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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
im Allgemeinen ein mobiles Kommunikationssystem und insbesondere
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Übertragen von Leistungssteuersignalen
innerhalb eines vorgegebenen Intervalls auf einem einzelnen Codekanal,
um die Sendeleistung von mehreren Mobilstationen getrennt zu steuern.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Es ist allgemein bekannt, dass zum Übertragen
von Leistungssteuerbits (PCBs) für
eine Vielzahl von Mobilstationen auf einem einzelnen Forward-Link-Codekanal
(forward link code channel) eine Basisstation den einzelnen Mobilstationen
Zeitschlitze zuweist und die Leistungssteuerbits für die Mobilstationen
zum Zeitpunkt der entsprechenden Zeitschlitze sendet. Das bedeutet,
dass, wenn die Basisstation Leistungssteuerbits für eine Vielzahl
von Mobilstationen auf dem Forward-Link überträgt, die Basisstation den jeweiligen
Mobilstationen ohne Ausnahme eine Vielzahl von spezifischen Zeitschlitzen
zuweist, was zu einer Verschwendung von Zeitschlitzressourcen führt, wenn
einige der Übertragungs-Codekanäle einer
Mobilstation nicht im Einsatz sind.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Übertragen
von Leistungssteuersignalen auf einem einzelnen Codekanal in einem
mobilen Kommunikationssystem bereitzustellen, in dem die Leistungssteuersignale
zum getrennten Steuern der Sendeleistung für eine Vielzahl von Mobilstationen
verwendet werden können.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Übertragen
für eine
Basisstation bereitzustellen, die Leistungssteuersignale innerhalb
eines vorgegebenen Intervalls eines Übertragungssignals auf einem
einzelnen Codekanal in einem mobilen Kommunikationssystem überträgt, wobei
PCB-Muster für
eine Vielzahl von Mobilstationen zu den Leistungssteuersignalen
hinzugefügt werden.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Empfangen für eine Mobilstation
in einem mobilen Kommunikationssystem bereitzustellen, welche die
Leistungssteuersignale innerhalb eines vorgegebenen Intervalls eines
Empfangssignals auf einem einzelnen Codekanal extrahiert und das
extrahierte Leistungssteuersignal mit einem Benutzermuster multipliziert,
das der Empfangsvorrichtung zum Bestimmen eines auf die Empfangsvorrichtung
gerichteten PCB zugewiesen ist.
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Zum Erfüllen der oben genannten Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist eine Leistungssteuervorrichtung und
ein damit verbundenes Verfahren für ein mobiles Kommunikationssystem
bereitgestellt, das eine Basisstations-Sendevorrichtung und eine
Mobilstations-Empfangsvorrichtung umfasst, wobei die Basisstations-Sendevorrichtung
Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Leistungssteuerbit-Mustergeneratoren
zum Multiplizieren von Leistungssteuerbits für eine Vielzahl von Mobilstationen
mit Benutzermustern, die den jeweiligen Mobilstationen zugewiesen
sind, um Leistungssteuerbit-Muster für die jeweiligen Mobilstationen
zu generieren, wobei die Benutzermuster zueinander orthogonal sind;
einen Addierer zum Aufaddieren der Leistungssteuerbit-Muster von
der Vielzahl von Leistungssteuerbit-Mustergeneratoren, um ein Leistungssteuersignal
zu generieren; und eine Sendevorrichtung zum Modulieren des vom
Addierer empfangenen Leistungssteuersignals und zum Senden des modulierten
Leistungssteuersignals, wobei die Mobilstations-Empfangsvorrichtung Folgendes
umfasst: eine Leistungssteuersignal-Extraktorvorrichtung zum Extrahieren
des Leistungssteuersignals innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls
eines Empfangssignals, das auf einem einzelnen Codekanal empfangen
wird, wobei die Leistungssteuerbit-Muster für eine Vielzahl von Mobilstationen
in dem Leistungssteuersignal enthalten sind; einen Leistungssteuerbit-Mustergenerator
zum Multiplizieren des Leistungssteuersignals mit dem Benutzermuster,
das der Mobilstation selbst zugewiesen ist, um das Leistungssteuerbit-Muster
der Mobilstation zu extrahieren; und eine Entscheidervorrichtung
zum Generieren von Leistungssteuer bits in Übereinstimmung mit einem Signalpegel
des extrahierten Leistungssteuerbit-Musters.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die oben genannten sowie weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen
aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den
begleitenden folgenden Zeichnungen deutlicher hervor, in denen gleiche
Bezugszeichen gleiche Teile angeben.
