DE69925961T2

DE69925961T2 - Mehrbenutzer CDMA Basisstationsmodem

Info

Publication number: DE69925961T2
Application number: DE69925961T
Authority: DE
Inventors: Frank Ottawa Van Heeswyk; Paul 78870 Bailly Newson
Original assignee: Nortel Networks Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1998-08-11
Filing date: 1999-08-11
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2019-08-12
Also published as: AU766360B2; DE69925961D1; EP0980150A3; AU4344299A; EP0980150A2; CA2279757A1; US6333926B1; EP0980150B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf CDMA- (Codemultiplex-Vielfachzugriffs-) Basisstations-Modems.
In CDMA- (Codemultiplex-Vielfachzugriffs-) Systemen ist das Modem das Herz des BTS (Basisstation-Sendeempfänger-Teilsystems). Das Modem führt die Basisband-CDMA-Signalverarbeitung aus, die von der BSC (Basisstations-Steuerung) empfangenen Daten auf das CDMA-Funkstrecken-Schnittstellenformat auf der Vorwärts-Verbindungsstrecke (dem Sender) umwandelt, und es empfängt die Rückwärtsstrecken-CDMA-Funkstrecken-Schnittstellensignale von den Mobilstationen und wandelt die Information in ein Format um, das die BSC versteht. Es gibt ein Modem in jeder CDMA-BTS unabhängig von dessen Herstellung.
Typischerweise ist ein einzelnes BTS so konstruiert, dass es mehrere Benutzer unterstützt. Weiterhin kann es erforderlich sein, dass das BTS so ausgelegt ist, dass es mehr als eine der verschiedenen unterschiedlichen Funkschnittstellen-Normen unterstützt, die derzeit verfügbar sind. Heutige Modems verarbeiten jeweils einen einzelnen Benutzer für eine einzelne Norm. Wenn mehrere Benutzer oder mehrere Normen von einem BTS unterstützt werden müssen, so sind mehrere Modems erforderlich, eines für jeden Benutzer mit einer bestimmten Norm. Somit vergrößert sich die BTS-Kompliziertheit direkt proportional zur Anzahl der Benutzer und der unterstützten Normen. Typischerweise sind BTS-Modems auf einem einzigen Chip konstruiert. In letzterer Zeit wurden Chips konstruiert, die einfach die Funktionalität eines einzelnen Modems wiederholen, um Mehrfachmodem-Chips zu schaffen. Die Vervielfachung eines einzigen Modems auf einem Chip ändert jedoch nicht diesen direkten Proportionalitätsfaktor, es wird lediglich die Größe der Systemgehäuse verkleinert.
Ein üblicher CDMA-Sendeempfänger ist in der EP 828361 A beschrieben.
Es ist ein Ziel der Erfindung, einen oder mehrere der vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden oder zu mildern. Gemäß einem ersten allgemeinen Gesichtspunkt ergibt die Erfindung eine CDMA-Sendersignal-Verarbeitungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Codierer/Verschachteler-Bank mit einer Vielzahl von Codierern/Verschachtelern, die jeweils einen Eingang und einen Ausgang aufweisen; eine Modulator-Bank, die eine Vielzahl von Modulatoren umfasst, die jeweils einen Eingang und einen Ausgang aufweisen; einen Modulator-Schalter zum Verbinden irgendeines Codierer/Verschachteler-Ausganges mit irgendeinem oder mehreren Modulator-Eingängen; eine Vielzahl von Summierern, die jeweils eine jeweilige Vielzahl von Eingängen und einen Ausgang aufweisen; und einen Ausgangsschalter zum Verbinden irgendwelcher Modulatorausgänge mit irgendeinem Summierer-Eingang.
Gemäß einem zweiten allgemeinen Gesichtspunkt ergibt die Erfindung eine CDMA-Empfängervorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Fingern, die jeweils einen Eingang und einen Ausgang aufweisen; einen Schalter zum Schalten jedes einer Vielzahl von Empfangs-Eingängen zu irgendeinem oder mehreren Finger-Eingängen; eine Vielzahl von Summierern, die jeweils eine jeweilige Vielzahl von Eingängen und einen Ausgang aufweisen; eine Bewertungs- und Schwellenwertschaltung, die mit den Ausgängen der Finger verbunden ist und Schwellenwert-Ausgänge aufweist, die mit einem Ausgangsschalter verbunden sind, der irgendeinen Schwellenwert-Ausgang mit irgendeinem Summierer-Eingang verbindet.
Die Mehrfachbenutzer-CDMA-BTS-Modemarchitektur, die von der Erfindung bereitgestellt wird, vergrößert sich in ihrer Größe nicht in direkter Proportionalität zu der Anzahl von Benutzern und den zu unterstützenden Normen. Sie erzielt dies erstens durch die Unterstützung mehrfacher Benutzer über mehrfache Normen hinweg auf einem einzigen Modem auf einem einzigen Chip, und zweitens durch effektive gemeinsame Nutzung der grundlegenden Modem-Ressourcen über die Benutzer und über die Normen hinweg. Dies ermöglicht eine Einsparung bei einer maßstäblichen Vergrößerung, bei der ein „M"-Benutzermodem weniger als „M"-mal so komplex ist, wie das Einzelbenutzer-Modem. Diese Einsparung setzt sich in verringerte Kosten für das Mehrfachbenutzer-Modem auf einer Grundlage pro Benutzer um, verglichen mit einem Einzelbenutzer-Modem.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nunmehr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 ein Überblick über ein konventionelles CDMA-Zellularsystem gibt;
2A ein Blockschaltbild eines üblichen Basisstations-Sendeempfängers ist;
2B ein Blockschaltbild der Sende-Funktionalität eines üblichen Modems ist;
3A ein Blockschaltbild eines üblichen Basisstations-Empfängers ist;
3B ein Blockschaltbild der Empfangs-Funktionalität eines üblichen Modems ist;
4A ein Blockschaltbild einer Sende-Modem-Architektur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
4B ein Blockschaltbild einer Empfangs-Modem-Architektur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
5A ein funktionelles Blockschaltbild für einen Codierer/Verschachteler zur Verwendung in der Sende-Modem-Architektur nach 4A ist;
5B ein funktionelles Blockschaltbild eines Beispiels des Codierers/Verschachtelers nach 5B ist, der in einer bestimmten Weise konfiguriert ist;
5C ein Schaltbild eines Modulators zur Verwendung in der Sende-Modem-Architektur nach 4A gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
5D ein Schaltbild des Modulators nach 5C ist, der für IS-95 konfiguriert ist;
6A ein Blockschaltbild eines einzelnen Fingers zur Verwendung in einem Modulator nach 4B gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist; und
6B ein Prozess-Ablaufdiagramm der Empfänger-Funktionalität der Empfangs-Modem-Architektur nach 4B ist.
Um die Konstruktion des Modems zu verstehen, ist es wichtig, ein Verständnis der CDMA-Zellularsysteme zu haben. Ein kurzer Überblick über ein CDMA-Zellularsystem wird unter Bezugnahme auf 1 gegeben. Nachfolgend wird dann die Signalverarbeitung, die in einem üblichen Sender und Empfänger eine CDMA-BTS ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben. Diese Funktionen sind allen CDMA-BTS's unabhängig von dem Hersteller gemeinsam.
Überblick über das CDMA-Zellularsystem
Es wird zunächst auf 1 Bezug genommen, in der ein verallgemeinertes CDMA-Zellularsystem gezeigt ist, das eine Vielzahl von Endgeräten 10 (von denen lediglich eins im Inneren eines Fahrzeuges gezeigt ist), die über eine CDMA-Funkschnittstelle 13 mit einem Netzwerk 10 verbindbar sind, das eine Vielzahl von BTS's 12 umfasst (lediglich zwei sind gezeigt), und eine Vielzahl von BSC's 14 (von denen lediglich eine gezeigt ist) umfasst, die jeweils mit einem oder mehreren BTS's verbunden sind, wobei jede BSC mit einer MSC (Funkvermittlungsstelle, nicht gezeigt) verbunden ist, die einen Teil eines PSTN (öffentlichen Femsprechwählnetzwerkes, nicht gezeigt) bildet oder hiermit verbunden ist.
Das Endgerät 10 besteht aus Ausrüstungen, die von einem Endbenutzer verwendet werden, um einen Zugang an das Netzwerk 11 auszuführen. Das Endgerät 10 kann nur Sprach-, nur Daten-, gleichzeitige Sprach- und Daten- und Lokalisierungsdienste für viele unterschiedliche Umgebungen bereitstellen, unter Einschluss von Diensten für in Gebäuden befindliche Endgeräte, für eine geringe Ortsbeweglichkeit aufweisende Geräte, für eine vollständige Ortsbeweglichkeit aufweisende Geräte und für stationäre drahtlose Geräte. Innerhalb dieser unterschiedlichen Anwendungen kann das Endgerät 10 als eine Mobilstation (MS), ein Handapparat oder einfach als Mobilstation bezeichnet werden.
Die BTS's 12 wandeln die Netzwerk-Basisband-Daten in Signale um, die mit der CDMA-Funkschnittstelle 13 kompatibel sind. Die Verbindung zwischen dem Endgerät 10 und dem BTS 12 erfolgt über Funk auf dem gewünschten Frequenzband (beispielsweise zellular, PCS). Die Verbindungsstrecken zwischen den BTS's 12 und dem Rest des Netzwerkes 11 (über die BSC 14) sind T1/E1-Paket-Schnittstellen 15, die typischerweise über drahtgebundene Leitungen übertragen werden. Das BTS 12 führt die grundlegenden Funktionen aus, wie z. B. die Basisband-Signalverarbeitung (Modulation, Demodulation, Codierung, Decodierung), die Kanalbildung, die Umwandlung zu und von RF (Funkfrequenz), die Signal-Leistungsverstärkung und die Übertragung über die Funkschnittstelle.
