit 113. Die entfernte Einheit 113 bestimmt,
dass eine Übertragung
mit hoher Datenrate an die Basisstation 100 stattfinden
muss, und fordert durch Senden einer Paketdienstanforderung an die
Basisstation 100 unter Verwendung des Zugriffskanals einen
Zusatzkanal an. Die Basisstation 100 bestätigt die
Anforderung auf dem Paging-Kanal, wenn keine Zusatzkanalkapazität zur Verfügung steht.
Im Gegensatz zu Datenübertragungsverfahren
nach dem Stand der Technik wird in der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wenn der Zusatzkanal nicht sofort zur
Verfügung
steht, der entfernten Einheit 113 bis kurz vor einer Grundkanalverfügbarkeit
kein Grundkanal zugewiesen. Wenn der Zusatzkanal jedoch zur Verfügung steht,
wird der entfernten Einheit 113 sofort ein Grundkanal zugewiesen,
um den richtigen Übertragungsleistungspegel
einzurichten, und nachdem er einrichtet ist, ein Zusatzkanal zugewiesen. Kurz
vor einer Zusatzkanalverfügbarkeit
kündigt
die Basisstation 100 der entfernten Einheit 113 eine
bevorstehende Datenübertragung
an (über
einen Paging-Kanal) und weist der entfernten Einheit 113 einen
Grundkanal zur Einrichtung eines stabilen Leistungspegels zu. Im
Besonderen kündigt
die Basisstation 100 der entfernten Einheit 113 durch
die Grund- und Zusatzkanäle
verwendete Spreizcodes (Walsh Codes) und eine zugewiesene Datenrate
des Zusatzkanals an. Einmal bei dem angemessenen Leistungspegel
angekommen, findet eine Kommunikation unter Verwendung des Zusatzkanals
(das heißt, eine
Datenübertragung)
statt. Nach einer Übertragung
von Daten über
den Zusatzkanal werden die Zusatz- und Grundkanäle fallengelassen, und die entfernte
Einheit 113 überwacht
wieder nur den Paging-Kanal.
Ein Zuweisen eines Grundkanals kurz vor einer Zusatzkanalverfügbarkeit
verringert die Menge an Zeit, die eine entfernte Einheit einen Grundkanal
verwendet, wodurch die Zahl von dem System zur Verfügung stehenden
Kanälen
erhöht wird.
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2 ist
ein Blockdiagramm einer Kanalgrundschaltungseinrichtung von 1 zum
Einrichten eines richtigen Leistungspegels einer entfernten Einheit
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Kanalgrundschaltungseinrichtung 103 umfasst
den Kanalmultiplexer 201, den Konvolutionscodierer 212,
den Symbolverstärker 215,
den Block-Interleaver 216, den Langcode-Scrambler 217 und den orthogonalen
Codierer 220. Unter Betriebsbedingungen wird das Signal 210 (Verkehrskanaldatenbits)
durch den Kanalmultiplexer 201 bei einer bestimmten Bitrate
(zum Beispiel 8,6 kBit/Sekunde) empfangen. Die Eingangsverkehrskanaldaten
210-Bits umfassen typischerweise durch einen Vocoder zu Daten gewandelte
Sprache, reine Daten, oder eine Kombination der beiden Arten von Daten.
Der Kanalmultiplexer 201 multiplext einen Sekundärverkehr
(zum Beispiel Daten) und/oder einen Signalisierungsverkehr (zum
Beispiel Steuer- oder Anwendernachrichten) auf die Ver kehrskanaldaten 210 und
gibt die multiplexten Daten bei 9,6 kBit/Sekunde an den Konvolutionscodierer 212 aus.
Der Konvolutionscodierer 212 codiert die Eingangsdatenbits 210 in
Datensymbole, bei einer festen Codierrate mit einem Codieralgorithmus,
der ein nachfolgendes Maximum-Likelihood-Decodieren der Datensymbole in Datenbits
(zum Beispiel Konvolutions- oder Blockcodieralgorithmen) ermöglicht.