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1 ist
ein Blockschaltbild, das eine Basisstations-Sendevorrichtung für den Einsatz
in einem mobilen Kommunikationssystem entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt; und
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2 ist
ein Blockschaltbild, das eine Mobilstations-Empfangsvorrichtung
für den
Einsatz in einem mobilen Kommunikationssystem entsprechend einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf
die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung
sind wohlbekannte Funktionen oder Konstruktionen nicht im Detail
beschrieben, da die Erfindung durch unnötige Details unklar würde.
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1 veranschaulicht
eine Basisstations-Sendevorrichtung zum Senden von Leistungssteuersignalen
innerhalb eines vorgegebenen Intervalls eines Übertragungssignals auf einem
einzelnen Codekanal in einem mobilen Kommunikationssystem, in dem
Leistungssteuerbit-Muster für
eine Vielzahl von Mobilstationen mit den Leistungssteuersignalen
multiplexiert werden entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Unter Bezugnahme auf 1 umfasst ein Sendedatengenerator 118 eine
Kanal-Codiervorrichtung und eine (nicht gezeigte) Interleaving-Vorrichtung
zum Codieren von Sendedaten als Rahmeneinheit zum Generieren von
Zeichendaten.
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Ein Vervielfacher 111 multipliziert
ein Leistungssteuerbit (+1 oder –1) für einen Benutzer A mit einer Übertragungsverstärkung, um
ein verstärkungsgesteuertes
Leistungssteuerbit für
den Benutzer A zu generieren. Ein Vervielfacher 112 multipliziert
ein Leistungssteuerbit für
einen Benutzer B mit einer Übertragungsverstärkung, um
ein verstärkungsgesteuertes
Leistungssteuerbit für
den Benutzer B zu generieren. Ein Vervielfacher 113 multipliziert
das verstärkungsgesteuerte
Leistungssteuerbit vom Vervielfacher 111 mit einem Muster für den Benutzer
A, um ein Leistungssteuerbit-Muster für den Benutzer A zu generieren.
Ein Vervielfacher 114 multipliziert das verstärkungsgesteuerte
Leistungssteuerbit vom Vervielfacher 112 mit einem Muster
für den Benutzer
B, um ein Leistungssteuerbit-Muster für den Benutzer B zu generieren.
Hier sind die Leistungssteuerbit-Muster für den Benutzer A und B zueinander
orthogonal, da die entsprechenden Muster für die Benutzer A und B orthogonal
sind.
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Obwohl die vorliegende Ausführungsform
Leistungssteuerbits für
zwei Benutzer veranschaulicht, ist dem Fachmann klar, dass die Erfindung
nicht auf zwei Benutzer beschränkt
ist. Zum Unterstützen
zusätzlicher Benutzer
würde das
Verfahren der vorliegenden Erfindung einfach nur weitere Leistungssteuerbits
und Benutzermusterbits entsprechend der Anzahl der zusätzlichen
Benutzer verwenden.
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Ein Selektor 115 wählt die
zu übertragenden
Leistungssteuerbits in Übereinstimmung
mit einem Steuersignal und gibt sie an einen Addierer 116 aus.
Der Addierer 116 addiert die vom Selektor 115 empfangenen Leistungssteuerbits,
um ein Leistungssteuersignal zu generieren.
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Ein Multiplexer 117 multiplexiert
die Ausgaben des Sendedatengenerators 118 und des Addierers 116. In
einem CDMA-System fügt
der Multiplexer 117 das Leistungssteuersignal an einer
bestimmten Position der Sendedaten nach einem Punktieren ein; in
einem UMTS-System (Universal Mobile Telecommunication System) multiplexiert
der Multiplexer 117 die Sendedaten und das Leistungssteuersignal.