Die BSC 14 führt zwei Hauptfunktionen aus. Erstens führt sie die Signalverarbeitungsfunktionen aus, die nicht in dem BTS enthalten sind, wie z. B. die Vocoder- und weiche Übergabe-Signalkombination. Zweitens wirkt sie als die Steuerung für viele BTS's 12. Sie führt Funktionen wie den Verbindungsaufbau/Verbindungsabbau, die statische und dynamische Konfiguration des BTS 12 sowie den Betrieb, die Verwaltung und Wartung aus.
Die MSC bildet eine Schnittstelle zu dem PSTN und ermöglicht es daher mobilen Nutzern, einen Zugang an das umfassendere Telefonnetzwerk zu erhalten.
Die Verbindungsstrecke von der MSC zu dem Endgerät 10 ist die „Vorwärts-Verbindungsstrecke" und die Verbindungsstrecke von dem Endgerät 10 zu der MSC ist die „Rückwärts-Verbindungsstrecke".
In Vorwärts-Verbindungsstrecken-Richtung werden Datenpakete von der BSC 14 ausgesandt, die an ein bestimmtes BTS 12 (oder BTS's für eine weiche Übergabe) adressiert sind. Das BTS 12 wandelt die Pakete in ein Format um, das einer bestimmten CDMA-Funkschnittstellen-Norm gehorcht. Das BTS 12 sendet dann die Daten über die CDAM-Funkschnittstelle 13 an das Endgerät 10. Zusätzlich zur Durchführung dieser Signalverarbeitungs- und Pfadlenkungsfunktion verwaltet das BTS 12 in effizienter Weise seine Ressourcen und überwacht die Betriebsleistung. Es führt weiterhin viele der Verwaltungs- und Steuerfunktionen aus, die zur Unterstützung der CDMA-Funkschnittstellen-Norm erforderlich sind. Beispielsweise erzeugt es Pilot-, Synchronisations- und Zusatzinformations-Kanäle.
In der Rückwärts-Verbindungsstrecken-Richtung sendet das Endgerät 10 seine Daten an das BTS 12 über die CDMA-Funkschnittstelle 13. Das BTS 12 empfängt diese Daten und wandelt sie in ein Paketformat um, das an die BSC 14 über die T1/E1-Paketschnittstelle 15 gesandt werden kann.
Vorwärtsstrecken-CDMA-Signalverarbeitung
In der Senderichtung sind die Signalverarbeitungsfunktionen, die von dem BTS in einem CDMA-Funk-Netzwerk ausgeführt werden, wie folgt: Datenumwandlung von Paket- auf serielles Format und Signal-Pfadlenkung, Codierung/Verschachtelung, Basisband-Modulation, Vorwärtsstrecken-Signalleistungskorrektur, Sendeimpuls-Formung, Signalkombination, Basisband-Kanalbildung, Umwandlung von digitalen auf analoge Signale, Aufwärts-Wandlung und Filterung, Leistungsverstärkung, Duplexierung und Übertragung über die Funkschnittstelle.
Ein vollständiger üblicher BTS-Sender ist in 2A gezeigt und umfasst in aufeinanderfolgender Verbindung eine BCN- (Basisstations-Kommunikationsnetzwerk-) Paketschnittstelle 20, die mit der T1/E1-Paket-Schnittstelle 15 verbunden ist, eine Anzahl von CEM's (Kanalelement-Module) 22, die jeweils ein Paar von Kanalkarten 23 enthalten, einen Verbindungsblock 24, Hochfrequenz- (RF-) Sende-Verarbeitungsblöcke 30 und Antennensektoren 32.
Jede Kanalkarte 23 besteht aus vierundzwanzig Modems, die mit Modem 1 bis Modem 24 bezeichnet sind und kettenförmig miteinander in zwei Ketten von jeweils 12 Modems verbunden sind. Wie dies weiter unten ausführlich erläutert wird, weist jedes Modem drei speziell ausgelegte Modulationspfade auf. Die Pfade von den zwei Ketten werden mit Addierern 36 addiert, während die Pfade von den zwei Kanalkarten 23 in dem gleichen CEM 22 mit Addierern 38 addiert werden. Die so erzeugten drei Ausgänge 1A, 1B, 1C werden über den Verbindungsblock 24 mit einem der RF-Signalverarbeitungsblöcke 30 verbunden. Der Verbindungsblock 24 kann bei üblichen Konstruktionen aus fest verdrahteten Verbindungen oder aus statisch konfigurierbaren Verbindungen bestehen.
Die BCN-Paket-Schnittstelle 20 empfängt Paketdaten-Signale über das Netzwerk über die T1/E1-Paket-Schnittstelle 15, wandelt sie in serielles Format um und lenkt sie zu einer Kanalkarte 23.
Jedes Modem ist konfigurierbar, um unterschiedliche Kanaltypen der physikalischen Schicht zu unterstützen, wie z. B. einen Pilotkanal, einen Synchronisationskanal, einen Suchrufkanal und einen IS-95-Grundkanal.
Die von dem Modem für jeden Kanal der physikalischen Schicht ausgeführten Verarbeitungsfunktionen ändern sich in Abhängigkeit davon, welcher Kanal betrachtet wird. Im Allgemeinen wird eine ähnliche Art der Verarbeitung für einen Kanal irgendeiner physikalischen Schicht ausgeführt. Im Folgenden sind die Hauptfunktionen angegeben:
Codierung und Verschachtelung: dies umfasst die übliche Codierung, Symbol-Wiederholung und Symbol-Verschachtelung. Der exakte, in jedem dieser Blöcke ausgeführte Prozess ist für die Kanäle unterschiedlicher physikalischer Schichten ziemlich unterschiedlich;
Digitalkanal-Verstärkungsregelung: dies ist ein Teil des Vorwärtsstrecken-Leistungssteuermechanismus des CDMA-Systems. Drei Faktoren sind wichtig, Datenrate, Status der weichen Übergabe und die Leistung, die die Mobilstation benötigt, um ein vorgegebenes Betriebsverhalten an ihrem derzeitigen Standort zu erzielen;
Walsh-Aufspreizung: die Walsh-Aufspreizung ergibt eine CDMA-Signalaufspreizung und Benutzerdefinition auf der Vorwärtsstrecke;
PN- (Pseudorauschen-) Aufspreizung: die PN-Aufspreizung stellt die grundlegende Signalaufspreizoperation dar, die in allen Direktsequenz-CDMA-Systemen erforderlich ist. Die PN-Aufspreizungblöcke haben jeweils I- und Q-Basisband-Datenausgänge, die schließlich mit dem Verbindungsblock 24 verbunden sind; und
Andere Funktionen unter Einschluss der Lang-Code-Verschlüsselung.
Die Einzelheiten eines der Modems in der Kanalkarte 23 nach 2A, bei Betrachtung von einer Sende-Perspektive aus, sind in 2B gezeigt. Jedes Modem schließt die Funktionalität innerhalb des gestrichelten Blockes 40 ein. Dies schließt einen Codier- und Verschachtelungsblock 42, einen Lang-Code-Modulationsblock 44 und einen Block 46 zur Verteilung des Datenstromes über drei Modulationspfade ein. Nachfolgend gibt es drei Modulationspfade 48, 50, 52, die jeweils einen Kanal-Verstärkungsblock 54, einen PC- (Leistungssteuerungs-) Punktierungsblock 56, eine Walsh-Funktion 58, einen I/Q-Modulator 60 und ein Basisband-Filter 62 enthalten. Ein einzelner Lang-Code-Erzeugungsblock 64 ist mit den PC-Punktienangsblocks 56 und dem Lang-Code-Modulationsblock 44 verbunden. Drei PC-Verstärkungsblöcke 66 sind jeweils mit einem jeweiligen der PC-Punktierungsblöcke 56 verbunden. Jeder der drei Pfade 48, 50, 52 ist unter der Steuerung eines TX- (Sende-) Steuerungsblockes 68 so konfigurierbar, dass er entweder der Pilotkanal, ein Synchronisationskanal, ein Suchrufkanal oder der grundlegende IS-95-Kanal ist.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2A ist zu erkennen, dass jedes der vierundzwanzig Modems in dem einfachen Beispiel nach 2A drei dedizierte Kanäle der physikalische Schicht einschließt, für eine Gesamtzahl von 24 × 3 = 72 dedizierte Modem-Kanälen der physikalischen Schicht. Die auf einem vorgegebenen Antennensektor auszusendenden Basisband-Daten werden von dem Verbindungsblock 24 zu den passenden Sende-RF-Verarbeitungsblöcken 30 gelenkt. Jeder Sende-RF-Verarbeitungsblock 30 besteht typischerweise aus einer Sende-Kanalbildungseinrichtung, in der die Signale in Kanälen auf dem Basisband angeordnet werden (ein Prozess, der die erforderliche Basisband-Impulsform erzielt) und einem Digital-/Analog-Wandler, der das digitale Signal in Analogformat umwandelt. Ein Aufwärtswandlungs- und Filterblock wandelt die resultierenden Signale auf eine IF (Zwischenfrequenz) (wobei zu dieser Zeit eine zusätzliche Filterung ausgeführt wird) und dann auf RF um. Die RF-Signale werden von einem HPA (Hochleistungsverstärker) verstärkt und der Antenne zur Übertragung über die Funkschnittstelle zugeführt. Ein Sendefilter ist vorgesehen, um Störausstrahlungen von dem HPA zu begrenzen.