Zum Beispiel codiert der Konvolutionscodierer 212 die Eingangsdatenbits 210 (bei
einer Rate von 9,6 kBit/Sekunde empfangen) bei einer festen Codierrate
von einem Datenbit zu zwei Datensymbolen (das heißt Rate
1/3), so dass der Konvolutionscodierer 212 die Datensymbole 214 bei
einer 28,8 kSymbol/Sekunde-Rate ausgibt.
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Die
Datensymbole 214 werden dann durch den Verstärker 215 verstärkt und
in den Interleaver 216 eingegeben. Der Interleaver 216 verschachtelt die
Eingangsdatensymbole 214 bei dem Symbolpegel. In dem Interleaver 216 werden
die Datensymbole 214 individuell in eine Matrix eingegeben,
die eine vorbestimmte Größe des Blocks
von Datensymbolen 214 definiert. Die Datensymbole 214 werden
in Speicherstellen in einer Matrix eingegeben, so dass die Matrix
Spalte für
Spalte gefüllt
wird. Die Datensymbole 214 werden individuell aus den Speicherstellen
in der Matrix ausgegeben, so dass die Matrix Zeile für Zeile
geleert wird. Typischerweise ist die Matrix eine quadratische Matrix,
die über
eine Zahl von Zeilen verfügt,
die gleich der Zahl von Spalten ist; es können jedoch andere Matrixformen
gewählt
werden, um den ausgegebenen Verschachtelungsabstand zwischen den
fortlaufend eingegebenen nicht verschachtelten Datensymbolen zu
erhöhen.
Die verschachtelten Datensymbole 218 werden durch den Interleaver 216 bei
der selben Datensymbolrate ausgegeben, bei der sie eingegeben wurden
(zum Beispiel 28,8 kSymbol/Sekunde). Die vorbestimmte Größe des Blocks von
Datensymbolen, die durch die Matrix definiert wird, wird von der
maximalen Zahl von Datensymbolen abgeleitet, die bei einer vorbestimmten
Symbolrate innerhalb einer vorbestimmten Länge eines Übertragungsblocks übertragen
werden kann. Zum Beispiel ist, wenn die vorbestimmte Länge des Übertragungsblocks
20 Millisekunden ist, die vorbestimmte Größe des Blocks von Datensymbolen
28,8 kSymbol/Sekunde mal 20 Millisekunden, was 576 Datensymbolen
entspricht, was eine 18 zu 32-Matrix definiert.
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Die
verschachtelten Datensymbole 218 werden durch den Scrambler 217 gescrambelt
und an den orthogonalen Codierer 220 ausgegeben. Der orthogonale
Codierer 220 Modulo 2-addiert
einen orthogonalen Code (zum Beispiel einen 256-stufigen Walsh-Code) zu jedem verschachtelten
und gescrambelten Datensymbol 218. Zum Beispiel wird in einer
256-stufigen orthogonalen
Codierung jedes der verschachtelten und gescrambelten Datensymbole 218 durch
einen orthogonalen 256-Symbol-Code ODER-verknüpft. Diese 256 orthogonalen
Codes entsprechen vorzugsweise Walsh-Codes von einer 256 mal 256
Hadamard-Matrix, bei der ein Walsh-Code eine einzelne Zeile oder
Spalte der Matrix ist. Der orthogonale Codierer 220 gibt
wiederholend einen Walsh-Code aus, der dem Eingangsdatensymbol 218 bei
einer festen Symbolrate (zum Beispiel 28,8 kSymbol/Sekunde) entspricht.
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Die
Sequenzen der Walsh-Codes 242 werden durch ein Paar von
kurzen Pseudozufallscodes 224 (das heißt, kurz im Vergleich zu dem
langen Code) weiter gespreizt, um eine I-Kanal- und eine Q-Kanalcodespreizsequenz 226 zu
erzeugen. Die I-Kanal- und Q-Kanalcodespreizsequenzen 226 werden
ver wendet, um durch Treiben der Leistungspegelsteuerungen des Paares
von Sinuskurven ein Quadraturpaar von Sinuskurven biphasisch zu
modulieren. Die Ausgangssignale der Sinuskurven werden summiert, QPSK-moduliert
(durch den Modulator 115) und durch die Antenne 120 ausgestrahlt,
um die Übertragung
der Kanaldatenbits 210 abzuschließen. In der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden die gespreizten Sequenzen 226 bei einer
Rate von 3,6864 Megachips pro Sekunde (Mcps) ausgegeben und innerhalb
einer 5 MHz-Bandbreite ausgestrahlt, aber in alternativen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
die gespreizten Sequenzen 226 bei einer anderen Rate ausgegeben
und innerhalb einer anderen Bandbreite ausgestrahlt werden. Zum
Beispiel kann in einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ein IS-95A-Übertragungsschema
verwendet werden, wobei die gespreizten Sequenzen 226 bei
einer Rate von 1,2288 Mcps (Verkehrskanalchiprate) innerhalb einer
1,25 MHz-Bandbreite ausgegeben werden.