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Eine Bandbreiten-Spreizvorrichtung 119 (spectrum
spreader) spreizt eine Ausgabe des Multiplexers 117, beispielsweise
durch orthogonale Codespreizung oder PN-Code-Spreizung. Eine RF- (Radiofrequenz-) Sendevorrichtung 120 moduliert
das gespreizte Signal von der Spreizvorrichtung 119 in
ein RF-Signal und sendet das modulierte RF-Signal über eine Sendeantenne.
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Im Folgenden wird auf die Prozeduren
an der Basisstation zum Senden der Leistungssteuersignale, denen
Leistungssteuerbit-Muster für
eine Vielzahl von Benutzern hinzugefügt sind, innerhalb eines vorgegebenen
Intervalls eines auf einem einzelnen Codekanal zu sendenden Signals
in Verbindung mit 1 Bezug genommen.
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Zunächst wird davon ausgegangen,
dass: (1) ein Muster für
den Benutzer A (+1, +1) und ein Muster für den Benutzer B (+1, –1) ist;
(2) das Leistungssteuerbit für
Benutzer A (+1, +1), (d. h. ein Einschaltsignal) und das Leistungssteuerbit
für Benutzer
B (–1, –1 ), (d.
h. ein Ausschaltsignal), ist; und (3) die Vervielfacher 111 und 112 die
jeweiligen Leistungssteuerbits mit einer Verstärkung von 1 multiplizieren.
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Für
das oben genannte Beispiel ist das Leistungssteuerbit-Muster für Benutzer
A, das durch die Vervielfacher 111 und 113 ausgegeben
wird, (+1, +1), und das für
Benutzer B durch die Vervielfacher 112 und 114 ausgegebene
Leistungssteuerbit-Muster ist (–1,
+1). Diese Leistungssteuerbit-Muster werden vom Selektor 115 gewählt und
an den Addierer 116 ausgegeben. Anschließend addiert
der Addierer 116 die Leistungssteuerbit-Muster, die von
den Vervielfachern 112 und 114 generiert wurden,
um ein Leistungssteuersignal (0, +2) zu generieren, das letztendlich
gesendet würde.
Der Multiplexer 117 multiplexiert das Leistungssteuersignal (0,
+2), das vom Addierer 116 ausgegeben wird, zu den Sendedaten
vom Sendedatengenerator 118 und gibt das multiplexierte
Leistungssteuersignal an die Spreizvorrichtung 119 aus.
Anschließend
spreizt die Spreizvorrichtung 119 das multiplexierte Leistungssteuersignal
durch orthogonale Codespreizung oder PN-Code-Spreizung. Die RF-Sendevorrichtung 120 wandelt
das gespreizte Basisbandsignal in ein RF-Signal um und sendet das
RF-Signal über
eine Sendeantenne.
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Die in Übereinstimmung mit den Benutzermustern
generierten Leistungssteuerbit-Muster
sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Unter Bezugnahme auf 2 wird eine Beschreibung bereitgestellt
für eine
Mobilstations-Empfangsvorrichtung, welche die an sich selbst gerichteten
spezifischen Leistungssteuerbits bestimmt, indem ein Leistungssteuersignal
innerhalb eines bestimmten Intervalls eines Empfangssignals von
der Basisstation extrahiert und das extrahierte Leistungssteuersignal
mit einem eindeutigen Benutzermuster multipliziert wird, das für die Mobilstation
spezifisch ist (siehe Spalte 1 in Tabelle 1).
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Zunächst wandelt eine RF-Empfangsvorrichtung 211 ein
RF-Signal, das von der Basisstation über eine Antenne empfangen
wurde, in ein Basisbandsignal um. Eine Basisband-Entspreizvorrichtung 212 führt eine
komplexe PN-Entspreizung oder orthogonale Code-Entspreizung für das Basisbandsignal
aus. Eine Leistungssteuersignal-Extraktorvorrichtung 213 extrahiert
ein Leistungssteuersignal aus dem Ausgabesignal der Entspreizvorrichtung 212.
Die Leistungssteuersignal-Extraktorvorrichtung 213 gibt
das extrahierte Leistungssteuersignal an einen Vervielfacher 215 und
auch an einen Empfangsdatenmelder 214 aus.