Es ist wichtig, festzustellen, dass bei der üblichen Sender-Konstruktion jedes Modem eine unabhängige Ressource ist, die, obwohl sie als solche konfigurierbar ist, keine Ressourcen aufweist, die mit denen anderer Modems kombiniert werden können. Weiterhin ist jedes Modem dauerhaft so ausgelegt, dass es die Kanäle der physikalischen Schicht einer bestimmten Norm gerätemäßig ausbildet, wie z. B. einen IS-95- oder einen IS-95 3G-Kanal. Zusätzliche Modems würden erforderlich sein, wenn beide Normen abgewickelt werden sollen.
Rückwärtsstrecken-CDMA-Signalverarbeitunq
In der Empfangsrichtung sind die von dem BTS in einem drahtlosen CDMA-Netzwerk ausgeführten Signalverarbeitungsfunktionen wie folgt: Diversity-Signalempfang über die Funkschnittstelle und Breitband-Filterung der von den Antennen empfangenen Signale, Verstärkung der empfangenen Signale in dem rauscharmen Verstärker (LNA), Abwärtswandlung und Filtern, Umwandlung der empfangenen Analogsignale in Digitalformat, Basisband-Kanalbildung, angepasste Filterung und automatische Verstärkungsregelung (AGC), Basisband- Demodulation, Decodierung und Entschachtelung, und Umwandlung der empfangenen Signale auf ein paketisiertes T1/E1-Datenformat.
Ein vollständiger üblicher BTS-Empfänger ist in 3A gezeigt und sehr ähnlich zur 2A, mit der Ausnahme, dass Empfangs-RF-Verarbeitungsblöcke 80 die Sende-RF-Verarbeitungsblöcke 30 ersetzen, und dass zwei Diversity-Antennen 32 für jeden Sektor verwendet werden. Die Einzelheiten eines einzelnen Modems aus einer Empfangsperspektive sind in 3B gezeigt. Haupt- und Diversity-Antennen 32 sind über einen Empfangs-RF-Verarbeitungsblock 80 mit einem Demodulator verbunden, dessen Funktionalität in dem gestrichelten Block 82 enthalten ist. Angepasste Filter mit I- und Q-Ausgängen sind mit vier Fingerblöcken 106 über einen programmierbaren Koppelpunkt-Schalter 107 und mit einem Suchblock 108 verbunden. Irgendeines der I/Q-Ausgangspaare des angepassten Filters kann mit dem Eingang irgendeines der vier Finger 106 verbunden werden. Der Suchblock 108 weist einen Ausgang auf, der mit einem Finger-Zuordnungs-Algorithmus 110 verbunden ist, der steuert, mit welchen Fingern die Ausgänge des angepassten Filters verbunden werden. Die Finger-Ausgänge werden bewertet und summiert (in einem Bewertungs- und Summierblock 112), bevor sie verarbeitet werden, um eine weiche Entscheidungsmetrik (Block 114) zu erzeugen. Ein Decodier- und Entschachtelungsblock 116 führt die verbleibende Empfangsverarbeitung aus und weist einen Ausgang auf, der mit der BCN-Paket-Schnittstelle 20 verbunden ist.
Die von dem Diversity-Paar von Antennen 32 empfangenen RF-Signale werden dem Empfangs-RF-Verarbeitungsblock 80 zugeführt. Der Empfangs-RF-Verarbeitungsblock 102 führt die komplementäre Aufgabe der Umwandlung empfangener „Roh"-Daten auf ein Format aus, das mit der BCN-Paket-Schnittstelle 20 übereinstimmt. Der Empfangs-RF-Verarbeitungsblock 80 besteht aus einem Filter (das einen Teil eines nicht gezeigten Duplexer-Blockes bildet), einem LNA (rauscharmen Verstärker) 118, einem AGC- (automatischen Verstärkungsregel-) Block 120, einem Abwärtswandlungs-Block 122, einem (nicht gezeigten Analog-/Digital-Wandler und einer (nicht gezeigten) Empfangs-Kanalbildungseinrichtung.
Über die Antennen 32 empfangene Diversity-Signale werden anfänglich mit dem Filter gefiltert. Die Diversity-Signale werden dann mit dem LNA 118 verstärkt. In dem Abwärtswandlungs-Block 122 werden die Signale dann auf eine IF herunter gewandelt, wobei an diesem Punkt eine vorläufige Breitband-Filterung erfolgt. Die resultierenden Signale werden dann durch Unterabtasten mit dem Analog-/Digital-Wandler digitalisiert und werden in der Empfangs-Kanalbildungseinrichtung auf das Basisband abwärts gewandelt. Die in Kanälen angeordneten Signale werden dann von den angepassten Filtern 104 verarbeitet, um I- und Q-Signale für einen bestimmten Kanal zu gewinnen.
Die Signale werden dann an die vier Finger 106 und die Sucheinrichtung 108 gelenkt. Jeder Finger umfasst mehrere Demodulatoren (die Demodulatoren werden auch als De-Korrelatoren bezeichnet), die die Funktion der De-Korrelation der PN-modulierten Signale ausführen. Zusätzlich führen die Finger den Feinabgleich der Verzögerung und der Phase der Demodulatoren aus, um einer zeitlichen Änderung der Signal-Mehrfachpfade zu folgen.
Der Bewertungs- und Summierblock 112 führt Empfänger-Eingangsende-Signalverarbeitungsfunktionen an Signalen aus, die von den Fingern 106 und der Sucheinrichtung 108 empfangen werden. Er kombiniert in optimaler Weise die Signalenergie von den Fingern innerhalb eines Rake-Empfängers.
Die Sucheinrichtung 108 ist aus ähnlichen Baublöcken niedriger Ebene wie die Finger 106 ausgeführt. Sie führt die Funktion der Abtastung der Eingangsdaten an speziellen Antennen-Schnittstellen aus, um Kandidaten-Mehrfachpfade zu identifizieren, die innerhalb des Demodulationsprozesses verwendet werden können. Die grundlegenden Funktionen, die von der Sucheinrichtung ausgeführt werden, sind die Zeit-Kompressionen, die De-Korrelation, die Integration und der Vergleich von Kandidaten-Mehrpfad-Leistungen mit einem vorgegebenen Schwellenwert.
Der Decodier- und Entschachtelungsblock 116 führt die Funktionen der Entschachtelung, der Viterbi-Decodierung, der Entfernung der Zusatzinformations-Bits und die CRC-Berechnung aus, um nur einige zu nennen. Alle die Blöcke nach 3B werden für jedes Paar von Diversity-Antennen in üblichen Konstruktionen dupliziert.
Es ist wichtig, festzustellen, dass in der konventionellen Empfängerarchitektur nach 3B zwar die Finger jeweils dynamisch entweder dem Haupt- oder dem Diversity-Kanal zuzuordnen sind, wenn jedoch eine bestimmte Verbindung weniger als vier Finger benötigt, die verbleibenden Finger nicht für andere Verbindungen zur Verfügung stehen. Vier Finger werden dauernd jeder Verbindung zugeteilt. Weiterhin ist jeder Finger dauerhaft so ausgelegt, dass er eine bestimmte Norm abwickelt, beispielsweise IS-95 und IS-95 3G. Wenn unterschiedliche Normen abgewickelt werden müssen, so würden zusätzliche ausschließlich hierfür bestimmte oder dedizierte Finger erforderlich sein.
Es wird nunmehr auf die 4A und 4B Bezug genommen, in denen eine Modem-Architektur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist. Eine Sende-Architektur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist in 4A gezeigt, während eine Empfangs-Architektur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in 4B gezeigt ist. Das Modem wird in Zusammenhang mit einer bestimmten Konstruktion beschrieben, die die Basisband-Signalverarbeitungsfunktion sowohl für IS-95- als auch IS-95 3G-Schmalband-Normen ausführt. Dieses Beispiel ist so ausgelegt, dass es bis zu 8 Standard-14,4-kbps-Sprachverbindungen gleichzeitig unterstützt. Zusätzlich kann dieses Beispiel Benutzer mit höheren Datenraten und irgendwelche Zusatzdaten-Kanäle unterstützen. Wie dies nachfolgend ausführlich beschrieben wird, hat das Modem zur Unterstützung dieser Merkmale mehrfache parallele Signalverarbeitungspfade. Daraus folgt, dass die einzelnen Verarbeitungselemente in den meisten Fällen eine bestimmte Signalverarbeitungsfunktion gleichzeitig an mehreren Datenpfaden ausführt.
Zusätzlich zu der Parallelverarbeitungs-Forderung ist ein weiteres wichtiges Merkmal des Modems die Dual-Mode-Betriebsweise. Speziell unterstützt das Modem irgendeinen Teil von IS-95- und IS-95 3G-Schmalband-Verbindungen innerhalb der definierten Verbindungs-Mischung. Dies bedeutet, dass nicht nur das Modem sondern auch die einzelnen Verarbeitungselemente für einen Dual-Mode-Betrieb ausgelegt sind.