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3 ist
ein Blockdiagramm der Kanalzusatzschaltungseinrichtung 105 von 1 zum Übertragen
von Daten gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Kanalzusatzschaltungseinrichtung 105 umfasst
den Kanalmultiplexer 301, den Konvolutionscodierer 312,
den Symbolverstärker 315,
den Block-Interleaver 316 und den orthogonalen Codierer 320.
Unter Betriebsbedingungen wird das Signal 310 (Daten) durch
den Kanalmultiplexer 301 bei einer bestimmten Bitrate (zum
Beispiel 152,4 kBit/Sekunde) empfangen. Der Kanalmultiplexer 301 multiplext
einen Sekundärverkehr
(zum Beispiel Anwenderdaten) auf die Zusatzkanaldaten 310 und
gibt die multiplexten Daten an den Konvolutionscodierer 312 bei
153,6 kBit/Sekunde aus.
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Der
Konvolutionscodierer 312 codiert die Eingangsdatenbits 310 in
Datensymbole, bei einer festen Codierrate mit einem Codieralgorithmus,
der ein nachfolgendes Maximum-Likelihood-Decodieren der
Datensymbole in Datenbits (zum Beispiel Konvolutions- oder Blockcodieralgorithmen)
ermöglicht. Zum
Beispiel codiert der Konvolutionscodierer 312 die Eingangsdatenbits 310 (bei
einer Rate von 153,6 kBit/Sekunde empfangen) bei einer festen Codierrate von
einem Datenbit zu zwei Datensymbolen (das heißt Rate 1/3), so dass der Konvolutionscodierer 312 die
Datensymbole 314 bei einer 460,8 kSymbol/Sekunde-Rate ausgibt.
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Die
Datensymbole 314 werden dann in den Interleaver 316 eingegeben.
Der Interleaver 316 verschachtelt die Eingangsdatensymbole 314 bei
dem Symbolpegel. In dem Interleaver 316 werden die Datensymbole 314 individuell
in eine Matrix eingegeben, die eine vorbestimmte Größe des Blocks
von Datensymbolen 314 definiert. Die Datensymbole 314 werden
in Speicherstellen in einer Matrix eingegeben, so dass die Matrix
Spalte für
Spalte gefüllt
wird. Die Datensymbole 314 werden individuell aus den Speicherstellen
in der Matrix ausgegeben, so dass die Matrix Zeile für Zeile
geleert wird. Typischerweise ist die Matrix eine quadratische Matrix,
die über
eine Zahl von Zeilen verfügt,
die gleich der Zahl von Spalten ist; es können jedoch andere Matrixformen
gewählt
werden, um den ausgegebenen Verschachtelungsabstand zwischen den
fortlaufend eingegebenen nicht verschachtelten Datensymbolen zu
erhöhen.
Die verschachtelten Datensymbole 318 werden durch den Interleaver 316 bei
der selben Datensymbolrate ausgegeben, bei der sie eingegeben wurden (zum
Beispiel 460,8 kSymbol/Sekunde). Die vorbestimmte Größe des Blocks
von Datensymbolen, die durch die Matrix definiert wird, wird von
der maximalen Zahl von Datensymbolen abgeleitet, die bei einer vorbestimmten
Symbolrate innerhalb einer vorbestimmten Länge eines Übertragungsblocks übertragen
werden kann. Zum Beispiel ist, wenn die vorbestimmte Länge des Übertragungsblocks
20 Millisekunden ist, die vorbestimmte Größe des Blocks von Datensymbolen
9,216 kSymbol/Sekunde.
