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I. Gebiet
der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Direktsequenzübertragung und
den Empfang von Daten.
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II. Beschreibung verwandter
Technik
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Es
wurden bereits zahlreiche Lösungen
für das
Problem der Datenübertragung
mit Raten vorgeschlagen, die höher
sind als die Kapazität
eines einzigen CDMA-Kanals. Eine solche Lösung besteht darin, den Benutzern
Mehrfach-CDMA-Codekanäle
zuzuweisen und diesen Benutzern zu gestatten, Daten parallel auf
der Vielzahl von Codekanälen,
die für
sie verfügbar
sind, zu übertragen.
Zwei Verfahren zum Vorsehen von Mehrfach-CDMA-Kanälen zur
Verwendung durch einen einzigen Benutzer sind in den folgenden US-Patentanmeldungen
beschrieben: Serien Nr. 08/431 180 mit dem Titel "Method and Apparatus for
Providing Variable Rate Data in a Communications System Using Statistical
Multiplexing", eingereicht
am 28. April 1997 und Serien Nr. 08/838 240 mit dem Titel "Method and Apparatus
for Providing Variable Rate Data in a Communication System using
Non-Orthogonal Overflow Channels",
eingereicht am 16. April 1997. Zudem kann Frequenzdiversität dadurch
erreicht werden, dass man Daten über Mehrfach-Spreizspektrumkanäle überträgt bzw.
sendet, die frequenzmäßig voneinander
getrennt sind. Ein Verfahren zum redundanten Übertragen von Daten über Mehrfach-CDMA-Kanäle ist im
US-Patent Nr. 5,166,951 beschrieben, welches den Titel "High Capacity Spread
Spectrum Channel" besitzt.
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Die
CDMA-Modulation sieht ein Mittel vor, um eine Nachrichtenverbindung
bzw. Kommunikation zwischen Benutzern in einem großen System
vorzusehen, welches eine Anzahl von derartigen Benutzern oder Teilnehmern
aufweist. Andere Techniken, wie beispielsweise TDMA, FDMA und Amplitudenmodulationsschemata,
wie beispielsweise ACSSB (amplitude companded single sideband) sind
in der Technik bekannt. Das Spreizspektrummodulationsverfahren des
CDMA besitzt jedoch signifikante Vorteile gegenüber diesen Modulationstechniken
für Mehrfachzugriffskommunikationssysteme
(multiple access communication systems). Die Verwendung von CDMA-Techniken
in einem Mehrfachzugriffskommunikationssystem ist in dem US-Patent 4,901,307
beschrieben und zwar hat dieses Patent den Titel "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE
ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS". Die Verwendung
von CDMA-Techniken
in einem Mehrfachzugriffskommunikationssystem ist fernerhin im US-Patent
Nr. 5,103,459 offenbart und zwar trägt dieses Patent den Titel "SYSTEM AND METHOD
FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM".
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Aufgrund
seiner inhärenten
Natur als ein Breitbandsignal, bietet CDMA eine Form von Frequenzdiversität durch
Spreizen der Signalenergie über
eine große
Bandbreite. Daher beeinflusst frequenzselektives Fading nur einen
kleinen Teil der CDMA-Signalbandbreite. Die Raum- oder Pfaddiversität wird dadurch
erreicht, dass man Mehrfachsignalpfade durch gleichzeitige Verbindungen
von einem Mobilteilnehmer durch zwei oder mehr Zellplätze vorsieht.
Ferner kann Pfaddiversität
dadurch erhalten werden, dass man die Mehrpfadumgebung durch Spreizspektrumverarbeitung
ausnutzt und zwar dadurch, dass man gestattet, dass man ein mit unterschiedlichen
Fortpflanzungsverzögerungen
ankommendes Signal empfängt
und gesondert verarbeitet. Beispiele der Ausnutzung der Pfaddiversität sind in
dem US-Patent Nr. 5,101,501 mit dem Titel "SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE
SYSTEM" und dem
US-Patent Nr. 5,109,390 mit dem Titel "DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR
TELEPHONE SYSTEM" beschrieben. Das
US-Patent Nr. 5,341,396 beschreibt ein Mehrfachratenspreizspektrumsystem,
in dem die Anzahl der Chips pro Bit des informationstragenden Signals als
eine Funktion der Datenrate des Informationssignals verändert wird.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung, ist eine Vorrichtung vorgesehen, und zwar
zur Direktsequenzspreizspektrumübertragung
von Daten, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: Steuermittel; Teilnehmerkanalisierungsmittel
zum Anlegen eines Teilnehmerkanalisierungscodes an die Daten, die
gesen det oder übertragen
werden sollen; Scramblingmittel zum Anlegen eines Scramblingcodes
an die zu sendenden Daten, wobei die Teilnehmerkanalisiermittel
und die Scramblingmittel zusammen teilnehmerkanalisierte Direktsequenzspreizdaten
erzeugen; Heraufkonvertiermittel zum Heraufkonvertieren der teilnehmerkanalisierten
Direktsequenzspreizdaten zur Übertragung
bzw. Sendung um eine zentrale Sendefrequenz herum, bestimmt gemäß einem
ersten Steuersignal von den Steuermitteln; und zwar dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuermittel derart angeordnet sind, dass sie die Teilnehmerkanalisierungsmittel
steuern, um die Teilnehmerkanalisierung der Daten über die
Zeit hinweg zu verändern.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen und
zwar zum Empfang eines Direktsequenzspreizspektrumsignals, welches
teilnehmerkanalisierte Daten enthält, und wobei die Vorrichtung
Folgendes aufweist: Steuermittel; Herabkonvertiermittel zum Herabkonvertieren
der teilnehmerkanalisierten Direktsequenzspreizdaten um eine Mittelempfangsfrequenz
herum, und zwar bestimmt gemäß einem
Steuersignal von den Steuermitteln; Teilnehmerentkanalisierungsmittel zum
Anlegen eines Teilnehmerentkanalisierungscodes an das herabkonvertierte
Signal und Entscramblingmittel zum Anlegen eines Entscramblingcodes
an das herabkonvertierte Signal, wobei die Teilnehmerentkanalisierungsmittel
und die Entscramblingmittel zusammen die Daten aus dem herabkonvertierten
Signal herausziehen; dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel
derart zum Steuern angeordnet sind, dass die Teilnehmerentkanalisierungsmittel
die Teilnehmerentkanalisierung der Daten über die Zeit hinweg variieren.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Direktsequenzspreizspektrumübertragung
von Daten vorgesehen, wobei dieses Verfahren Folgendes aufweist:
Teilnehmerkanalisierung der zu übertragenden
Daten durch Aufbringen eines Teilnehmerkanalisierungscodes auf die Daten;
Scrambeln der Daten durch Anlegen eines Scramblingcodes an die Daten,
wobei die Teilnehmerkanalisierung und das Scrambeln zusammen teilnehmerkanalisierte
Direktsequenzspreizdaten erzeugen; und Heraufkonvertieren der teilnehmerkanalisierten
Direktsequenzspreizdaten zur Übertragung um
eine Mittenfrequenz, bestimmt gemäß einem Steuersignal; gekennzeichnet
durch Steuerung der Teilnehmerkanalisierung zur Veränderung
der Teilnehmerkanalisierung der Daten, abhängig von der Zeit – bzw. über die
Zeit hinweg-variierend.
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Die
Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Empfang eines Direktsequenzspreizspektrumsignals vor,
welches teilnehmerkanalisierte Daten enthält, und wobei das Verfahren
Folgendes umfasst: Herabkonvertieren der teilnehmerkanalisierten
Direktsequenzspreizdaten um eine Mittenempfangsfrequenz herum und
zwar bestimmt gemäß einem
Steuersignal; Anlegen eines Teilnehmerentkanalisierungscodes an
das herabkonvertierte Signal; und Anlegen eines Entscramblingcodes
an das herabkonvertierte Signal, wobei die Teilnehmerentkanalisierung
und das Entscrambeln zusammen die Daten aus dem herabkonvertierten
Signal herausziehen; und gekennzeichnet durch Steuerung der Teilnehmerentkanalisierungsmittel
zur zeitlichen Veränderung
der Teilnehmerdekanalisierung der Daten.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel eines
Senders werden die Daten codiert, gespreizt und einer Reihe von
Heraufkonvertierern zugeführt, wobei
jeder mit einem einzigartigen Lokaloszillator assoziiert ist. Jeder
Heraufkonvertierer konvertiert die Spreizdaten in eine unterschiedliche
Mittenfrequenz herauf. Ein Schalter wählt eines der heraufkonvertierten
Signale, entsprechend einer deterministischen Pseudozufallssequenz
aus. Alternativ, werden die Spreizspektrumdaten einem Heraufkonvertierer
zugeführt,
der durch einen variablen Frequenzsynthetisierer betrieben wird,
welcher ein Signal mit einer Frequenz erzeugt, die entsprechend
einer deterministischen Pseudozufallssequenz bestimmt ist.