Das Modem wird zunächst aus der Perspektive eines Senders unter Bezugnahme auf die 4A, 5A–C beschrieben und wird dann aus einer Empfänger-Perspektive heraus unter Bezugnahme auf die 4B und 6 beschrieben. Drei Komponenten, die sowohl dem Sender als auch dem Empfänger gemeinsam sind, schließen die BCN-Paket-Schnittstelle 20, einen Zeitsteuerblock 190 und einen Steuerblock 192 ein. Diese werden nachfolgend ausführlicher beschrieben.
Sender-Konstruktion
Es wird zunächst auf 4A Bezug genommen, die zeigt, dass auf der höchsten Ebene die Sender-Elemente die weiter oben erwähnte BCN-Paket-Schnittstelle 20, einen Sender-Datenverarbeitungsblock 170 und einen Sender-Signalverarbeitungsblock 172 einschließen. Weiterhin sind auch die üblichen Sende-RF-Verarbeitungsblöcke 30 und die Antennensektoren 32, die bei dem üblichen Sender nach 2A gezeigt und beschrieben wurden, ebenfalls erforderlich, doch sind diese in 4A aus Gründen der Vereinfachung der Zeichnung nicht gezeigt.
Die BCN-Paket-Schnittstelle 20 ergibt die physikalische Datenschnittstelle für das Modem zum Rest des BTS. Diese Schnittstelle wirkt in der gleichen Weise, wie eine übliche BCN-Paket-Schnittstelle. Diese Daten können von unterschiedlicher Art sein:
Basisband-Benutzerverkehr: dies kann entweder Sprache oder Daten sein, und der Verkehr wird über die Funkstrecke über einen Grund- oder Zusatzkanal übertragen;
Signalisierungsdaten, die über die Funkschnittstelle zu übertragen sind: Beispiele hiervon schließen Suchruf- und Synchronisationskanal-Mitteilungen ein; und/oder
OA&M-Signalisierung für die Konfiguration und Steuerung des Modems selbst: diese Daten werden nicht über die Funkschnittstelle übertragen.
Die BCN-Paket-Schnittstelle 20 führt eine Adressendecodierung, eine Datenformat-Umwandlung und eine Datenpufferung aus. Signale von der BCN-Schnittstelle werden dem Sender-Datenverarbeitungsblock 170 zugeführt.
Der Sender-Datenverarbeitungsblock 170 wandelt das auf der BCN-Paket-Schnittstelle empfangene Datenformat in ein „Roh"-Format um, das direkt innerhalb des Sendersignalverarbeitungsblockes 172 verwendet werden kann.
Der Sender-Signalverarbeitungsblock 172 führt die gesamte Bit-Manipulation niedriger Ebene an Rohdaten aus, die von dem Sender-Datenverarbeitungsblock 170 empfangen werden. Er umfasst eine Datenschnittstelle 174, eine programmierbare Codierer/Verschachteler-Bank 176, einen Modulator-Schalter 178, eine programmierbare Modulator-Bank 180, einen Sender-Summierer und Schalter 181 und einen Sender-Steuer- und Konfigurationsblock 182.
Die „Roh"-Daten von dem Sender-Datenverarbeitungsblock 170 werden über die Datenschnittstelle 174 der Codierer/Verschachteler-Bank 176 zugeführt. In der Codierer/Verschachteler-Bank 176 befinden sich eine Anzahl von parallelen Codierern/Verschachtelern, die irgendeinen der Kanäle mit Diensten versorgen können, der innerhalb der definierten Anruf- oder Verbindungs-Mischung unterstützt ist. Die Anzahl von parallelen Codierern/Verschachtelern in diesem Block bestimmt die maximale Anzahl der gleichzeitigen Anrufe oder Verbindungen, die unterstützt werden. Für den Zweck dieses Beispiels wird angenommen, dass es acht parallele Codierer/Verschachteler gibt.
Die Codierer/Verschachteler-Ausgänge (maximal acht) sind mit dem Modulator-Schalter 178 verbunden. Der Modulator-Schalter 178 enthält einen Schalter für jeden Codierer/Verschachteler, der jeden Codierer/Verschachteler-Ausgang mit einem oder mehreren Modulatoren innerhalb der Modulator-Bank 180 verbinden kann. Die Anzahl von Modulatoren, die verbunden werden können, ist ein Konstruktionsparameter, der die maximale Übergabe-Größe bestimmt. Für die Zwecke dieses Beispiels wird angenommen, dass der Modulator-Schalter 178 jeden Codierer/Verschachteler bis zu einem Maximum von sechs Modulatoren verbinden kann, wodurch sich eine 6-Weg-Übergabefähigkeit ergibt.
Die Modulator-Bank 180 enthält eine Vielzahl von einzeln konfigurierbaren parallelen Modulatoren. Die Anzahl der enthaltenen Modulatoren hat eine Auswirkung auf die Kapazität des Senders. Für die Zwecke dieses Beispiels wird angenommen, dass die Modulator-Bank 180 zwölf parallele Modulatoren enthält. Es sei bemerkt, dass die Bereitstellung von Diensten für eine weiche 6-Weg-Übergabe für acht Benutzer gleichzeitig 6 × 8 = 48 Modulatoren erfordern würde. Die Modulator-Bank 180 kann jedoch für typischere Bedingungen bemessen werden, bei denen die meisten Benutzer zu irgendeinem Zeitpunkt nicht an einer Übergabe beteiligt sind. Bei einer derartigen Konfiguration hat ein einzelner Benutzer keinen unbeschränkten Zugang an die sechs Modulatoren, die zur Durchführung einer weichen 6-Weg-Übergabe erforderlich sind. Die Anzahl der Modulatoren wird für irgendeine statistische Verteilung von weichen Übergaben zu einem Minimum gemacht.
Der Sender-Steuer- und Konfigurationsblock 182 teilt die Modulatoren innerhalb der Modulator-Bank 180 Benutzern „nach Bedarf" zu und konfiguriert jeden Codierer/Verschachteler und Modulator derart, dass sie als eine bestimmte Art eines Kanals der physikalischen Schicht wirken, wie dies durch den Steuerblock 192 befohlen wird, was weiter unten ausführlicher erläutert wird. Hierdurch wird die Hardware beträchtlich verringert; dies vergrößert jedoch die Wahrscheinlichkeit einer Übergabe-Blockierung aufgrund der fehlenden Verfügbarkeit von Modulatoren. 12 Modulatoren reichen aus, um normale Bedingungen mit einem vernachlässigbaren Anstieg der Übergabe-Blockierung mit Diensten zu versorgen.
Innerhalb jedes Modulators in der Modulator-Bank 180 werden die Prozesse der Walsh- und PN-Aufspreizung, der Signalleistungs-Einstellung und der Einfügung von Leistungssteuerbits ausgeführt. Die Konstruktion jedes Modulators in der Modulator-Bank 180 wird mit weiteren Einzelheiten nachfolgend anhand der 5C beschrieben.
Die von der Modulator-Bank 180 als Ausgangssignale abgegebenen Signale werden dem Sender-Summierer und dem Schalter 181 zugeführt, der jeden bestimmten Modulator-Ausgang auf eine bestimmte Antennen-Schnittstelle schaltet und alle modulierten Signale summiert, die für irgendeine bestimmte Antenne bestimmt sind. Zusätzlich führt der Sende-Summierer- und Schalterblock 181 eine verkettete Addition von Signalen von irgendeinem vorhergehenden Modem aus, das innerhalb der Kette vorhanden sein kann.
Das Modem führt vorzugsweise keine Basisband-Sender-Filterung aus. Der Ausgang von der Modem-Antennen-Schnittstelle weist die Chip-Rate auf. An diesem Punkt werden die Modem-Ausgänge dem im übrigen konventionellen (nicht gezeigten) RF-Verarbeitungsblock zugeführt, der verbessert wurde, um die Basisband-Filterung durchzuführen.
Anhand der 5A werden nunmehr die Einzelheiten eines einzelnen Codierers/Verschachtelers in der Codierer/Verschachteler-Bank 176 nach 4A beschrieben. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Funktionalität der 5A achtmal wiederholt. Der Codierer/Verschachteler besteht aus acht Blöcken, die in einer Folge miteinander verbunden sind und die jeweils einzeln konfigurierbar sind und die weiterhin einzeln umgehbar sind, wie dies erforderlich ist, um die Anforderungen eines vorgegebenen Codierens/Verschachtelers zu erfüllen. Der Block besteht aus Folgendem: „reservierte Bits hinzufügen" 220, „CRC hinzufügen" 222, „Codierer-Schlussteil hinzufügen" 224, „Faltungs-Codierer" 226, „Symbol-Wiederholung" 228, „Symbol-Löschung" 230, „Block-Verschachteler" 232 und „Lang-Code-Modulation" 234. Als Beispiel zeigen die Tabellen A1, A2, B1, B2, C1 und C2 nachfolgend, wie jeder der Blöcke nach 5A für jede Art eines Kanals der physikalischen Schicht konfiguriert werden muss. Die Tabellen A1 und A2 gelten für IS-95 3G-Verkehrskanal-Konfigurationen, und die Tabellen B1 und B2 gelten für IS-95-Verkehrskanal-Konfigurationen. Die Tabellen C1 und C2 zeigen die Konfiguration für die Pilot-, Synchnonisations- und Suchrufkanäle sowohl für IS-95 als auch für IS-95 3G. Die Blöcke schließen die Funktionen ein, die zur Realisierung von sowohl der IS-95- als auch der IS-95 3G-Codierer/Verschachteler-Funktionalität erforderlich sind.