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Die
verschachtelten Datensymbole 318 werden durch den Verstärker 315 verstärkt und
an den orthogonalen Codierer 320 ausgegeben. Der orthogonale
Codierer 320 Modulo 2-addiert
einen orthogonalen Code (zum Beispiel einen 16-stufigen Walsh-Code) zu jedem verschachtelten
und gescrambelten Datensymbol 318. Zum Beispiel wird in einer
16-stufigen orthogonalen
Codierung jedes der verschachtelten und gescrambelten Datensymbole 318 durch
einen orthogonalen 16-Symbol-Code ODER-verknüpft. Diese 16 orthogonalen
Codes entsprechen vorzugsweise Walsh-Codes von einer 16 mal 16 Hadamard-Matrix,
bei der ein Walsh-Code eine einzelne Zeile oder Spalte der Matrix
ist. Der orthogonale Codierer 320 gibt wiederholend einen Walsh-Code
oder seine Inverse aus, der dem Eingangsdatensymbol 318 bei
einer festen Symbolrate (zum Beispiel 460,8 kSymbol/Sekunde) entspricht.
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Die
Sequenzen des gewichteten Walsh-Codes 342 werden durch
ein Paar von kurzen Pseudozufallscodes 324 (das heißt, kurz
im Vergleich zu dem langen Code) weiter gespreizt, um eine I-Kanal- und
eine Q-Kanalcodespreizsequenz 326 zu erzeugen. Die I-Kanal-
und Q-Kanalcodespreizsequenzen 326 werden verwendet, um
durch Treiben der Leistungspegelsteuerungen des Paares von Sinuskurven ein
Quadraturpaar von Sinuskurven biphasisch zu modulieren. Die Ausgangssignale
der Sinuskurven werden summiert, QPSK- moduliert (durch den Modulator 115)
und durch die Antenne 120 ausgestrahlt, um die Übertragung
der Kanaldatenbits 310 abzuschließen. In der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden die gespreizten Sequenzen 326 bei
einer Rate von 3,6864 Megachips pro Sekunde (Mcps) ausgegeben und
innerhalb einer 5 MHz-Bandbreite ausgestrahlt.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das eine Übertragung
von Daten von der Basisstation 100 gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt. Der logische Fluss beginnt
bei dem Schritt 401, wo die entfernte Einheit 113 nicht aktiv
an die Basisstation 100 kommuniziert, unter Verwendung
weder eines Grund- noch eines Zusatzkanals, sondern aktiv einen
Vorwärtssteuerkanal (IS-95A-Paging-Kanal)
hinsichtlich einer Ankündigung
irgendeiner bevorstehenden Übertragung durch
die Basisstation 100 überwacht.
Wie oben beschrieben, wird die Paging-Kanal-Schaltung (nicht gezeigt) verwendet,
um Nachrichten an die entfernte Einheit 113 zu senden,
die bevorstehende Abwärtsverbindungsübertragungen
anzeigen. Bei dem Schritt 403 bestimmt die Basisstationssteuerung 101, ob
eine Übertragung
mit hoher Datenrate an die entfernte Einheit 113 stattfinden
muss. Wenn die Basisstationssteuerung 101 bei dem Schritt 403 bestimmt, dass
keine Übertragung
mit hoher Datenrate stattfinden muss, kehrt der logische Fluss zu
dem Schritt 403 zurück,
andernfalls geht der logische Fluss zu dem Schritt 405 weiter.
Bei dem Schritt 405 bestimmt die Steuerung 101 eine
Zeit (t), zu der die Kanalzusatzschaltungseinrichtung 105 zur
Verwendung verfügbar
sein wird, und bei dem Schritt 407 bestimmt die Steuerung 101,
ob die aktuelle Zeit kurz von einer Zusatzkanalverfügbarkeit
ist. Im Besonderen bestimmt die Steuerung 101, ob die aktuelle Zeit
t-x ist, wobei x eine Zeitperiode ist, die für eine genaue Leistungssteuerung
der entfernten Einheit 113 benötigt wird. (In der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist x ungefähr 0,5 Sekunden). Wenn bei
dem Schritt 407 die aktuelle Zeit nicht weniger als t-x
ist, kehrt der logische Fluss zu dem Schritt 407 zurück, andernfalls
geht der logische Fluss zu dem Schritt 409 weiter, wo die
Basisstation 100 der entfernten Einheit 113 eine
bevorstehende Datenübertragung
ankündigt
(über einen
Paging-Kanal) und
der entfernten Einheit 113 einen ersten Kanal (Grundkanal)
zu Leistungssteuerungszwecken zuweist. Bei dem Schritt 411 wird
eine Leistungssteuerung durch ein Übertragen unter Verwendung
des ersten Kanals durchgeführt.