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Ein Benutzermustergenerator 216 generiert
ein Benutzermuster, das der Mobilstation über vorherige Verhandlungen
(negotiations) mit der Basisstation zugewiesen wird. Der Vervielfacher 215 multipliziert
das extrahierte Leistungssteuersignal mit dem Benutzermuster, das
vom Benutzermustergenerator 216 generiert wurde, um ein
Leistungssteuerbit-Muster als Eingabe in einen Integrator zu generieren.
Ein Integrator 217 integriert die Ausgabe des Vervielfachers 215.
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Eine Kanal-Schätzvorrichtung 218 schätzt einen
aktuell benutzten Kanal ab und gibt ein komplexes Signal aus. Ein
konjugiert-komplexer Zahlengenerator 219 konjugiert die
Ausgaben der Kanal-Schätzvorrichtung 218,
um ein konjugiertes Signal zu generieren. Ein Vervielfacher 220 multipliziert
ein Ausgabesignal des Integrators 217 mit einem Ausgabesignal
des konjugiert-komplexen Zahlengenerators 219, um die Signalverzerrung
auszugleichen.
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Eine Entscheidervorrichtung 221 bestimmt
Leistungssteuerbefehle durch Vergleichen des Ausgangssignalpegels
des Vervielfachers 220 mit einem vorgegebenen Schwellenwert
und stellt das Ergebnis für
einen (nicht gezeigten) System-Controller bereit. Danach steuert
der System-Controller die Sendeleistung der Mobilstation in Übereinstimmung
mit den Leistungssteuerbefehlen.
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Unter folgender Bezugnahme auf 2 wird eine detailliertere
Beschreibung bereitgestellt hinsichtlich des Betriebs der Mobilstation
zum Extrahieren eines Leistungssteuersignals innerhalb eines vorgegebenen
Intervalls des Empfangssignals und zum Multiplizieren des extrahierten
Leistungssteuersignals mit dem eindeutigen Benutzermuster, um Leistungssteuerbits
für sich
selbst zu bestimmen.
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Dabei wird hier von Folgendem ausgegangen:
(1) die Basisstation weist ein bestimmtes Benutzermuster für die zum
Benutzer A (z. B. 00 (+1, +1)) zugehörige Mobilstation zu. Die Basisstation
sendet anschließend ein
Einschalt-Leistungssteuerbit (+1, +1) an die Mobilstation; und (2)
die Basisstation weist dem Benutzer B (z. B. (+1, –1)) ein
Benutzermuster zu. Die Basisstation sendet dann ein Ausschalt-Leistungssteuerbit
(–1, –1) an die
zum Benutzer B zugehörige
Mobilstation. Im vorliegenden Beispiel addiert die Basisstation
die jeweiligen Leistungssteuerbit-Muster für die beiden Benutzer A und
B (+1, +1) und (–1, –1) und
sendet ein Leistungssteuersignal (0, +2) an die Mobilstation.
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Die RF-Empfangsvorrichtung 211 wandelt
dann ein RF-Signal, das über
die Antenne empfangen wurde, in ein Basisbandsignal um. Die Bandbreiten-Entspreizvorrichtung 212 führt eine
komplexe PN-Entspreizung oder eine orthogonale Code-Entspreizung
auf dem Basisbandsignal durch, und die Leistungssteuersignal-Extraktorvorrichtung 213 extrahiert
ein Leistungssteuersignal aus dem Ausgabesignal der Entspreizvorrichtung 212.
Die Leistungssteuersignal-Extraktorvorrichtung 213 gibt
ein extrahiertes Leistungssteuersignal an den Vervielfacher 215 und
auch an den Empfangdatenmelder 214 aus.
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Das Verfahren zum Bestimmen der Sendeleistung
einer Mobilstation basierend auf dem extrahierten Leistungssteuersignal
ist wie folgt. Zunächst
ist das Eingangssignal des Vervielfachers 215 unter idealen
Kanalbedingungen (0, +2). Das bedeutet, der Vervielfacher 215 multipliziert
das Ausgangssignal (0, +2) der Leistungssteuersignal-Extraktorvorrichtung 213 mit
der Ausgabe (+1, +1) des Benutzermustergenerators 216,
um ein Signal (0, –2)
zu generieren. Dieses Signal wird am Integrator 217 integriert,
um einen Wert von +2 zu erzeugen. An dieser Stelle ist aus dem positiven
Zeichen des Signals ersichtlich, dass die Basisstation einen Einschaltbefehl
gesendet hat. Die Übertragungssignale
in einem Funksystem können
jedoch von Verzögerungen oder
Größen- und
Phasenverzerrungen begleitet werden, die mit schlechten Kanalbedingungen
zusammenhängen,
die den erfolgreichen Empfang des Signals an der Empfangsseite verhindern.