Tabelle A1 IS-95 3G-Norm
Tabelle A2 IS-95 3G-Norm
Tabelle B1 IS-95-Norm
Tabelle B2 IS-95-Norm
Tabelle C1 IS-95 und IS-95 3G-Normen
Tabelle C2 IS-95 und IS-95-Normen
Als Beispiel zeigt 5B eine Codierer/Verschachteler-Konfiguration für einen Ratensatz 2-, volle Rate-, IS-95 3G-Verkehrskanal. In diesem Beispiel wurde der „reservierte Bits hinzufügen"-Block 220 so konfiguriert, dass er ein einzelnes Bit hinzufügt, der „CRC hinzufügen"-Block 222 wurde so konfiguriert, dass er eine 12-Bit-CRS berechnet und hinzufügt, der „Codierer-Schlussteil hinzufügen"-Block 224 wurde so konfiguriert, dass er einen 8-Bit-Codierer-Schlussteil hinzufügt, der „Faltungscodierer"-Block 226 wurde mit r = 1/2 und k = 9 konfiguriert, die „Symbol-Wiederholung" 222 und „Symbol löschen"-Blöcke 230 wurden umgangen, und zwar ebenso wie der Lang-Code-Modulation"-Block 234.
Anhand der 5C werden die Einzelheiten eines einzelnen Modulators in der Modulator-Bank 180 nach 4A beschrieben. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Funktionalität der 5C zwölfmal wiederholt.
Der Modulator nach 5C ist so ausgelegt, dass er sowohl in der IS-95- als auch in der IS-95 3G-Betriebsart arbeiten kann. Der Modulator wird zunächst so beschrieben, als ob er für IS-95 3G konfiguriert wäre, wobei in diesem Fall alle Komponenten der 5C aktiv sind. Ein ungerade/gerade-Teiler 250 nimmt jedes geradzahlige von dem Codierer/Verschachteler empfangene Symbol an und sendet es entlang eines ersten Pfades 252, und er nimmt jedes ungeradzahlige empfangene Symbol an und sendet es entlang eines zweiten Pfades 254. Die zwei Pfade 252, 254 enthalten jeweils Funktionalität, die so konfigurierbar ist, dass sie die Hälfte der Funktionalität eines QPSK- (4 Phasen-Umtast-) Modulator enthält. Zusätzlich schließt, wie dies weiter unten ausführlicher beschrieben wird, der Pfad 252 eine Funktionalität ein, die so konfigurierbar ist, dass sie als ein BPSK-Modulator wirkt. Beide Pfade schließen eine digitale Verstärkungsfunktion 258, einen PC-Punktierungsblock 250, gefolgt von einer Walsh-Funktion 256 und einem PN-Spreizungsblock 262 ein. Der PN-Spreizungsblock 262 schließt PNi- und PNq-Spreizelemente 270, 272 auf dem ersten Pfad und PNi- und PNq-Spreizelemente 274, 276 auf dem zweiten Pfad ein. Das PNi-gespreizte Signal von dem ersten Pfad wird in einem Addierer 278 mit dem PNq-gespreizten Signal von dem zweiten Pfad kombiniert, und in ähnlicher Weise wird das PNi-gespreizte Signal von dem zweiten Pfad in einem Addierer 280 mit dem PNq-gespreizten Signal von dem ersten Pfad kombiniert. Der Walsh-Codeblock 256, der Verstärkungsblock 258, der PC-Punktierungsblock 258 und der PN-Spreizungsblock 262 sind jeweils so konfigurierbar, dass sie in verschiedenen Eigenschaften wirken und vorzugsweise für jeden verschiedenen Kanal-Typ der physikalischen Schicht, der innerhalb von IS-95 3G vorgesehen ist.
Um in der IS-95-Betriebsart zu wirken, wird der ungerade/gerade-Teiler 250 als ein Durchgang konfiguriert, wobei in diesem Fall das Signal von dem Codierer lediglich an den ersten Pfad 252 weitergeleitet wird. In diesem Fall ist der erste Pfad 252 so konfiguriert, dass er die Funktionalität eines BPSK- (binären Phasenumtast-) Modulators enthält. Zusätzlich sind der PC-Punktierungsblock 260, der Walsh-Block 256, der Verstärkungsblock 258 und der PN-Spreizungsblock 262 alle so konfiguriert, dass sie als ein bestimmter physikalischer IS-95-Schicht-Kanaltyp wirken. In diesem Fall ist die Funktionalität innerhalb des Blockes 290 deaktiviert, und die Addierer 278, 280 empfangen lediglich einen einzigen aktiven Eingang und haben als solche keine Wirkung. Eine Version der 5C, in der die inaktiven oder umgangenen Komponenten nicht gezeigt sind, ist in 5D gezeigt, wobei dies die erforderliche Konfiguration für IS-95 ist.
Jede Kombination eines Modulators in der Modulator-Bank 180 nach 4AI und eines Codierers/Verschachtelers in der Codierer/Verschachteler-Bank 176 nach 4A ist so ausgelegt, dass sie konfigurierbar ist, um sich als vollständiger einzelner Kanal von mehreren unterschiedlichen Kanälen der physikalischen Schicht zu verhalten.
Empfängerkonstruktion
Gemäß 4B schließen die Komponenten der höchsten Ebene des BTS-Empfängers die weiter oben eingeführte BCN-Paket-Schnittstelle 20, einen Empfangsdaten-Verarbeitungsblock 350, eine Decodierer/Entschachteler-Bank 252, eine Demodulator-Bank 354, einen Suchblock 356 und einen Antennenschalter 358 ein. Weiterhin sind übliche angepasste Empfänger-Filter 104 mit dem Antennenschalter 358 und den RF-Empfangs-Verarbeitungsblöcken 80 verbunden, und Antennen 32, die bei dem üblichen Empfänger nach 3B gezeigt und beschrieben wurden, sind ebenfalls erforderlich, doch sind diese aus Gründen der Vereinfachung der Zeichnung in 4B nicht gezeigt. In 4B wurden Abkürzungen für eine kompaktere Darstellung verwendet. Diese Abkürzungen werden einmal in der Beschreibung in Klammern identifiziert, im übrigen jedoch nicht verwendet.
Die Demodulator-Bank 354 umfasst eine Vielzahl von Fingern 362, 364, die mit irgendeinem der Antennen-Eingänge durch die passende Konfiguration des Antennenschalters 358 verbindbar sind. Für die Zwecke unseres Beispiels wird angenommen, dass 24 Finger vorhanden sind; ein Mittelwert von drei pro Kanal. Die Signale können in einem Pufferblock 365 gepuffert werden. Jeder Finger hat einen Ausgang, der mit einem Bewertungs- und Schalterblock 366 verbunden ist, der einen oder mehrere Finger-Ausgänge an jeden einer Vielzahl von Summierern 368 lenkt. Die Ausgänge der Summierer 368 werden einem Signallenkungsblock 369 zugeführt, der den Ausgang der Demodulator-Bank 354 erzeugt. Ein Demodulator-Steuer- und Konfigurationsblock (DCC) 367 steuert die Finger 362, 364, den Bewertungs- und Schalterblock 166 und die Summierer 368 unter Befehlen von dem Steuerblock 192, wie dies weiter unten ausführlicher erläutert wird.
Der Suchblock 356 umfasst eine Vielzahl von De-Korrelatoren (DEC) 370, die über Puffer 360 mit irgendeinem der Antennen-Eingänge über die passende Konfiguration des Antennenschalters 158 verbindbar sind. Die De-Korrelatoren 370 sind mit einem „integriere Ergebnisse"-Block (INT. RESULTS) 172 und einem „wähle Maximum"-Block (SEL. MAX) 374 verbunden. Der Suchblock 356 wird mit einem Such-Steuer- und Konfigurationsblock (SCC) 376 konfiguriert. Die Funktionalität der Sucheinrichtung wird weiter unten ausführlicher anhand der 6 beschrieben.
Auf dem Steuerblock 192 läuft ein Finger-Zuordnungs-Algorithmus 378 und ein Sucheinrichtungs-Steueralgorithmus 379 ab, um die Sucheinrichtung 356 zu steuern und zu bestimmen, welche Finger welchen Eingängen über den Such-Steuer- und Konfigurationsblock 376 bzw. den Demodulator-Steuer- und Konfigurationsblock 367 zuzuordnen sind.
Die Sucheinrichtung 356 betrachtet einen Teil eines gesamten zu durchsuchenden Zeitfensters und führt eine Suche an diesem Teil aus, um Suchergebnisse zu gewinnen. Die Sucheinrichtung 356 weiß, welche Verbindungen oder Anrufe gerade ablaufen und sucht speziell nach Mehrfachpfaden für diese Verbindungen. Die Ergebnisse werden kompiliert („integriere Ergebnisse-Block" 372), worauf eine beste Abschätzung der Mehrfachpfad- und/oder Zugangsversuche ausgewählt wird. Diese Auswahl wird von dem „wähle Maximum"-Block 374 abgewickelt. Die Sucheinrichtung erzeugt eine Liste von Mehrfachpfaden für jede Verbindung und kann weiterhin die Feldstärken der Mehrfachpfade einschließen. Der Finger-Zuordnungs-Algorithmus 378 teilt dann die Finger den von der Sucheinrichtung identifizierten Mehrfachpfaden zu. Wie dies erfolgt, ist eine Auslegungserwägung. Sie kann verschiedenen Zwangsbedingungen unterworfen werden, wie z. B. dass immer zumindest zwei Finger pro aktiver Verbindung zugeordnet werden. Während in üblichen Konstruktionen vier Finger dauernd pro Verbindung zugeteilt werden, kann es bei dieser Auslegung beispielsweise 24 Finger geben, die dynamisch acht Verbindungen zuzuordnen sind, das heißt ein Mittelwert von drei Fingern pro Verbindung. Verbindungen sind einer Blockierung ausgesetzt, wenn es keine verfügbaren Finger gibt. Jeder Finger-Zuordnungs-Algorithmus sollte diese Möglichkeit zu einem Minimum machen oder beseitigen.