Im Besonderen wird die entfernte Einheit 113 durch ein Übertragen,
bei einer ersten Übertragungsrate
(3,6864 Mcps), innerhalb einer ersten Bandbreite (5 MHz), unter
Verwendung eines ersten Spreizcodemodulationsschemas (erst-stufiges,
oder in der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, ein 256-stufiges Modulationsschema)
leistungsgesteuert. Bei dem Schritt 413 bestimmt die Steuerung 101,
ob eine angemessene Leistungssteuerung stattgefunden hat, und wenn
nicht, kehrt der logische Fluss zu dem Schritt 411 zurück, andernfalls
geht der logische Fluss zu dem Schritt 415 weiter, wo eine
Datenübertragung
unter Verwendung eines zweiten Kanals (Zusatzkanal) stattfindet.
Im Besonderen findet eine Datenübertragung
durch Übertragen,
bei einer ersten Übertragungsrate
(3,6864 Mcps), mit einer ersten Bandbreite (5 MHz), unter Verwendung
eines zweiten Spreizcodemodulationsschemas (zweit-stufiges, oder
in der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ein 16-stufiges Modulationsschema) statt. Ein
Zuweisen eines Zu satzkanals kurz vor einer Zusatzkanalverfügbarkeit
verringert die Menge an Zeit, die eine entfernte Einheit einen Grundkanal verwendet,
wobei die Zahl von dem System zur Verfügung stehenden Kanälen zunimmt.
In der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung finden Zusatz- und Grundkanalübertragungen zusätzlich gleichzeitig über das
selbe Frequenzband statt, in alternativen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung jedoch können Übertragungen
unter Verwendung unterschiedlicher Frequenzbänder zur Übertragung stattfinden.
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5 ist
ein Flussdiagramm, das eine Übertragung
von Daten von der entfernten Einheit 113 gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt. Der logische Fluss beginnt
bei dem Schritt 501, wo die entfernte Einheit 113 nicht
aktiv an die Basisstation 100 kommuniziert, unter Verwendung
weder eines Grund- noch eines Zusatzkanals, und die Basisstation 100 aktiv
einen Rückwärtssteuerkanal
(IS-95A-Zugriffskanal) hinsichtlich einer Ankündigung irgend einer bevorstehenden Übertragung
durch die entfernte Einheit 113 überwacht. Bei dem Schritt 503 bestimmt
die entfernte Einheit 113, ob eine Übertragung hoher Datenrate an
die Basisstation 100 stattfinden muss, und wenn ja, fordert
sie einen Zusatzkanal durch Senden einer Paketdienstanforderung
an die Basisstation 100 unter Verwendung des Zugriffskanals
(Schritt 504) an, andernfalls kehrt der logische Fluss
zu dem Schritt 503 zurück.
Bei dem Schritt 505 bestätigt die Basisstation 100 die
Anforderung auf dem Paging-Kanal, wenn eine Zusatzkanalkapazität nicht
zur Verfügung steht.
Im Gegensatz zu Datenübertragungsverfahren nach
dem Stand der Technik wird in der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung der entfernten Einheit 113 bis
kurz vor einer Zusatzkanalverfügbarkeit
kein Grundkanal zugewiesen. Im Besonderen bestimmt die Steuerung 101 bei
dem Schritt 507 eine Zeit (t), zu der die Kanalzusatzschaltungseinrichtung 105 zur
Verwendung verfügbar
sein wird, und bei dem Schritt 509 bestimmt die Steuerung 101,
ob die aktuelle Zeit kurz vor einer Zusatzkanalverfügbarkeit
ist. Im Besonderen bestimmt die Steuerung 101, ob die aktuelle
Zeit t-x ist, wobei x eine Zeitperiode ist, die für eine genaue
Leistungssteuerung der entfernten Einheit 113 benötigt wird.