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Drei
Ausführungsbeispiele
eines Empfängers
werden erläutert
und zwar zum Empfang der Daten, die vom ersten Sonderausführungsbeispiel gesendet wurden.
In einem ersten Empfänger
werden die empfangenen Daten einer Reihe von Herabkonvertierern
zugeführt,
die durch Lokaloszillatoren betrieben werden, von denen jeder auf
eine unterschiedliche Frequenz abgestimmt ist. Die herabkonvertierten
Daten werden an einen Schalter geliefert, der einen der herabkonvertierten
Datenströme
gemäß einer
verzögerten
Version der verwendeten deterministischen Sequenz auswählt, um
die Heraufkonversions- oder
Heraufumwandlungssequenz auszuwählen.
In einem zweiten Empfängersausführungsbeispiel
werden die empfangenen Daten an einen Herabkonverter geliefert,
der das Signal herabkonvertiert und zwar unter Verwendung der Ausgangsgröße eines
variablen Frequenzsynthetisierers, der seiner Ausgangsfrequenz entsprechend eine
verzögerten
Version der deterministischen Sequenz auswählt, die verwendet wird, um
die Heraufkonversionsfrequenz auszuwählen. In einem dritten Ausführungsbeispiel
werden die empfangenen Daten an eine Reihe von Herabkonvertierern
geliefert, von denen jeder das Signal entsprechend einer unterschiedlichen
Mittenfrequenz herabkonvertiert. Sodann werden die herabkonvertierten
Signale entspreizt und decodiert. Ein Steuerprozessor wählt sodann
aus, welche der empfangenen Signale ausgegeben werden und zwar basierend
auf Werten (üblicherweise
als "Qualitätsmetriken" bezeichnet) berechnet
und zur Bestimmung der Qualität
eines empfangenen Rahmens von Daten, wie beispielsweise (1) die
Ergebnisse einer zyklischen Redundanzüberprüfung, (2) der Symbolfehlerrate
und (3) von Trellis-Metriken, wie beispielsweise der Yamamoto-Metrik.
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In
einem zweiten Ausführungsbeispiel
des Senders wird ein Subset oder Untersatz von Informationsbits,
die übertragen
werden sollen, dazu verwendet, um die Mittenfrequenz des Spreizspektrumsignals
auszuwählen.
In einem Ausführungsbeispiel werden
die Daten paketiert (in Pakete gebracht), codiert und gespreizt.
Die gespreizten Daten werden an eine Reihe bzw. Bank von Heraufkonvertierern,
wobei jeder dieser Heraufkonvertierer die gespreizten Daten auf
eine unterschiedliche Mittenfrequenz heraufkonvertiert. Ein heraufkonvertierter
Datenstrom wird dann ausgewählt
aus den von der Reihe von Heraufkonvertierern ausgegebenen Datenströmen und zwar
basieren auf einem Teilsatz des heraufkonvertierten Stroms von zu übertragenden
bzw. zu sendenden Daten. Alternativ werden die Daten paketiert,
codiert, gespreizt und an einen Heraufkonvertierer geliefert, der
die Daten entsprechend einem Signal heraufkonvertiert, welches geliefert
wird durch einen variablen Frequenzsynthetisierer, der seine Ausgangsfrequenz
auswählt,
basierend auf einem Untersatz der zu sendenden Informationsbits.
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Am
Empfänger
werden die empfangenen Daten an eine Reihe von Herabkonvertierern
geliefert, die das Signal entsprechend einer unterschiedlichen Mittenfrequenz
herabkonvertieren. Die herabkonvertierten Signale werden entspreizt
und decodiert. Ein Steuerprozessor wählt sodann aus, welche der
empfangenen Signale ausgegeben werden sollen, und zwar basierend
auf einer Rahmenqualitätsmetriken,
wie beispielsweise
(1) den Ergebnissen einer zyklischen Redundanzüberprüfung, (2)
der Symbolfehlerrate und (3) der Trellis-Metriken, wie beispielsweise
der Yamamoto-Metrik.
Die decodierten Daten und auch Daten entsprechend der Frequenz auf
der die Daten empfangen wurden, werden in einen Ausgabe- bzw. Ausgangsdatenstrom
demultiplext.
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In
einem dritten Ausführungsbeispiel
des Senders, besitzt jeder Transmitter oder Sender eine gegebene
Vielzahl an Codekanälen,
auf denen er Daten übertragen
kann. Der Sender wählt
den Codekanal aus, auf dem die Daten übertragen werden können, und
zwar entsprechend einem Teil- oder Untersatz der Informationsdaten,
die übertragen
werden müssen
oder sollen. Am Empfänger
werden die empfangenen Daten an eine Bank oder eine Serie von Codekanaldekanalisierern
geliefert. Jedes der entspreizten Signale wird an einen Decoder
geliefert. Die decodierten Daten werden an einen Steuerprozessor
geliefert, der die Daten zur Ausgabe auswählt und die Daten demultiplext
und zwar mit den Bits entsprechend dem Codekanal auf dem die Daten
empfangen wurden.
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In
einem vierten Ausführungsbeispiel
des Senders wird ein Teil- bzw. Subsatz bzw. Untersatz der Informationsbits,
die übertragen
werden sollen dazu verwendet, um sowohl die Aufwärtsumwandlungsfrequenz des
Spreizspekt rumsignals als auch den Codekanal auszuwählen, auf
dem das Signal zu übertragen
ist. Am Empfänger
werden die empfangenen Daten an eine Reihe von Herabkonvertierern
geliefert, wobei jeder dieser Herabkonvertierer das Signal entsprechend
einer unterschiedlichen Mittenfrequenz herabkonvertiert. Jedes der
herabkonvertierten Signale wird seinerseits an eine Reihe von Codekanaldekanalisierern
geliefert. Jedes der entspreizten Signale wird an einen Decodierer
geliefert. Die decodierten Daten werden an einen Steuerprozessor geliefert,
der die decodierten Daten zur Ausgabe auswählt und diese Daten ent- oder
demultiplext, und zwar mit den Daten entsprechend dem Codekanal auf
dem die Daten empfangen wurden und dem Frequenzkanal, auf dem die
Daten empfangen wurden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Das
obige und weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich speziell aus
den angehängten
Ansprüchen
und zusammen mit den Vorteilen davon werden diese klarer werden
aus der Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels
der Erfindung und zwar in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen.