Jeder Finger 362, 364 umfasst drei Demodulatoren (DEM) 384, 386, 388, einen phasenstarren Verzögerungs-Algorithmus (DLL ALGORITHM) 396 und einen phasenstarren Verzögerungs-Steuerblock (DLLC) 394. Die drei Demodulatoren 384, 386, 388 sind so konfiguriert, dass sie verzögerte Versionen der gleichen Eingangsdaten verarbeiten (die Demodulatoren werden als früh, gleichzeitig und spät bezeichnet). Typischerweise wird eine Verzögerung von einem halben Chip zwischen den Demodulatoren 384, 386, 388 verwendet. An dem Eingang an jeden Demodulator werden die Signale auf 8fc interpoliert und um einen Betrag verzögert, der für diesen Demodulator passend ist. Wie dies weiter unten ausführlicher beschrieben wird, kann jeder Demodulator entweder eine IS-95- oder IS-95 3G-Schmalband-De-Korrelation ausführen. Die Ausgänge der frühen und späten Demodulatoren werden dann in dem phasenstarren Verzögerungs-Algorithmus 396 verarbeitet. Ein phasenstarrer Verzögerungs-Ausgang wird für die Verzögerungseinstellung der Demodulatoren verwendet, um eine Zeitsteuerung der Ankunfts-Verfolgung der Mehrfachpfad-Signale auszuführen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines einzigen Demodulators zur Verwendung in einem Finger 362, 364 nach 4 ist in Form eines Blockschaltbildes in 6A gezeigt, das die Funktionalität einschließt, die es dem Demodulator ermöglicht, entweder eine IS-95- oder eine IS-95 3G-Demodulation durchzuführen. Die Blöcke, die beiden Normen gemeinsam sind, sind die Abtastproben-Schnittstelle (Puffer) 365, die PN-Entspreizeinrichtung 400 (kurzer und langer Code, wie erforderlich), der PN-Generator 402, die Demodulator-Steuerung 404 und ein Signal-Lenkungsblock 406. Für IS-95 sind die Blöcke in der gestrichelten Umrandung 408 aktiviert, wobei diese Integrations-, 410, FHT- (schnelle Hadamard-Transformation) 412 und Metrik-Berechnungsblöcke 414 einschließen. Für IS-95 3G werden die Blöcke in der gestrichelten Umrandung 418 aktiviert, wobei diese eine Trägerphasen-Rückgewinnung 418 und eine Integration 420 sind. Der PN-Generatorblock 402 erzeugt PN-Codes sowohl für die IS-95- als auch die IS-95 3G-Funktionen in dem Block. Der PN-Entspreizungsblock 400 führt eine Kurz- und Lang-Code-PN-Entspreizung sowohl für IS-95- als auch für IS-95 3G-Funktionen in dem Block aus. Der Trägerphasen-Rückgewinnungsblock 418 gewinnt die Trägerphase für eine kohärente Detektion des 3G-Kanals zurück. Der 3G-Integrationsblock 420 integriert über mehrere Chip-Perioden, um einen Schätzwert des Rückwärtsstrecken-Pilotsignals zu erhalten. Der Integrations- (IS-95-Block) 410 führt eine Integration zur Rückgewinnung der Walsh-Symbole aus. Der FAT-Block 412 bestimmt, welches Walsh-Symbol von der Mobilstation ausgesandt wurde. Der Metrik-Berechnungsblock 414 berechnet die weichen Metriken, die dem Decodierer zugeführt werden. Der Demodulator-Steuerblock 404 steuert und konfiguriert den Demodulatorblock. Der Demodulator ist entweder für eine der IS-95- oder 3G-Betriebsweisen konfiguriert, jedoch nicht für beide gleichzeitig.
Gemäß 4B werden Finger- und Sucheinrichtungs-Ressourcen einem bestimmten Benutzer auf einer „nach Bedarf"-Basis von dem Finger-Zuordnungs-Algorithmus 378 und dem Sucheinrichtungs-Steueralgorithmus 379 zugeteilt. In den meisten Fällen werden lediglich zwei Finger pro Benutzer zugeteilt. Es stehen jedoch zusätzliche Finger für zusätzliche Mehrfachpfade zur Verfügung, wenn dies erforderlich ist. Es gibt acht parallele Summierer 368, so dass das Modem entsprechend ein Maximum von acht Rake-Empfängern unterstützen kann. Zusätzliche Signalverarbeitungs-Algorithmen (ASPA) und Betriebsleistungs-Abschätz-Algorithmen (PEA) werden von den Blöcken 382, 380 ausgeführt. Es gibt zwei Ausgänge von den Fingern, nämlich Daten- und Kanal-Metriken. Die Daten gehen an die Summierer 368, und die Kanal-Metriken werden dem Finger-Zuordnungs-Algorithmus 378, dem Betriebsleistungs-Abschätz-Algorithmus 380 und dem zusätzlichen Signalverarbeitungs-Algorithmus 382 zugeführt. Der Haupt-Datenpfad verläuft durch den zusätzlichen Signalverarbeitungsblock 382; die anderen Blöcke werden für Steuerungs- und OA&M-Zwecke verwendet. Die zusätzlichen Signalverarbeitungs-Algorithmen umfassen die Integration, die nichtlineare Bewertung und die Quantisierung der Daten. Nachdem diese Prozesse ausgeführt wurden, wird das Signal der Decodierer/Entschachteler-Bank 352 zugeführt. Jeder dieser Blöcke kann irgendeinen der Rückwärtsstrecken-Kanäle, die weiter oben definiert wurden, mit bis zu acht parallelen Verarbeitungspfaden versorgen. Weiterhin weist der zusätzliche Signalverarbeitungs-Algorithmus 382 einen Ausgang auf, der mit einem Vorwärtsstrecken-Leistungssteuerblock 381 verbunden ist, der in üblicher Weise arbeitet und einen Ausgang aufweist, der an dem Sender-Steuer- und Konfigurationsblock 182 nach 4A zurückgespeist wird.
Die Decodierer/Entschachteler-Bank 352 führt die Entschachtelung und Viterbi-Decodierung an jedem der Kanäle durch. Die Funktionalität für jeden Kanal kann so konfiguriert werden, dass sie die verschiedenen Kanäle der physikalischen Schicht unterstützt. Die Blöcke jedes der Decodierer/Entschachteler in der Bank 352 bestehen aus der Umkehrung der in 5A gezeigten Blöcke, die in einer Rückwärts-Reihenfolge miteinander verbunden sind. Im Einzelnen umfasst jeder Decodierer/Entschachteler einen Lang-Code-Demodulationsblock, einen Block-Entschachtelungsblock, einen Symbol-Integrationsblock, einen Faltungs- Decodiererblock, einen Block zur Entfernung des Codierer-Schlussteils, einen Block zum Entfernen der CRC, und einen Block zum Entfernen reservierter Bits. Jeder dieser Blöcke wird so konfiguriert, dass er mit der Konfiguration des Vorwärtsstrecken-Kanals zusammenpasst. Der Decodierer/Entschachteler wird zusammen mit einem entsprechenden Codierer/Verschachteler zugeteilt und konfiguriert. Die Ausgänge der Blöcke 352 werden einem Ratenfeststellungs-Algorithmus 383 zugeführt.
Der Decodierer/Entschachteler-Ausgang wird dann dazu verwendet, die Datenrate zu bestimmen, mit der das Endgerät sendet (in dem Ratenfeststellungs-Algorithmus 383). Der Ausgang des Ratenfeststellungs-Algorithmus 383 (dies sind die tatsächlich demodulierten Daten mit der richtigen Rate) werden dem Empfangs-Datenverarbeitungsblock 350 zugeführt. Der Empfangs-Datenverarbeitungsblock 150 formatiert die Daten so, dass sie mit der BCM-Paket-Schnittstelle 20 vereinbar sind. Die resultierenden Daten werden dann in physikalische BCM-Pakete zur Aussendung über das BTS-Grundnetz umgewandelt.
Der Betriebsleistungs-Abschätzblock 380 berechnet Eb/No, SER, FER, usw. Diese Daten werden intern innerhalb des Modems für Steuerzwecke verwendet (wie dies weiter oben beschrieben wurde), sie können jedoch auch extern für Betriebsleistungs-Überwachungszwecke verfügbar gemacht werden.
Der Finger-Zuordnungs-Algorithmus 378 bestimmt aus den Suchergebnissen und den Finger-Eb/No-Daten, ob irgendein Finger zugeteilt, neu zugeteilt oder nicht mehr zugeteilt werden sollte. Ein Algorithmus, der sehr eng mit dem Finger-Zuordnungs-Algorithmus identifiziert wird, ist der Sucheinrichtungs-Steueralgorithmus 379. Dieser Algorithmus bestimmt, in welchem Signalraum die Sucheinrichtung 356 zu irgendeiner bestimmten Zeit arbeiten sollte.