Wenn bei dem Schritt 509 die aktuelle Zeit nicht weniger
als t-x ist, kehrt der logische Fluss zu dem Schritt 509 zurück, andernfalls
geht der logische Fluss zu dem Schritt 511 weiter, wo die
Basisstation 100 der entfernten Einheit 113 eine
bevorstehende Datenübertragung
(über einen
Paging-Kanal) ankündigt,
und weist der fernen Einheit 113 einen ersten Kanal (Grundkanal)
zu Leistungssteuerungszwecken zu. Bei dem Schritt 513 wird
eine Leistungssteuerung unter Verwendung des ersten Kanals durchgeführt. Im Besonderen
wird die entfernte Einheit 113 durch Übertragen, bei einer ersten Übertragungsrate (3,6864
Mcps), innerhalb einer ersten Bandbreite (5 MHz), unter Verwendung
einer ersten Spreizcodemodulation, die eine erste Zahl von Blocksequenzwiederholungen
und eine erste Zahl von Symbolwiederholungen (24) umfasst, und schließlich einer 4-stufigen
Modulation leistungsgesteuert. Bei dem Schritt 515 bestimmt
die Steuerung 101, ob eine angemessene Leistungssteuerung
stattgefunden hat, und wenn nicht, kehrt der logische Fluss zu dem Schritt 513 zurück, andernfalls
geht der logische Fluss zu dem Schritt 517 weiter, wo eine
Datenübertragung
unter Verwendung eines zweiten Kanals (Zusatzkanal) stattfindet.
Im Besonderen findet eine Daten übertragung
von der entfernten Einheit durch ein Übertragen, bei einer ersten Übertragungsrate (3,6864
Mcps), innerhalb der ersten Bandbreite (5 MHz), unter Verwendung
einer zweiten Spreizcodemodulation, die eine zweite Zahl von Symbolwiederholungen
(2) umfasst, und schließlich
einer 4-stufigen
Modulation statt. Wie oben diskutiert, finden in der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung Zusatz- und Grundkanalübertragungen
zusätzlich
gleichzeitig über
das selbe Frequenzband statt.
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6 ist
ein Flussdiagramm, das eine Übertragung
von Daten von der Basisstation von 1 gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt. In der alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Leistungssteuerung über das
Verfahren nach dem Stand der Technik (das heißt, Zuweisen eines Grundkanals
sofort nach einer Datenübertragungsanforderung)
nur für
bestimmte Systembedingungen durchgeführt und findet statt, wie in
den bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung für
alle restlichen Systembedingungen beschrieben. Der logische Fluss
beginnt bei dem Schritt 601, wo die entfernte Einheit 113 nicht
aktiv an die Basisstation 100 kommuniziert, unter Verwendung
weder eines Grundnoch eines Zusatzkanals, sondern einen Vorwärtssteuerkanal
(IS-95A-Paging-Kanal) hinsichtlich einer Ankündigung irgend einer bevorstehenden Übertragung
durch die Basisstation 100 aktiv überwacht. Bei dem Schritt 603 bestimmt
die Basisstationssteuerung 101, dass eine Übertragung
hoher Datenrate an die entfernte Einheit 113 stattfinden
muss. Wenn, bei dem Schritt 603, die Basisstationssteuerung 101 bestimmt,
dass eine Übertragung
von hoher Datenrate nicht stattfinden muss, kehrt der logische Fluss
zu dem Schritt 603 zurück, andernfalls
geht der logische Fluss zu dem Schritt 605 weiter. Bei
dem Schritt 605 bestimmt die Steuerung 101 eine
Zeit (t), zu der die Kanalzusatzschaltungseinrichtung 105 zur Verwendung
zur Verfügung
stehen wird. Bei dem Schritt 607 bestimmt die Steuerung 101,
ob es eine Systembedingung gibt, die es erfordert, dass ein Grundkanal
sofort zuzuweisen ist. In der alternativen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird ein Grundkanal sofort zugewiesen, wenn eine Systembelastung
minimal ist, andernfalls wird ein Grundkanal zugewiesen, wie bezüglich der
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung diskutiert. In noch einer weiteren alternativen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Grundkanal basierend auf einer
Frequenz einer Datenübertragung
sofort zugewiesen. Mit anderen Worten, solchen entfernten Einheiten,
die häufig
unter Verwendung von Zusatzkanälen
Daten übertragen, wird
sofort ein Grundkanal zur Steuerung zugewiesen, während solchen
entfernten Einheiten, die unter Verwendung eines Zusatzkanals unregelmäßig Daten übertragen,
ein Grundkanal zugewiesen wird, wie bezüglich der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wenn
bei dem Schritt 607 die Steuerung 101 bestimmt,
dass eine Systembedingung existiert, geht der logische Fluss zu
dem Schritt 609 weiter, wo der entfernten Einheit 113 sofort
ein Grundkanal zugewiesen und eine bevorstehende Datenübertragung angekündigt wird.