In den Zeichnungen:
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1 ist ein Diagramm welches
einen Sender erläutert,
in dem der CDMA-Kanal mit "frequency hopping" bzw. Frequenzsprung
betrieben wird und zwar basierend auf einem deterministischen Signal unter
Verwendung einer Reihe bzw. Bank von Herabkonvertierern;
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2a ist ein Diagramm, welches
einen Sender illustriert, in dem der CDMA-Kanal frequenz "hopped" bzw. gesprungen
ist und zwar basierend auf einem deterministischen Signal unter
Verwendung eines variablen Frequenzsynthetisierers;
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2b ist ein vereinfachtes
Blockdiagramm eines DD;
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3 ist ein Diagramm, welches
ein Empfängersystem
veranschaulicht, welches in der Lage ist, Daten zu empfangen, die
auf CDMA-Kanälen übertragen
wurden, und zwar mit einer Mittenfrequenz, ausgewählt basierend
auf einer deterministischen Auswahl unter Verwendung einer Reihe
von Lokaloszillatoren;
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4 ist ein Diagramm, welches
ein Empfängersystem
veranschaulicht, welches in der Lage ist Daten zu empfangen, gesendet
auf CDMA-Kanälen mit
Mittenfrequenzen, ausgewählt
basierend auf einer deterministischen Auswahl unter Verwendung variabler
Frequenzsynthetisierer;
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5 ist ein Diagramm, welches
ein Empfängersystem
veranschaulicht, welches in der Lage ist Daten zu empfangen, übertragen
auf CDMA-Kanälen
mit Mittenfrequenzen, ausgewählt
basierend auf einer deterministischen Auswahl wo das Signal herabkonvertiert
wird und zwar bei jeder möglichen Mittenfrequenz
und sodann eine ausgewählt
wird, basierend auf den Qualitätsmetriken
des Rahmens;
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6 ist ein Diagramm, welches
einen Sender illustriert, wo der CDMA-Kanal frequenz "hopped" oder gesprungen ist, und zwar basierend
auf einem Teil- bzw. Subsatz oder Untersatz der Informationsbits,
die übertragen
werden müssen
unter Verwendung einer Reihe von Heraufkonvertierern;
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7 ist ein Diagramm, welches
eine beispielhafte Implementation eines Senders zeigt, wo der CDMA-Kanal
frequenzgesprungen oder "hopped" ist, und zwar basierend
auf einem Subsatz der Informationsbits, die übertragen werden müssen, und
zwar unter Verwendung eines variablen Frequenzsynthetisierers;
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8 ist ein Diagramm, welches
eine exemplarische Implementation eines Senders zeigt, wo der CDMA-Codekanal
ausgewählt
ist, basierend auf einem Subsatz der Informationsbits, die übertragen werden
müssen
und zwar unter Verwendung einer Reihe von Codekanalkanalisierern;
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9 ist ein Diagramm, welches
eine beispielhafte Implementation eines Senders darstellt, wo der
CDMA-Codekanal ausgewählt
wird, und zwar basierend auf einem Subsatz der Informationsbits, die übertragen
werden sollen, und zwar unter Verwendung eines Codesymbolgenerators;
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10 ist ein Diagramm, welches
ein Empfangssystem welches in der Lage ist Daten zu empfangen, die
auf einer Vielzahl von CDMA-Codekanälen übertragen
wurden, wo das Signal entspreizt wird mit jeder möglichen
Codesequenz und sodann eines ausgewählt wird, basierend auf den
Qualitätsmetriken
des Rahmens;
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11 ist ein Diagramm, welches
einen Empfänger
darstellt, wo der CDMA-Codekanal und die Mittenfrequenz ausgewählt werden,
basierend auf einem Sub- oder Untersatz der Informationsbits, die übertragen
werden sollen, und zwar unter Verwendung eines Codesymbolgenerators;
und
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12 ist ein Diagramm, welches
ein Empfangssystem veranschaulicht, welches in der Lage ist, Daten
zu empfangen, gesendet auf einer Vielzahl von CDMA-Codekanälen und
Frequenzen, wobei das Signal entspreizt wird mit jeder möglichen
Codesequenz und herabkonvertiert wird mit jeder möglichen
Frequenz und sodann eine ausgewählt
wird, basierend auf den Qualitätsmetriken
des Rahmens.
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Detaillierte
Beschreibung eines Ausführungsbeispiele
der Erfindung
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1 veranschaulicht ein erstes
Ausführungsbeispiel,
wo die CDMA-Kanäle
die Frequenz wechseln, entsprechend einem deterministischen Signal.
Die zu übertragenden
Informationsdaten werden an den zyklischen Redundanzprüfer (CRC
= Cyclic Redundancy Check) Generator 2 geliefert. Der CRC-Generator 2 erzeugt
und fügt
einen Satz von Bits an, der dazu verwendet werden kann, die Korrektheit
der decodierten Daten am Empfänger
zu prüfen.
Die Informationsdaten zusammen mit dem angefügten Satz von Bits vom CRC-Generator 2 werden an
den Codierer 4 geliefert. In einem Ausführungsbeispiel ist der Codierer 4 ein
Faltungscodierer, obwohl die folgenden Erfindung in gleicher Weise
bei irgendeinem Fehlerkorrekturcodierer anwendbar ist. Faltungscodierer
sind auf dem Gebiet der Technik wohlbekannt. In einem Ausführungsbeispiel
weist der Faltungscodierer auch einen sogenannten "interleaver" auf. Interleaver
sind ebenfalls auf dem Gebiet der Technik bekannt.
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Die
codierten Symbole werden sodann an einen Kanalisierer 6 geliefert,
der die codierten Symbole entsprechend einer Spreizsequenz spreizt,
und zwar vorgesehen durch den Spreizgenerator 8. In einem
Ausführungsbeispiel
ist der Spreizgenerator 8 ein Walshsymbolgenerator, der
Sequenzen von Symbolen liefert, und zwar entsprechend orthogonalen Walshsequenzen.
Diese werden dazu verwendet, um die Kanäle in einem CDMA-System zu
trennen. Die Walshsequenzdaten werden an Scrambling- oder Verwürfelungsmittel 10 geliefert,
welche die Daten entsprechend einer Pseudozufalls- (pseudorandom)sequenz
verwürfeln
oder scrambeln, und zwar vorgesehen durch den PN-Generator 12.
Kanalisierer und Sequenzgeneratoren sind auf diesem Gebiet der Technik
bekannt und im Einzelnen in dem genannten US-Patent 5,103,459 beschrieben.
Es sei bemerkt, dass viele weitere Kombinationen von Kanalisierern
und Scramblern möglich
sind, so lange nur das Ergebnis darin besteht, dass die verschiedenen
Benutzer kanalisiert werden. Das gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet
Kanäle
voneinander durch orthogonale Walshcodierung, gefolgt von einem
Scrambler. Es können
jedoch auch andere orthogonale Sequenzen verwendet werden, um Kanalisierung
vorzusehen. Ferner muss die Kanalisierung nicht durch einen Satz
von orthogonalen Sequenzen durchgeführt werden. Beispielsweise
könnte
ein einstufiger Kanalisierer verwendet werden, wo jedem Benutzer
ein unterschiedlichen PN-Code zugewiesen ist.
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Die
gescrambelten Daten werden an eine Reihe von Mischern 14a–14n geliefert.
Jeder Mischer wird durch einen entsprechenden Lokaloszillator 16a–16n betrieben.
Die heraufkonvertierten Daten von jedem der Mischer 14a–14n werden
an den Schalter 18 geliefert. Die örtlichen Oszillatorfrequenzen
sind im bevorzugten Ausführungsbeispiel
gleichmäßig in der
Frequenz getrennt, so dass die Frequenz des n-ten LO (local oscillator
= Lokaloszillator) Folgendes ist: f0 + NΔlo.
Die örtlichen
Oszillatorfrequenzen sind im bevorzugten Ausführungsbeispiel durch die Chiprate
des PN-Generators getrennt oder durch irgendein Vielfaches davon,
so dass Δlo die Chiprate ist oder irgendein Vielfaches
der Chiprate. Der Schalter 18 wählt aus, welches der heraufkonvertier ten
Signale zu dem gekoppelten Sender (TMTR) 20 vorzusehen
ist. Das heraufkonvertierte Signal, das an den Sender 20 geliefert
wird, wird entsprechend einem Signal vorgesehen durch den Steuerprozessor 22 ausgewählt. In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
erzeugt der Steuerprozessor 22 das Auswahlsignal, basierend
auf einem Pseudorandom- oder Pseudozufallsprozess. Der Pseudozufallsprozess
kann erzeugt werden unter Verwendung irgendeines der vielen Verfahren,
die bekannt sind auf dem Gebiet der Erzeugung derartiger Sequenzen.
Beispielsweise kann die Pseudorandom- oder Pseudozufallssequenz
erzeugt werden durch ein lineares oder ein nichtlineares Rückkopplungsschieberegister.
Die Erzeugung kann auch durch einen cryptografischen Key- oder Schlüsselstromgenerator erfolgen.
Irgendeine dieser Techniken kann eine Identität der Mobilstation verwenden,
wie beispielsweise die elektronische Seriennummer (ESN = electronic
serial number), einen öffentlichen
Schlüssel oder
einen geheimen Schlüssel.