Wenn dieser Fall eintritt, muss die Empfangsseite (d. h. die Mobilstation)
den aktuellen Kanalzustand aus dem empfangenen Signal abschätzen und
die geschätzten
Werte für
den aktuellen Kanalzustand speichern für die genaue Demodulation des
empfangenen Signals in das ursprüngliche
Sendesignal.
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Das bedeutet, der Wert +2, der am
Integrator 217 berechnet wurde, ist kein tatsächlicher,
sondern ein theoretischer Wert, der unter der Voraussetzung erhalten
wurde, dass die Kanalbedingungen ideal sind. Um den gesendeten Leistungssteuerbefehl
exakt zu bestimmen, besteht ein Bedarf, den verzerrten Wert auszugleichen.
Der Ausgleich für
den verzerrten Wert wird am Vervielfacher 220 ausgeführt. Das
bedeutet, dass nach dem Abschätzen
des aktuellen Kanalzustands die Kanalschätzvorrichtung 218 die
Größen- und
Phasenverzerrungen des empfangenen Signals misst. Der konjugiert-komplexe
Zahlengenerator 219 konjugiert das Ausgangssignal der Kanal-Schätzvorrichtung 218,
um ein konjugiertes Signal für
den Ausgleich des Kanals zu generieren. Anschließend multipliziert der Vervielfacher 220 das
Ausgabesignal des Integrators 217 mit dem Ausgabesignal
des konjugiert-komplexen Zahlengenerators 219, um ein für die Größen- und Phasenverzerrungen
ausgeglichenes Signal zu generieren. Anschließend bestimmt die Entscheidervorrichtung 221 das Leistungssteuerbit
aus dem in Bezug auf Kanalverzerrung ausgeglichenen Leistungssteuerbit-Muster
und stellt das Ermittlungsergebnis für den System-Controller bereit.
Danach steuert der System-Controller die Sendeleistung der Mobilstation
basierend auf den Informationen, die von der Entscheidervorrichtung 221 bereitgestellt
werden.
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Zusammengefasst, wie oben vorher
beschrieben, sendet die Basisstation, um gleichzeitig die Sendeleistung
für eine
Vielzahl von Mobilstationen in einem mobilen Kommunikationssystem
zu steuern, gleichzeitig Leistungssteuerbits zum Steuern der Sendeleistung
für jede
der Mobilstationen. Die Leistungssteuerbits werden mit Benutzermustern
multipliziert, die zueinander orthogonal sind, bilden dann ein Leistungssteuersignal und
werden innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls eines einzelnen
Codekanals gesendet. Nach dem Empfang des Leistungssteuersignals
bestimmt die einzelne Mobilstation den Leistungssteuerbefehl für sich selbst durch
Multiplizieren der Leistungssteuersignale, die innerhalb des bestimmten
Intervalls extrahiert werden, mit seinem eindeutigen Benutzermuster,
das zu den Benutzermustern der anderen Mobilstationen orthogonal
ist. Infolgedessen offenbart die vorliegende Erfindung ein effektives
Verfahren zum Steuern der Sendeleistung für eine Vielzahl von Mobilstationen
an der Basisstation, um zwei Situationen zu bewältigen: erstens eine, in der die
Gesamtheit einer Vielzahl von Mobilstationen Codekanäle an die
Basisstation entweder gleichzeitig oder zu unterschiedlichen Zeiten überträgt; und
zweitens eine, in der die Mobilstationen einige der Codekanäle gleichzeitig
und die anderen zu unterschiedlichen Zeiten übertragen.
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Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme
auf eine gewisse bevorzugte Ausführungsform
davon gezeigt und beschrieben wurde, ist einem Fachmann klar, dass
verschiedene Änderungen
in Form und Details daran vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und
dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie in den Ansprüchen im
Anhang definiert sind.