Als nächstes,
bei dem Schritt 611, wird die entfernte Einheit 113 unter
Verwendung des ersten Kanals leistungsgesteuert und der logische Fluss
geht zu dem Schritt 613 weiter. Bei dem Schritt 613 bestimmt
die Steuerung 101, ob ein Zusatzkanal zur Verfügung steht,
und wenn nicht, kehrt der logische Fluss zu dem Schritt 613 zurück, andernfalls geht
der logische Fluss zu dem Schritt 621 weiter.
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Es
wird zu dem Schritt 607 zurückgegangen, wenn die Steuerung 101 bestimmt,
dass keine Systembedingung vorliegt, geht der logische Fluss zu dem
Schritt 615 weiter, wo die Steuerung 101 bestimmt,
ob die aktuelle Zeit kurz vor einer Zusatzkanalverfügbarkeit
ist. Im Besonderen bestimmt die Steuerung 101, ob die aktuelle
Zeit t-x ist, wobei x eine Zeitperiode ist, die für eine genaue
Leistungssteuerung der entfernten Einheit 113 benötigt wird. Wenn
bei dem Schritt 615 die aktuelle Zeit nicht weniger als
t-x ist, kehrt der logische Fluss zu dem Schritt 615 zurück, andernfalls
geht der logische Fluss zu dem Schritt 617 weiter, wo die
Basisstation 100 der entfernten Einheit 113 eine
bevorstehende Datenübertragung
(über einen
Paging-Kanal) ankündigt
und der entfernten Einheit 113 einen ersten Kanal (Grundkanal)
zu Leistungssteuerungszwecken zuweist. Bei dem Schritt 619 führt die
entfernte Einheit 113 eine Leistungssteuerung durch Übertragen über den
ersten Kanal durch. Im Besonderen wird die entfernte Einheit 113 durch Übertragen,
bei einer ersten Übertragungsrate
(3,6864 Mcps), innerhalb einer ersten Bandbreite (5 MHz), unter
Verwendung einer ersten Spreizcodemodulation (256-stufig) leistungsgesteuert.
Bei dem Schritt 621 bestimmt die Steuerung 101,
ob eine angemessene Leistungssteuerung stattgefunden hat, und wenn
nicht, kehrt der logische Fluss zu dem Schritt 619 zurück, andernfalls
geht der logische Fluss zu dem Schritt 623 weiter, wo eine
Datenübertragung
unter Verwendung eines zweiten Kanals (Zusatzkanal) stattfindet.
Im Besonderen findet eine Datenübertragung
durch Übertragen,
bei einer ersten Übertragungsrate
(3,6864 Mcps), innerhalb einer ers ten Bandbreite (5 MHz), unter
Verwendung einer zweiten Spreizcodemodulation (16-stufig) statt.
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Obwohl
die Erfindung im Besonderen bezüglich
einer bestimmten Ausführungsform
gezeigt und beschrieben worden ist, ist dem Fachmann auf dem Gebiet
klar, dass hierin verschiedene Änderungen
in der Form und den Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne
von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, und alle solche Änderungen
sollen in dem Umfang der folgenden Ansprüche enthalten sein.