Diese Techniken sind auf diesem Gebiet der Technik bekannt. In einem
alternativen Ausführungsbeispiel
kann das Auswahlsignal eine sequentielle Auswahl des ersten, sodann
des zweiten bis zu dem n-ten heraufkonvertierten Signal sein. Bei
einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel
kann die ausgewählte
Frequenz auf Kanalbedingungen basieren. Das Empfangssystem kann
die Performance jedes Kanals messen und sodann die bevorzugte Frequenz
zurück
zum Sender zum Gebrauch einspeisen. Dies kann erfolgen durch Überwachung
eines Signals, welches kontinuierlich übertragen wird, wie beispielsweise
eines Pilotsignals. Das ausgewählte
Signal wird zu dem Sender 20 geliefert, der das Signal
filtert und verstärkt
und dieses zur Sendung über
eine Antenne 24 liefert. Es sei bemerkt, dass vorzugsweise
mindestens ein weiteres Signal in ähnlicher Weise erzeugt zusammenmultiplext
wird. Vorzugsweise ist die Zahl dieser in ähnlicher Weise erzeugten Signale
gleich der Anzahl der Mischer 14 und Lokaloszillator 16 Kombinationen. Beispielsweise
werden im Falle des in 1 gezeigten
Ausführungsbeispiels
drei dieser Signale multigeplext und durch Sender 20 übertragen.
Demgemäß werden
Daten von drei unterschiedlichen Quellen (und gekoppelt an den Sender
von drei unterschiedlichen Schaltern 20, wobei nur einer
gezeigt ist) zusammenmultiplext, bevor die Übertragung durch den Sender 20 erfolgt.
Jeder Schalter 18 wählt
einen Mischer 14 aus, der mit einem Lokaloszillator 16 gekoppelt
ist, welcher bei einer unterschiedlichen Frequenz von der Frequenz
jedes der anderen Lokaloszillatoren 16 arbeitet, wobei
die Signale erzeugt werden, die gleichzeitig ausgewählt werden
durch jeden weiteren Schalter 18.
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2a veranschaulicht eine
alternative Implementation des ersten Ausführungsbeispiels wo die Reihe
der Heraufkonvertierer ersetzt ist durch einen, eine variable Frequenz
besitzenden Synthetisierer. Die zu übertragenden oder zu sendenden
Informationsdaten werden an den zyklischen Redundanzprüfgenerator
(CRC = Cyclic Redundancy Check) 50 geliefert. Der CRC-Generator 50 erzeugt
einen Satz von Bits und hängt
diesen an, wobei dieser Satz von Bits dazu verwendet werden kann,
um die Korrektheit der decodierten Daten am Empfänger zu prüfen. Die Bits vom CRC-Generator 50 werden
an den Codierer 52 geliefert. In einem Ausführungsbeispiel
ist der Codierer 52 ein Faltungscodierer.
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Die
codierten Symbole werden sodann an den Kanalisierer 54 geliefert,
der die codierten Symbole codiert und zwar entsprechend einer Codesequenz,
vorgesehen durch den Sequenzgenerator 56. In einem Ausführungsbeispiel
ist der Sequenzgenerator 56 ein Walshsymbol-Generator,
der Sequenzen von Codesymbolen entsprechend orthogonalen Walshsequenzen
liefert. Die Walshsequenzdaten werden an Scrambling- oder Verwürfelungsmittel 58 geliefert,
die die Daten verwürfeln
bzw. scrambeln und zwar gemäß einer
Pseudozufalls- oder Pseudorandomsequenz, geliefert durch den PN-Generator 60.
Kanalisierer und Sequenzgeneratoren sind in der Technik bekannt
und im Einzelnen im oben genannten US-Patent 5,103,459 beschrieben.
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Die
verwürfelten
oder gescrambelten Daten werden an den Mischer 62 geliefert.
Der Mischer 62 wird durch den, eine variable Frequenz besitzenden Synthetisierer 64,
betrieben. Der eine variable Frequenz besitzende Synthetisierer 64 gibt
eine Treiberfrequenz an den Mischer 62 aus, und zwar entsprechend
einem Signal, geliefert durch den Steuerprozessor 70. Der
Steuerpro zessor 70 erzeugt in einem Ausführungsbeispiel
das Frequenzauswahlsignal, basierend auf einem Pseudozufalls- oder
Pseudorandomprozess. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann das Auswahl-
oder Selektionssignal eine sequentielle Auswahl des ersten, sodann
des zweiten bis zum n-ten heraufkonvertierten Signals sein. Das
heraufkonvertierte Signal wird an den Sender 20 geliefert,
der das Signal filtert und verstärkt und
dieses zur Sendung durch die Antenne 24 liefert. Demgemäß, in einem
Ausführungsbeispiel
in dem der Frequenzsynthetisierer 64 drei Frequenzen erzeugt,
hat ein erzeugtes Signal eine erste Frequenz für eine erste Zeitperiode, eine
zweite Frequenz für eine
zweite Zeitperiode und eine dritte Frequenz für eine dritte Zeitperiode.
Diese Sequenz wiederholt sich derart, dass die Frequenz des erzeugten
Signals sich abhängig
von der Zeit zwischen drei Frequenzen abwechselt.
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Um
die Belastung am Empfänger
zu erleichtern, wird eine Phasenbeziehung aufrechterhalten und zwar
zwischen dem Signalerzeugen durch den, eine variable Frequenz besitzenden
Synthetisierer mit einer ersten Frequenz in einer ersten Zeitperiode und
dem Signal, erzeugt durch den Frequenzsynthetisierer mit der ersten
Frequenz, aber jeweils zu einer späteren Zeit.
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Die
Beziehung zwischen der Phase des Signals über die Zeit hinweg durch Verwendung
eines direkten Digitalsynthetisierers (DDS = direct digital sythesizer)
wie folgt vorgesehen. 2b ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm eines DDS. Der in 2b gezeigte DDS weist eine Summierschaltung 201 auf, ein
Phasenregister 203, eine Nachschautabelle 205 und
einen Analog-zu-Digitalumwandler
(A/D) 207. Ein Phaseninkrementsignal wird an einen ersten
Eingang zur Summierschaltung 201 angelegt. Die Ausgangsgröße vom Phasenregister 203 wird
an einen zweiten Eingang zur Summierschaltung 201 angelegt.
Die Ausgangsgröße von der
Summierschaltung wird in dem Phasenregister 203 gespeichert.
Ein Registerclock oder Registertakt wird an das Phasenregister angelegt,
um den Wert am Eingang des Registers 203 zum Ausgang zu
verschieben. Daher wird nach jedem Zyklus des Registertakts (register
clock) die Ausgangsgröße von der
Summierschaltung um den Wert des Phaseninkrements inkrementiert.
Die Ausgangsgröße vom Phasenregister 203 wird
an die Nachschautabelle 205 angelegt. Die Nachschautabelle 205 wandelt
den vom Phasenregister 203 ausgegebenen Wert von einer
Zahl, die die relative Phase des Ausgangssignals repräsentiert,
in einen Wert um, der die Amplitude eines sinusförmigen Signals repräsentiert,
und zwar in dem Punkt im Zyklus, der dem Phasenwert entspricht.
Es ist klar, dass Folgendes gilt: je schneller der Registertakt
oder die Registeruhr läuft,
um so höher
ist die Frequenz des Ausgangssignals. In gleicher Weise gilt: um
so größer die Phaseninkremente
sind, um so höher
ist die Frequenz. Daher kann entweder das Phaseninkrement oder der
Registertakt dazu verwendet werden, um die Frequenz zu bestimmen,
die erzeugt werden wird. Der A/D-Umwandler 207 wandelt
den Wert, ausgegeben von der Nachschautabelle 207 in einen entsprechenden
Analogspannungspegel um.
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Eine
Speichervorrichtung 209 ist an den Ausgang vom Phasenregister 203 angekoppelt.
Vor dem Ändern
der Frequenzen des Synthetisierers wird der Wert des Phasenregisters 203 im
Speicher 209 gespeichert. Wenn die Frequenz wiederum zu
einer späteren
Zeit erzeugt wird, so wird der im Speichre 209 gespeicherte
Wert an den Offset- oder Versetzungsprozessor 211 gekoppelt.
Der Offsetprozessor 211 stellt den Wert ein, um die Zeitgröße zu berücksichtigen,
die seit der letzten Erzeugung der Frequenz vergangen ist. D. h.,
der Offsetprozessor 211 bestimmt die Anzahl der Zyklen
des Phasentaktes, die während
der Periode aufgetreten wären,
die von der Zeit vergangen ist, wo diese Frequenz zuletzt erzeugt
wurde. Diese Zahl wird mit dem Wert des Phaseninkrements multipliziert.
Das Produkt dieser Multiplikation wird dem Wert hinzuaddiert, der
in dem Speicher 209 gespeichert ist. Die resultierende
Summe wird sodann in das Phasenregister 203 wieder eingespeichert.