Die Finger 362, 364 werden zur Demodulation von Daten zugeteilt, die auf bestimmten individuellen Mehrfachpfaden empfangen werden. Die Synchronisation der Finger wird auf zwei Ebenen durchgeführt. Eine anfängliche Zuordnung wird von der Kombination des Ausganges der Sucheinrichtung 356 und des Finger-Zuteilungs-Algorithmus 378 ausgeführt, der auf dem Steuerblock 192 abläuft. Die Sucheinrichtung 356, die effektiv eine Bank von De-Korrelatoren ist, führt die Funktion der Identifikation neuer Mehrfachpfade aus, und der Finger-Zuordnungs-Algorithmus 378 bestimmt, ob die neuen Pfade zur Demodulation verwendet werden sollten. Eine Feineinstellung wird in jedem Finger durch die phasenstarre Verzögerungsanordnung 394, 396 ausgeführt. Die Ausgänge aller Finger 362, 364, die einem bestimmten Benutzer zugeteilt wurden, werden dann in optimaler Weise in dem Bewertungs- und Schalterblock 366 und den Summierern 368 kombiniert, und nach der Kombination werden die Signale decodiert und entschachtelt. Ein Rückwärtsstrecken-Kanal kann einem oder mehreren der folgenden Arten von Kanälen der physikalischen Schicht zugeteilt werden: Zugangskanal, Rückwärtsstrecken-Pilotkanal, Steuerkanal, IS-95-Grundkanal, IS-95 3G-Zusatzkanal, um Beispiele zu nennen. Die genauen ausgeführten Signalverarbeitungsfunktionen ändern sich in Abhängigkeit davon, welcher physikalische Kanal betrachtet wird. Decodierte Daten werden dann formatiert und an die T1/E1-Schnittstelle gelenkt.
Der Empfänger realisiert Signalverarbeitungs-Algorithmen der hohen Ebene, die die De-Korrelations-Ratenfeststellung, die Vorwärtsstrecken-Leistungssteuerung, die System-Betriebsleistungs-Analyse Eb/No usw. und Modem-gelenkte, schnelle weiche Übergabe einschließen.
Der Empfänger führt dynamische Ressourcen-Zuteilungs-Algorithmen aus, die die Finger-Zuordnung, die Sucheinrichtungs-Steuerung und die Ressourcenverwaltung niedriger Ebene einschließen. Diese Algorithmen führen in effizienter Weise eine Ablaufsteuerung und Zuteilung der Schlüssel-Modem-Ressourcen zu neuen Verbindungen und bereits bestehenden aus.
Empfänger-Signalfluss
Die Betriebsweise der Empfängerkonstruktion nach 4B wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Darstellung der Verarbeitung nach 6B beschrieben. Zu Anfang werden die Signale von den Antennen empfangen und einer RF-Verarbeitung und einer angepassten Filterung unterworfen, wodurch CDMA-Basisband-Datensignale erzeugt werden, die an den zwölf Antennen-Schnittstellen empfangen werden. Die Daten umfassen I- und Q-Pfade, die mit einer Rate von 2fc mit vier Bits pro Abtastprobe abgetastet werden. Der Antennenempfang, die Empfangs-RF-Verarbeitung und die angepasste Filterung sind in 6B nicht gezeigt, weil diese konventionell sind. Der Antennenschalter 358 schaltet die Daten von einer bestimmten Antennen-Schnittstelle auf einen oder mehrere spezielle Finger 362, 364.
Gleichzeitig werden die Abtastproben dem Sucheinrichtungs-Pufferspeicher 360 und danach einem der Dekorrelatoren 370 zugeführt. Die Dekorrelator-Ausgänge werden integriert, und die Ausgänge, die einen festgelegten Schwellenwert überschreiten, werden ausgewählt (372, 374). Die Ergebnisse werden dem Finger-Zuordnungs-Algorithmus 378 zugeführt, der steuert, welche Finger mit welchen Antennen-Eingängen über den Schalter 358 verbunden werden. Die Finger-Ausgänge werden zur Abschätzung des Signal-SNR und zur Berechnung der Wertigkeiten (300) verwendet, die dann mit den Finger-Ausgängen unter Verwendung von Multiplizierern 306 multipliziert werden. Diese bewerteten Werte werden einem Schwellenwert in Schwellenwert-Blöcken 308 unterworfen, deren Kombinations-Schwellenwerte als eine Funktion der abgeschätzten SNR-Werte unter Wertigkeiten eingestellt sind. Der Schalter 310 schaltet die der Schwellenwertbildung unterworfenen Werte zu einem geeigneten Summierer 368. Die summierten Ausgänge werden in einem passenden Kanal der Decodierer/Entschachteler-Bank 352 entschachtelt und decodiert und der BCN-Paket-Schnittstelle 20 zur Übertragung über das BCN-Paket-Netzwerk zugeführt. Wahlweise können die Schritte „setze Kombinations-Schwellenwerte" (302) und „steuere Finger-Kombinations-Konfiguration" (304) ausgeführt werden.
Andere Modem-Funktionen als Signalpfad-Funktionen
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Signalverarbeitungsfunktionen führt das Modem auch viele Steuer- und Zeitsteuerungs-bezogene Funktionen aus. Um diese Funktionen zusätzlich zu Komponenten, die für den Sender und Empfänger spezifisch sind, auszuführen, schließt die Modem-Architektur nach 4 den Steuerblock 192, der alle Ressourcen innerhalb des Modems verwaltet und außerdem die Datenübertragung ausführt, und den Zeitsteuerblock 190 ein, der Zeitsteuer- und Synchronisationssignale für alle Komponenten innerhalb des Modems liefert. Die in diesen Blöcken ausgeführten Funktionen können in die folgenden Kategorien eingruppiert werden:
Anrufverarbeitung: dies betrifft den Aufbau und Abbau von Verbindungen. Sie umfasst die Konfiguration der Modem-Ressourcen, um extern erzeugte Verbindungsanforderungen mit Diensten zu versorgen. Um dies zu tun, muss die Steuerung Kenntnisse über die Verbindungs-Anforderungseinzelheiten und den derzeitigen Modem-Status haben.
Interne Datenübertragung: dieser Gesichtspunkt betrifft die Lenkung der zu verarbeitenden Daten innerhalb des Modems zwischen den Funktionsblöcken.
Dynamische Modem-Ressourcen-Verwaltung: eine dynamische Ressourcen-Steuerung ist erforderlich, um Ressourcen, wie Finger, Modulatoren, Sucheinrichtungen, usw. Benutzern zuzuteilen, wie dies erforderlich ist. Dies erfordert eine Kenntnis sowohl des Modem- als auch des Signalumgebungs-Status. Dies wird weiter unten ausführlicher erläutert.
Statische Modem-Ressourcen-Verwaltung: dieser Gesichtspunkt schließt die Fehlerverwaltung, die Betriebsverhalten-Verwaltung, die Testverwaltung und Status-Berichte ein.
Zeitsteuer-Erzeugung: dies betrifft die Erzeugung aller erforderlichen Zeitsteuersignale innerhalb des Modems.
Diese Funktionen werden mit dem Steuerblock 192 und dem Zeitsteuerblock 190 ausgeführt. Innerhalb des Funktionsdiagramms sind aus Gründen der Einfachheit keine Verbindungen zu diesen Blöcken gezeigt. In einer praktischen Ausgestaltung sind jedoch die Steuer- und Zeitsteuerblöcke 192, 190 mit den meisten Funktionselementen verbunden. Im Allgemeinen neigen die Funktionen der Steuer- und Zeitsteuererzeugung dazu, eng auf die spezielle Realisierung bezogen zu sein.
Dynamische Ressourcen-Verwaltunq
Die dynamische Ressourcen-Verwaltung wird zur Zuordnung der Modem-Ressourcen zu Kanälen der physikalischen Schicht in der erforderlichen Weise auf Anforderung des Steuerblockes 192 verwendet. Sie erfolgt sowohl auf der Vorwärts-Verbindungsstrecke (Sender) als auch der Rückwärts-Verbindungsstrecke (Empfänger).
Der Hauptgrund für die Realisierung einer dynamischen Ressourcen-Verwaltung besteht in einer effizienten Zuteilung der begrenzten Modem-Ressourcen zu neuen Verbindungen und bestehenden Verbindungen.
Die dynamischen Ressourcen-Verwaltungs-Algorithmen laufen auf dem Steuerblock 192 für den Sender und den Empfänger so ab, wie dies in den folgenden Absätzen beschrieben wird.
Dynamische Sender-Ressourcen-Zuteilung
Die vier Sender-Blöcke, die von dem dynamischen Ressourcen-Zuteilungs-Algorithmus gesteuert werden, sind der Summierer und der Schalter 181, die Modulatoren in der Modulator-Bank 180, der Modulator-Schalter 178, die Codierer/Verschachteler-Bank 176 und die Datenschnittstelle 174. Der Sende-Summierer und Schalter 181 summiert Modulator-Ausgänge und lenkt die Summe an die festgelegte Antenne. Die Modulatoren führen die Kurz-Code-, Lang-Code- und Walsh-Code-Spreizung des Signals aus. Der Modulator-Schalter lenkt die Ausgänge der Codierer/Verschachteler an die passenden Modulatoren es kann mehr als ein Modulator mit einem einzigen Codierer/Verschachteler verbunden werden. Dies ermöglicht eine weiche N-Weg-Übergabe durch Verbinden von N Modulatoren mit einem einzigen Codierer/Verschachteler. Die Codierer/Verschachteler führen die Faltungscodierung und Blockverschachtelung des Datenstroms des Benutzers aus. Schließlich lenkt dann die Datenschnittstelle die ankommenden Datenpakete an den passenden Codierer/Verschachteler.