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3 veranschaulicht eine erste
Implementation eines Empfängers,
ausgelegt zum Empfang von Spreizspektrumdaten, der die Frequenz
entsprechend dem Übertragungs-
oder Sendesystem gemäß die 1 und 2 ändert.
Bezugnehmend auf 3 sei
bemerkt, dass das übertragene
oder ausgesendete Signal durch Antenne 100 empfangen wird
und an den Empfänger (RCVR) 102 geliefert wird.
Der Empfänger 102 filtert
und verstärkt
das Signal und liefert das Empfangssignal an eine Reihe bzw. Bank
von Herabkonvertierern bzw. Herabkonvertern 104a–104n.
Jeder Herabkonvertierer 104a–104n wird durch einen
entsprechenden Lokaloszillator 106a–106n betrieben. Der
Schalter 108 wählt
das Signal aus um den Entkanalisierer 110 entsprechend
einem Auswahlsignal, geliefert durch den Steuerprozessor 114 auszuwählen, welches
eine zeitlich verzögerte
Version des Auswahlsignals, geliefert durch die Steuerprozessoren 22 und 70,
ist.
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Die
herabkonvertierten Signale werden an den Schalter 108 geliefert.
Der Schalter 108 liefert selektiv eines der herabkonvertierten
Signale an den Entscrambler 110. Der Entscrambler 110 entscrammbelt
das herabkonvertierte Signal entsprechend einer Pseudozufallsfrequenz,
geliefert durch den PN-Generator 112.
Die entscrambelte Sequenz wird an den De- oder Entkanalisierer 116 geliefert,
der das Signal entsprechend der durch den Sequenzgenerator 118 gelieferten
Sequenz entkanalisiert. In einem Ausführungsbeispiel ist der Sequenzgenerator 118 ein
orthogonaler Walsh-Sequenzgenerator. Die Daten werden an den Decodierer 120 geliefert,
der die Daten basierend auf der Art des in dem Sendesystem verwendeten
Codierers decodiert. In einem Ausführungsbeispiel ist dieser Codierer
ein Faltungscodierer und der Decodierer 120 ist ein Trellis-Decodierer. Die
decodierten Daten werden an das CRC-Check- oder Prüfelement 122 geliefert,
welches Tests durchführt
um zu bestimmen, ob die decodierten Check- oder Prüfbits den
decodierten Informationsbits entsprechen. Wenn sie dies tun, dann
werden die Daten an den Benutzer geliefert, ansonsten wird eine
Löschung
bzw. Auslöschung
erklärt.
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4 veranschaulicht ein zweites
Ausführungsbeispiel
eines Empfängers,
ausgelegt zum Empfang von Spreizspektrumdaten, und zwar mit Frequenzänderungen
gemäß den Sendesystemen der 1 und 2. Unter Bezugnahme auf 4 sei bemerkt, dass das Sendesignal durch
die Antenne 150 empfangen wird und an den Empfänger (RCVR) 152 geliefert
wird. Der Empfänger 152 filtert
und verstärkt
das Signal und liefert das Empfangssignal an einen Herabkonvertierer 154.
Der Herabkonvertierer 154 wird durch den variablen Frequenzsynthetisierer 156 betrieben.
Der variable Frequenzsynthetisierer 156 gibt eine Frequenz
aus und zwar entsprechend einem Auswahlsignal geliefert durch den
Steuerprozessor 164. Der variable Frequenzsynthetisierer 156 ist
vorzugsweise ein DDS, ähnlich
dem DDS der in 2b gezeigt
ist. Der DDS führt
die gleiche "store and
restore" (Speicher
und Wieder-Speicher) Funktion aus, die oben beschrieben wurde und
zwar bezüglich
des Senders, um so sicherzustellen, dass die Sende- und Empfangssignale
in Phasensynchronisation verbleiben. D. h. der Wert, der im Phasenregister 203 gehalten
wird, wird im Speicher 209 jedes Mal dann gespeichert,
wenn die Frequenz zur Änderung ansetzt.
Der im Speicher 209 gespeicherte Wert wird sodann "offset", d. h. versetzt
und wiedergespeichert (restored) im Phasenregister 203,
wenn die Frequenz des DDS zu dieser Frequenz zurückkehrt. Auf diese Weise bleibt
der Empfänger
mit dem Sender synchronisiert, wenn die Frequenz sich zwischen unterschiedlichen
Frequenzen ändert,
die durch den DDS erzeugt werden.
-
Das
herabkonvertierte Signal wird an den Descrambler 160 geliefert.
Der Descrambler 160 entscrambelt das herabkonvertierte
Signal und zwar entsprechend einer Pseudozufallssequenz, geliefert durch
den PN-Generator 162. Die entscrambelte Sequenz wird an
den Dekanalisierer bzw. Entkanalisierer 166 geliefert,
der das Signal entkanalisiert und zwar entsprechend der durch den
Sequenzgenerator 168 gelieferten Sequenz. In einem Ausführungsbeispiel
ist der Sequenzgenerator 168 ein orthogonaler Walsh-Sequenzgenerator.
Die vom Entkanalisierer 166 ausgegebenen Daten werden an
den Decodierer 170 geliefert, der die Daten basierend auf
der Art des Codierers decodiert, der durch das Sendesystem verwendet
wurde. In einem Ausführungsbeispiel
ist der Codierer ein Faltungscodierer und der Decodierer 170 ist
ein Trellis-Decodierer. Die decodierten Daten werden an das CRC-Prüfelement 172 geleitet, welches
Tests durchführt
zur Bestimmung ob die decodierten Prüfbits den decodierten Informationsbits entsprechen.
Wenn dies der Fall ist, werden die Daten an den Benutzer geliefert,
ansonsten wird eine Löschung
erklärt.
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5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines
Empfängers,
der entworfen wurde zum Empfang von Spreizspektrumdaten, die die
Frequenz ändern
und zwar gemäß den Sendesystemen
aus den 1 und 2. 5 zeigt, dass das Sendesignal durch die
Antenne 200 empfangen wird, und an den Empfänger (RCVR) 202 geliefert
wird. Der Empfänger 202 filtert
und verstärkt
das Signal und liefert das Empfangssignal an eine Reihe von Herabkonvertern 204a–204n.
Jeder Herabkonverter 204a–204n wird durch einen
entsprechenden Lokaloszillator 206a–206n betrieben.
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Jedes
herabkonvertierte Signal wird an einen entsprechenden Entscrambler 210a–210n geliefert.
Die Entscrambler 210a–210n entscrambeln
das herabkonvertierte Signal entsprechend einer Pseudozufallssequenz,
geliefert durch einen entsprechenden PN-Generator 212a–212n.
Die entscrambelten Sequenzen werden an die Entkanalisierer 260a–260n geliefert,
welche das Signal entsprechend der Sequenz ent- bzw. dekanalisieren,
die durch einen entsprechenden Sequenzgenerator 218a–218n geliefert
wird. In einem Ausführungsbeispiel
sind die Sequenzgeneratoren 218a–218n orthogonale
Walsh-Sequenzgeneratoren.
Die entspreizten Daten werden an Decodierer 220a–220n geliefert,
welche die Daten decodieren, und zwar basierend auf der Art des
durch das Sendesystem verwendeten Codierers. In einem Ausführungsbeispiel
ist der Codierer ein Faltungscodierer und die Decodierer 220a–220n sind
Trellis-Decodierer. Die decodierten Daten werden an das CRC-Prüfelement 222a geliefert,
welches bestimmt, ob die decodierten Prüfbits den decodierten Informationsbits
entsprechen.
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Ein
Satz von Werten (üblicherweise
als "Qualtitätsmetriken" bezeichnet), berechnet
zur Bestimmung der Qualität
eines empfangenen Datenrahmens, werden an den Steuerprozessor 224 für jeden decodierten
Strom von Daten geliefert. Der Steuerprozessor 224 gibt
an den Benutzer den Rahmen mit der besten Qualität aus, und zwar bestimmt durch
die Werte der Qualitätsmetriken.
Wenn sämtliche
der decodierten Rahmen eine nichtadäquate Qualität, bestimmt
durch die Werte der Qualitätsmetriken
besitzt, so wird dann eine Löschung
erklärt.
Beispiele von Qualitätsmetriken,
die durch den Steuerpro zessor 224 verwendet werden können, um
den Rahmen auszuwählen,
umfassen Folgendes: (1) akkumulierte Zweigmetriken (accumulated
branch metrics) von Trellis-Decodierern 220, (2) Symbolfehlerrate
(SER = symbol error rate) und (3) CRC Check- oder Prüfergebnisse.
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6 veranschaulicht ein alternatives
Ausführungsbeispiel
wo die CDMA-Kanäle die Frequenz ändern, entsprechend
einem Untersatz oder Subsatz der zu sendenden Informationsbits.
Die Informationsdaten, die gesendet werden sollen, werden an Multiplexer
(MUX) 250 geliefert, der einen Subsatz von Bits zur Auswahl
der Mittenfrequenz an einem ersten Ausgang liefert und die verbleibenden
Bits, die gesendet werden sollen, an einen zweiten Ausgang. In einem
Ausführungsbeispiel
werden Informationsbits zur Auswahl der Frequenz für die Sendung
verwendet. Jedoch können
die paketierten Bits vom CRC-Generator 252 oder die codierten
Symbole vom Faltungscodierer 254 zur Auswahl der Heraufkonversions-
oder Heraufumwandlungsfrequenz verwendet werden. Der Subsatz oder
Teilsatz von Informationsbits, verwendet zur Auswahl der Heraufkonversionsfrequenz,
wird an den Steuerprozessor 266 geliefert. Entsprechend
dem Subsatz von Informationsbits erzeugt der Steuerprozessor 266 ein
Befehlssignal für den
Schalter 264. Um die Zufallsausbildung oder Randomisation
der übertragenen
Frequenz vorzusehen, ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel würde den Subsatz
der Informationsbits, geliefert an den Steuerprozessor 266,
scrambeln. Ein derartiges Scrambeln macht die übertragene Frequenz zufällig. In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird ein Subsatz der Bits vom PN-Generator 262 verwendet,
um die an den Steuerprozessor 266 gelieferten Bits zu scrambeln.
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Die
verbleibenden zu sendenden Informationsbits werden an den CRC-Generator 252 geliefert, der
einen Satz von Bits erzeugt und anhängt, und zwar einen Satz von
Bits, der verwendet werden kann um zu prüfen, ob die decodierten Daten
korrekt am Empfänger
empfangen wurden. Die Bits vom CRC-Generator 252 werden
an den Codierer 254 geliefert. In einem Ausführungsbeispiel
ist der Codierer 254 ein Faltungscodierer obwohl die vorliegende
Erfindung in gleicher Weise anwendbar ist bei irgendeinem Fehlerkorrek turcodierer.
Die Faltungscodierer sind auf dem Gebiet der Technik wohlbekannt.
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Die
codierten Symbole werden sodann an den Kanalisierer 256 geliefert,
der die codierten Symbole entsprechend einer Sequenz codiert, die
durch den Sequenzgenerator 258 geliefert wird. In einem Beispiel
ist der Sequenzgenerator 258 ein Walsh-Symbolgenerator,
der Sequenzen von Symbolen gemäß orthogonalen
Walsh-Sequenzen erzeugt. Die Walsh-Sequenzdaten werden an die Scrambling
Means oder Scramblingmittel 260 geliefert, welche die Daten
entsprechend einer Pseudozufallssequenz scrambeln und zwar geliefert
durch den PN-Generator 262. Derartige Kanalisierer und
Sequenzgeneratoren sind auf diesem Gebiet der Technik wohl bekannt
um im Einzelnen in dem zuvor genannten US-Patent 5,103,459 beschrieben.
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Die
gescrambelten Daten werden an eine Reihe von Mischern 268a–268n geliefert.
Jeder der Mischer 268a–268n wird
durch einen entsprechenden Lokaloszillator 270a–270n betrieben.
Die heraufkonvertierten Daten von jedem Mischer 268a–268n werden
an den Schalter 264 geliefert. Der Schalter 264 wählt eines
der heraufkonvertierten Signale aus, um dies zum Sender (TMTR) 274 zu
liefern. Das heraufkonvertierte Signal, das an den Sender 274 geliefert
wird, wird entsprechend dem Auswahlsignal, geliefert durch den Steuerprozessor 264,
ausgewählt.
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7 veranschaulicht eine alternative
Implementation des zweiten Ausführungsbeispiels,
wo die CDMA Kanäle
entsprechend einem Subsatz der Informationsbits, die gesendet werden
sollen, frequenzmäßig gesprungen
werden (frequency hopped). Die zu sendenden Informationsdaten werden dem
Multiplexer (MUX) 300 geliefert, der einen Subsatz von
Bits vorsieht, und zwar zur Auswahl der Mittenfrequenz an einem
ersten Ausgang und wobei ferner die verbleibenden Bits, die gesendet
werden sollen, am zweiten Ausgang vorhanden sind. In einem Beispiel
werden die Informationsbits dazu verwendet, um die für die Sendung
vorgesehene Frequenz auszuwählen.
Es können
jedoch die paketierten (in Paketen angeordnete Bits) vom CRC Generator 302 oder die
codierten Symbole vom Faltungscodierer 304 verwendet werden,
um die Heraufumwandlungs- oder Heraufkonversionsfrequenz auszuwählen. Der Subsatz
von Informationsbits zur Auswahl der Heraufkonversionsfrequenz wird
an den Steuerprozessor 316 geliefert. Entsprechend dem
Subsatz von Informationsbits erzeugt der Steuerprozessor 316 ein Signal
und liefert es an den variablen Frequenzsynthetisierer 320.
Der Synthetisierer 320 ist vorzugsweise ein DDS mit einem
Speicher zum Speichern von Phasenwerten, wenn sich die Frequenz ändert, wie
dies oben beschrieben und in 2b veranschaulicht
wurde.
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Die
verbleibenden zu sendenden Informationsbits werden an den zyklischen
Redundanzprüfgenerator
(CRC = Cyclic Redundancy Check generator) 302 geliefert.
Der CRC-Generator 302 erzeugt einen Satz von Bits und hängt diesen
an, wobei dieser Satz von Bits dazu verwendet werden kann, um die
Korrektheit der decodierten Daten am Empfänger zu prüfen. Die Bits vom CRC-Generator 302 werden
an den Codierer 304 geliefert. In einem Ausführungsbeispiel ist
der Codierer 304 ein Faltungscodierer.
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Die
codierten Symbole werden sodann an den Kanalisierer 306 geliefert,
der die codierten Symbole entsprechend einer Sequenz kanalisiert,
und zwar geliefert durch den Sequenzgenerator 308. In einem
Ausführungsbeispiel
ist der Sequenzgenerator 308 ein Walsh-Symbolgenerator,
der die Sequenzen von Symbolen gemäß orthogonalen Walsh-Sequenzen
liefert. Die Walsh-Sequenzdaten
werden an die Scrambling Means oder Scramblingmittel 310 geliefert,
welche die Daten entsprechend einer Pseudozufallssequenz, geliefert
durch den PN-Generator 312 scrambeln. Die Kanalisierer
und die Sequenzgeneratoren sind auf diesem Gebiet der Technik bekannt und
im Einzelnen in dem genannten US-Patent 5,103,459 beschrieben.
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Die
gescrambelten Daten werden an den Mischer 318 geliefert.
Der Mischer 318 wird durch den variablen Frequenzsynthetisierer 320 betrieben. Der
variable Frequenzsynthetisierer 320 gibt eine Treiberfrequenz
an den Mischer 318 aus und zwar entsprechend einem durch
den Steuerprozessor 316 gelie ferten Signal. In einem Ausführungsbeispiel
erzeugt der Steuerprozessor 316 das Frequenzauswahlsignal,
basierend auf einem Subsatz der Informationsbits. Das heraufkonvertierte
Signal wird an den Sender 324 geliefert, der das Signal
filtert und verstärkt
und dieses zur Sendung durch die Antenne 326 liefert.
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8 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel
bei dem die CDMA-Kanäle
Codekanäle ändern und
zwar entsprechend einem Subsatz der Informationsbits die übertragen
oder gesendet werden sollen. Es sei bemerkt, dass das in 8 veranschaulichte Ausführungsbeispiel
in gleicher Weise auf den Fall anwendbar ist, wo der Codekanal entsprechend einer
Pseudozufallsfunktion ausgewählt
wird, und zwar analog zu dem Ausführungsbeispiel wie es in den 1 und 2 veranschaulicht ist, wo die Frequenz basierend
auf einem Pseudozufallscode ausgewählt wird.
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Die
zu sendenden Informationsdaten werden an den Multiplexer (MUX) 350 geliefert,
der einen Teil- bzw. Subsatz von Bits liefert, und zwar zur Auswahl
des Codekanals auf einem ersten Ausgang und die verbleibenden zu
sendenden Bits auf einem zweiten Ausgang. In einem Ausführungsbeispiel
werden die Informationsbits dazu verwendet, um den Codekanal für die Sendung
auszuwählen.
Es können
jedoch die paketierten Bits vom CRC-Generator 352 oder
die codierten Symbole vom Faltungscodierer 354 zur Auswahl
des Codekanals verwendet werden. Der Subsatz von Informationsbits,
der zur Auswahl des Codekanals verwendet wird, wird an den Steuerprozessor 366 geliefert.
Gemäß dem Subsatz
der Informationsbits erzeugt und liefert der Steuerprozessor 366 ein
Codekanalwahl- oder -auswahlsignal an den Schalter 364.
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Die
verbleibenden zu sendenden Informationsbits werden an den CRC-Generator 352 geliefert, der
einen Satz von Bits erzeugt und anfügt, der verwendet werden kann
um zu prüfen,
ob die decodierten Daten richtig am Empfänger empfangen wurden. Die
Bits vom CRC-Generator 352 werden an den Codierer 354 geliefert.
In einem Ausführungsbeispiel
ist der Codierer 354 ein Faltungscodierer, obwohl die vorliegende
Erfindung gleichermaßen
anwend bar ist für
jede Art eines Fehlerkorrekturcodierers. Die Implementation der
Faltungscodierer ist auf dem Gebiet der Technik bekannt.
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Die
codierten Symbole werden sodann an eine Reihe von Codekanalkanalisierern 356a–356n geliefert.
Jeder Codekanalkanalisierer ist mit einer einzigartigen Sequenz
von einem entsprechenden Sequenzgenerator 358a–358n ausgestattet.
In einem Ausführungsbeispiel
sind die Sequenzgeneratoren 358a–358n Walsh-Symbolgeneratoren,
die Symbolsequenzen entsprechend orthogonalen Walsh-Sequenzen vorsehen.
Die Walsh-Sequenzdaten von jedem Kanalisierer 356a–356n werden
an den Schalter 364 geliefert. Der Schalter 364 liefert selektiv
eine der Spreizdatensequenzen an die Scrambling Mittel 360.
Der Schalter 364 wählt
aus welche Datensequenz an seinen Ausgang geliefert wird und zwar
basierend auf einem Auswahlsignal vom Steuerprozessor 366.
Der Steuerprozessor 366 erzeugt das Signal entsprechend
einem Subsatz der Informationsbits von dem Steuerprozessor 366.
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Scrambling
Mittel 360 scrambeln oder verwürfeln die Daten entsprechend
einer durch den PN-Generator 362 gelieferten Pseudorandomsequenz.
Kanalisierer und Sequenzgeneratoren sind sämtlich auf dem Gebiet der Technik
bekannt und im Einzelnen in dem genannten US-Patent 5,103,459 beschrieben.
Die gescrambelten Daten werden an den Mischer 368 geliefert.
Der Mischer 368 wird durch einen entsprechenden Lokaloszillator 370 betrieben.
Die heraufkonvertierten Daten werden an Sender (TMTR) 374 geliefert.
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9 veranschaulicht ein alternatives
Ausführungsbeispiel
wo die CDMA-Kanäle den Codekanal
entsprechend einem Subsatz der Informationsbits, die übertragen
bzw. gesendet werden sollen, geändert
werden. Es sei bemerkt, dass das in 9 gezeigte
Ausführungsbeispiel
in gleicher Weise auf den Fall anwendbar ist, bei dem der Codekanal
entsprechend einer Pseudozufallsfunktion ausgewählt wird, und zwar analog zu
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 und 2, bei dem die Frequenz basierend auf
einem Pseudozufallscode ausgewählt
wird.
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Die
zu sendenden Informationsdaten werden an einen Multiplexer (MUX) 400 geliefert,
der einen Subset oder Subsatz von Bits zur Auswahl des Codekanals
an einem ersten Ausgang liefert, und ferner die verbleibenden zu
sendenden Bits an einen zweiten Ausgang. In einem Ausführungsbeispiel
werden die Informationsbits verwendet, um den Codekanal für die Sendung
auszuwählen.
Es können
jedoch die paketierten Bits vom CRC-Generator 402 oder
die codierten Symbole von einem Faltungscodierer 404 zur
Auswahl des Codekanals verwendet werden. Der zur Auswahl des Codekanals
verwendet Subsatz von Informationsbits wird zur Steuerung 416 geliefert. Entsprechend
dem Subsatz von Informationsbits erzeugt und liefert der Steuerprozessor 416 ein
Codekanalauswahlsignal an den Walsh-Symbolgenerator 414.
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Die
verbleibenden zu sendenden Informationsbits werden an den CRC-Generator 402 geliefert, der
einen Satz von Bits erzeugt und anfügt, der verwendet werden kann,
um die Korrektheit der decodierten Daten am Empfänger zu prüfen. Die Bits vom CRC-Generator 402 werden
an den Codierer 404 geliefert. In einem Ausführungsbeispiel
ist der Codierer 404 ein Faltungscodierer, obwohl die vorliegende
Erfindung in gleicher Weise bei irgendeinem Fehlerkorrekturcodierer
verwendbar ist. Die Implementierung von Faltungscodierern ist auf
diesem Gebiet der Technik wohlbekannt.
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Die
codierten Symbole werden sodann an den Kanalisierer 406 geliefert.
Der Kanalisierer 406 wird mit einer zeitlich sich verändernden
Spreizsequenz von einem entsprechenden, eine variable Frequenz besitzenden
Generator 414, beliefert. In einem Ausführungsbeispiel liefern die
variablen Frequenzgeneratoren 414 Sequenzen, entsprechend
einem vorbestimmten Satz von orthogonalen Walsh-Sequenzen. Die Walsh-Sequenzdaten
von den Kanalisierern 406 werden an den Scrambler oder
Verwürfeler 408 geliefert,
der die Daten entsprechend einer Pseudozufallssequenz scrambled
oder verwürfelt, und
zwar vorgesehen durch den PN-Generator 410. Wie oben bemerkt,
sind derartige Kanalisierer und Sequenzgeneratoren auf diesem Gebiet
der Technik wohlbekannt und im Einzelnen in dem genannten US-Patent
5,103,459 beschrieben. Die verwürfelten Daten
werden an den Mischer 418 geliefert. Der Mischer 418 wird
durch einen entsprechenden Lokaloszillator 420 betrieben.
Die hinaufkonvertierten Daten werden an den Sender (TMTR) 374 zur
Sendung durch die Antenne 426 geliefert.
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10 veranschaulicht einen
Empfänger zum
Empfang eines Signals, wobei die CDMA-Kanäle den Codekanal ändern entsprechend
einem Subsatz der Informationsbits, die gesendet werden sollen.
Das Signal wird entsprechend sämtlicher
möglichen
Codekanalsequenzen demoduliert und das empfangene Signal wird aus
sämtlichen
demodulierten Signalen ausgewählt,
und zwar durch eine Analyse der Werte (üblicherweise als "Metrik" bezeichnet) und
zwar berechnet zur Bestimmung der Qualität des Empfangssignals. Das
Sendesignal wird durch die Antenne 450 empfangen und an
den Empfänger (RCVR) 452 geliefert.
Der Empfänger 452 filtert
und verstärkt
das Signal und liefert das Empfangssignal an der Herabkonvertierer 454.
Der Herabkonvertierer 454 wird durch den Lokaloszillator 456 betrieben.
-
Das
herabkonvertierte Signal wird an einen De- bzw. Entscrambler oder
Entwürfeler 458 geliefert.
Der Descrambler 458 entscrambelt oder entwürfelt das
herabkonvertierte Signal entsprechend einer Pseudozufallssequenz,
geliefert durch einen entsprechenden PN-Generator 460.
Die entscrambelten Sequenzen werden an die Bank bzw. Reihe von Entkanalisierern 462a–462n geliefert,
welche das Signal entsprechend der Sequenz dekanalisieren, vorgesehen
durch einen entsprechenden Sequenzgenerator 464a–464n.
In einem Ausführungsbeispiel
sind die Sequenzgeneratoren 464a–464n orthogonale Walsh-Sequenzgeneratoren.
Die Daten werden an die Decodierer 466a–466n geliefert, welche
die Daten decodieren und zwar basierend auf dem Codierertyp, verwendet
durch das Sendesystem. In einem Ausführungsbeispiel ist der Codierer
ein Faltungscodierer und die Decodier 466a–466n sind
Trellis-Decodierer.
Die decodierten Daten werden an CRC-Prüfelemente 468a–468n geliefert,
die bestimmen ob die decodierten Prüfbits den decodierten Informationsbits
entsprechen.
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Für jeden
decodierten Datenstrom wird ein Satz von Qualitätsmetriken an den Steuerprozessor 470 geliefert.
Der Steuerprozessor 470 wählt zur Ausgabe an den Benutzer
den Rahmen mit der besten Qualität
aus, und zwar basierend auf den Werten des Satzes der Qualitätsmetriken.
Wenn sämtliche decodierten
Rahmen eine nicht adäquate
Qualität besitzen,
wie dies durch die Werte der Metriken bestimmt wird, sodann wird
eine Löschung
erklärt.
Beispiele von Qualitätsmetriken,
die durch den Steuerprozessor 470 zur Auswahl des Rahmens
verwendet werden können,
umfassen die folgenden: (1) akkumulierte Branch- oder Zweigmetriken
von Trellis-Decodierern 466a–466n, (2) Symbolfehlerrate
(SER = symbol error rate) und (3) CRC-Prüfergebnisse.
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11 veranschaulicht ein weiteres
Ausführungsbeispiel
des Sendesystems, wo sowohl die Modulationssequenz als auch die
Heraufumwandlungsfrequenz ausgewählt
wird, entsprechend einem Subsatz der zu sendenden Informationsbits.
Es sei bemerkt, dass das in 11 gezeigte
Ausführungsbeispiel
in gleicher Weise auf den Fall anwendbar ist, wo der Codekanal und
die Heraufkonversionsfrequenz entsprechend einer deterministischen
Funktion ausgewählt
werden. Dies kann durch Programmiersteuerprozessor 522 erfolgen.
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Die
zu sendenden Informationsdaten werden an den Multiplexer (MUX) 500 geliefert,
der einen Subsatz von Bits liefert und zwar zur Auswahl des Codekanals
und der Frequenz der Heraufumwandlung bzw. Heraufkonversion, und
die verbleibenden Bits, die gesendet werden sollen, und zwar auf
einem dritten Ausgang. In alternativen Ausführungsbeispielen können die
paketierten Bits vom CRC-Generator 502 oder die codierten
Symbole von dem Faltungscodierer 504 dazu verwendet werden,
um den Codekanal und die Heraufkonversionsfrequenz auszuwählen. Der
Subsatz an Informationsbits der dazu verwendet wird, um Codekanal
und Frequenz für
die Heraufkonversion auszuwählen,
werden an den Steuerprozessor 522 geliefert. Entsprechend
dem Subsatz der Informationsbits liefert der Steuerprozessor 522 ein
Codekanalauswahlsignal zum Walsh-Symbolgenerator 508 und
liefert ein Frequenzselektionssignal an den variablen Frequenzsynthetisierer 516.
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Die
verbleibenden zu sendenden Informationsbits werden an den CRC-Generator 502 geliefert, der
einen Satz von Bits erzeugt und anfügt, der dazu verwendet werden
kann um zu bestimmen, ob die am Empfänger empfangenen decodierten
Daten korrekt sind. Die Bits vom CRC-Generator 502 werden
an den Codierer 504 geliefert. In einem Ausführungsbeispiel
ist der Codierer 504 ein Faltungscodierer, obwohl die Erfindung
in gleicher Weise anwendbar ist bei irgendeinem Fehlerkorrekturcodierer.
Faltungscodierer sind auf dem Gebiet der Technik bekannt.
-
Sodann
werden die codierten Symbole dem Kanalisierer 506 zugeführt. Der
Kanalisierer 506 ist mit einer sich zeitlich verändernden
Spreizsequenz beliefert, und zwar von dem entsprechenden variablen
Sequenzgenerator 508. In einem Ausführungsbeispiel liefern die
variablen Sequenzgeneratoren 508 Sequenzen entsprechend
einem vorbestimmten Satz von orthogonalen Walsh-Sequenzen. Die Walsh-Sequenzdaten vom
Kanalisierer 506 werden an den Scrambler 510 geliefert,
der die Daten entsprechend einer Pseudozufallssequenz, geliefert durch
PN-Generator 512 scrambelt oder verwürfelt. Die Kanalisierer und
Sequenzgeneratoren sind auf diesem Gebiet der Technik bekannt und
im einzelnen in dem oben genannten US-Patent 5,103,459 beschrieben.
Die verwürfelten
Daten werden an den Mischer 514 geliefert. Der Mischer 514 wird
durch einen variablen Frequenzsynthetisierer 516 betrieben. Der
variable Frequenzsynthetisierer 516 erzeugt und liefert
eine Treiberfrequenz entsprechend einem Frequenzauswahlsignal vom
Steuerprozessor 522 und zwar die Treiberfrequenz entsprechend
einem Subsatz der zu sendenden Informationsbits auswählend. Die
heraufkonvertierten Daten werden an den Sender (TMTR) 518 zur
Sendung durch die Antenne 520 geliefert.
-
12 veranschaulicht einen,
zum Empfang vom Spreizspektrumdaten ausgelegten Empfänger, wobei
Frequenz- und Codekanal entsprechend einem Subsatz der übertragenen
bzw. gesendeten Daten verändert
wird. Bezugnehmend auf 12 sei bemerkt,
dass das Sendesignal bzw. das gesendete Signal durch die Antenne 600 empfangen
wird an den Empfänger
(RCVR) 601 geliefert wird. Der Empfänger 601 filtert und
verstärkt
das Signal und liefert das Empfangssignal an eine Reihe von Herabkonvertierern 602a–602i.
Jeder Herabkonvertierer 602a–602i wird durch einen
entsprechenden Lokaloszillator 604a–604i betrieben.
-
Jedes
herabkonvertierte Signal wird an einen entsprechenden Entscrambler 606a–606i geliefert.
Die Entscrambler 606a–606i entscrambeln
bzw. entwürfeln
das herabkonvertierte Signal entsprechend einer Pseudozufallssequenz,
geliefert durch einen entsprechenden PN-Generator 608a–608i.
Die entwürfelten
Sequenzen vom Entwürfler 606a werden
an die Dekanalisierer 610a–610j geliefert und
die entscrambelten Sequenzen vom Entscrambler 606i werden
an die Dekanalisierer 610k–610n geliefert, welche
jede entscrambelte Sequenz gemäß sämtlicher
Sequenzen dekanalisieren. Jeder Dekanalisierer 610a–610n wird
durch einen entsprechenden Sequenzgenerator 612a–612n betrieben.
In einem Ausführungsbeispiel
sind die Generatoren 612a–612n orthogonale
Walsh-Sequenzgeneratoren. Die entspreizten Daten werden an die Decodierer 614a–614n geliefert,
welche die Daten decodieren, und zwar basierend auf der durch das
Sendesystem verwendeten Type des Codierers. In einem Ausführungsbeispiel
ist der Codierer ein Faltungscodierer und die Decodierer 614a–614n sind
Trellis-Decodierer. Die decodierten Daten werden an das CRC-Prüfelement 616a–616n geliefert,
welches bestimmt, ob die decodierten Prüfbits den decodierten Informationsbits
entsprechen.
-
Für jeden
decodierten Strom von Daten und einen Satz von Qualitätsmetriken
für jeden
Strom von Daten wird vorgesehen an dem Steuerprozessor 618.
Der Steuerprozessor 618 wählt den Rahmen mit der besten
Qualität
zur Ausgabe an den Benutzer aus, und zwar bestimmt durch die Werte
der Metriken. Wenn alle decodierten Rahmen eine nicht adäquate Qualität besitzen,
so wird eine Löschung
erklärt.
Beispiele von Qualitätsmetriken,
die durch den Steuerprozessor 618 zur Auswahl des Rahmens
verwendet werden können,
umfassen folgende: (1) akkumulierte Branch- oder Zweigmetriken von
Trellis-Decodierern 612a–612n,
(2) Symbolfehlerrate (SER = symbol error rate) und (3) CRC Prüfergebnisse.