Der gesamte Sender-Signalverarbeitungsblock 72 wird durch den Steuerblock 192 bei jedem 20 ms-CDMA-Verkehrsrahmen konfiguriert. Die Betriebsweise dieses Blockes läuft wie folgt ab:

1. Der Steuerblock 192 sendet die Konfiguration für den nächsten Verkehrsrahmen an den Sender-Steuer- und Konfigurationsblock 182. Der laufende Verkehrsrahmen wird unter Verwendung der Konfiguration verarbeitet, die von dem Steuerblock während des letzten Verkehrsrahmens gesandt wurde. Der Steuerblock bestimmt die erforderliche Sender-Konfiguration durch Überwachen der ankommenden Verkehrsdaten. Der Steuerblock 192 kennt den vorhergehenden Zustand und wird von einer externen Steuerung über neue aufzubauende Verbindungen informiert. Sie konfiguriert die Hardware, um die laufenden Verbindungen zu unterhalten, neue Verbindungen aufzunehmen und Änderungen an den derzeitigen Verbindungen zu berücksichtigen.
2. Während der laufende Rahmen verarbeitet wird, lädt der Steuerblock 192 die Daten des nächsten Rahmens in den Sender.
3. Bei Empfang des Rahmenbildungs-Impulses schaltet der Sendersteuerungs- und Konfigurationsblock 182 die Datenschnittstelle 174, die Codierer/Verschachteler-Bank 176, den Modulator-Schalter 178, die Modulator-Bank 180 und den Sender-Summierer und Schalter 181 auf die neue Konfiguration und beginnt mit der Aussendung der neuen Rahmendaten.
4. Der Prozess wird für jeden Rahmen wiederholt.

Der Steuerblock 182 bestimmt, wie die Modem-Ressourcen zu konfigurieren sind, um die Anforderungen des ankommenden Verkehrs für den nächsten Verkehrsrahmen zu erfüllen. Diese Ressourcen-Zuteilung wird in Verbindung mit der BTS-Ressourcen-Verwaltung ausgearbeitet, um die Ressourcen-Anforderung des gesamten BTS zu erfüllen. Das BTS fordert keine Modem-Ressourcen an, die nicht in dem nächsten Verkehrsrahmen zur Verfügung stehen. Es gibt einen Verbindungs-Zulassungs-Algorithmus auf der BTS-Ebene, der weiß, ob die zur Unterstützung einer Verbindung erforderlichen Ressourcen auf der Modem-Ebene verfügbar sind. Mit diesen Algorithmen arbeitet das Modem niemals in einem Verbindungs-Blockierungszustand, weil das BTS die Verbindungs-Zulassung an das Modem verwaltet.
In einem Szenarium mit weicher Übergabe ist der Sender so konfiguriert, dass mehr als ein Modulator einem einzigen Codierer/Verschachteler zugeordnet ist. Bevor eine Verbindung in eine weiche Übergabe eintritt, wird die Modulator-Ressource angefordert, und das BTS bestimmt, ob irgendwelche Modulatoren auf dem Sender verfügbar sind, die die Verbindung unterstützen. Wenn Modulatoren verfügbar sind, teilt das BTS die erforderlichen Modulatoren der Verbindung zu und weist den Steuerblock 192 an, den Sender für eine weiche Übergabe in dem nächsten Rahmen zu konfigurieren. Wenn keine Modulatoren verfügbar sind, wird der Verbindung nicht erlaubt, in die weiche Übergabe einzutreten. Die Anzahl der Modulatoren in dem Sender ist so ausgelegt, dass die Wahrscheinlichkeit der Blockierung einer Verbindung gegen einen Eintritt in eine weiche Übergabe zu einem Minimum gemacht wird. Das Verhältnis der Modulatoren zu den Codierern/Verschachtelern, das erforderlich ist, um eine N-Weg-Übergabe für alle Benutzer gleichzeitig zu unterstützen, würde gleich N sein. Statistisch befinden sich jedoch nicht alle Benutzer gleichzeitig in einer Übergabe. Wenn beispielsweise eine 2-Weg-Übergabe unterstützt werden soll, so befinden sich möglicherweise nur maximal 50% der Benutzer in einer Übergabe, wobei in diesem Fall ein Verhältnis von 1,5 verwendet werden könnte, was der Wert ist, der in dem vorstehend beschriebenen Beispiel verwendet wird. Dies bedeutet nicht, dass dieser Sender nicht mehr als eine 2-Weg-Übergabe unterstützen kann. Er kann 3-Weg-, 4-Weg- oder mehr Übergaben unterstützen, vorausgesetzt, dass nicht die maximal erwartete Anzahl von Codierer/Verschachteler-Anrufen die weiche Übergabe gleichzeitig anfordert. In der Praxis befindet sich nur eine Teilmenge der Verbindungen oder Anrufe zu irgendeiner Zeit in einem weichen Übergabezustand.
Dynamische Empfänger-Ressourcen-Zuteilung
Auf der Empfängerseite sind die Demodulator-Bank 354 und die Decodierer/Entschachteler-Bank 352 die primären Ressourcen, die dynamisch Verbindungen zugeteilt werden. Sie werden beide für Verbindungen durch den Steuerblock 192 konfiguriert, doch sind die Anforderungen für die Konfiguration von denen verschieden, die von dem Sender verwendet werden.
Die Decodierer/Entschachteler-Bank 352 enthält die gleiche Anzahl von Signalpfaden wie die Codierer/Verschachteler-Bank 176 in dem Sender. Die Dimensionierung ist für diese Verarbeitungsblöcke ausgeglichen. Weil in unserem Beispiel der Sender acht Verbindungen mit acht Codierern/Verschachtelern unterstützen kann, sollte der Empfänger acht Entschachteler/Decodierer enthalten. Wenn ein Codierer/Verschachteler in dem Sender zugeteilt wird, wird ein entsprechender Entschachteler/Decodierer in dem Empfänger zugeteilt.
Die Demodulator-Finger 362, 364 werden von dem Finger-Zuordnungs-Algorithmus 378 zugeteilt, der auf dem Steuerblock 192 abläuft. Dieser Algorithmus verwendet die Ergebnisse des Sucheinrichtungs-Blockes 356 als Eingänge, um festzustellen, welche Mehrfachpfad-Komponenten verfolgt und durch die Demodulator-Finger 362, 364 demoduliert werden sollten. Der Prozess ist nicht mit dem Sender ausgerichtet. Finger werden in der erforderlichen Weise zugeordnet, wie dies durch den Finger-Zuordnungs-Algorithmus 378 bestimmt wird.
Der Empfänger spielt keine Rolle bei der Verbindungs- oder Anruf-Zulassung. Lediglich die in dem Sender verfügbaren Ressourcen bestimmen, ob eine Verbindung an das Modem zugelassen werden kann. Der Empfänger ist derart dimensioniert, dass er die maximale Anzahl von Verbindungen unterstützen kann, die von dem Sender angenommen werden.
Einsparungen aufgrund der Anzahl werden in dem Empfänger dadurch erzielt, dass Demodulator-Finger über mehrere Verbindungen hinweg gemeinsam genutzt werden. Für eine typische Verbindung ändert sich die Anzahl der erforderlichen Finger, wenn sich die Kanalbedingungen ändern, und die Kanalbedingungen sind für jede Verbindung unterschiedlich. Wenn ein Benutzer mehrere Finger benötigt, so kann ein anderer Benutzer lediglich einen oder zwei Finger benötigen. Etwas später ändern sich die Anforderungen, und der Benutzer, der vorher mehrere Finger benötigte, benötigt nur noch wenige Finger, während der Benutzer, der vorher nur wenige Finger benötigte, dann mehrere Finger erfordern kann. Durch die gemeinsame Nutzung von Fingern für mehrere Benutzer ist es möglich, eine Demodulator-Bank mit einer geringeren Anzahl von Fingern zu verwenden, als bei einer Demodulator-Bank, die einen ausschließlich hierfür bestimmten oder dedizierten Demodulator für jeden Benutzer einschließt.
Verwendete Ausdrücke
BCM – Basisstations-Kommunikations-Netzwerk. Das Paket-Netzwerk innerhalb des BTS und der BSC, das Basisband-Daten überträgt.
BTS – Basisstations-Sendeempfänger-Teilsystem. Die CDMA-Netzwerkkomponente, die die BCM-Pakete auf und von dem CDMA-Funkschnittstellen-Standard umwandelt.
CDMA – Codemultiplex-Vielfachzugriff. Ein Mehrfach-Zugriffsschema für eine Funkschnittstelle, bei der Benutzer voneinander durch unterschiedliche Codes unterschieden werden. Alle Benutzer verwenden die gleiche Frequenz und den gleichen Zeitraum gemeinsam.
IS-95 – Die derzeitige CDMA-Norm.
IS-95 3G – Der zukünftig entwickelte CDMA-Standard, der Hochgeschwindigkeits-Datendienste über die Funkschnittstelle unterstützen wird.
Vielfältige Modifikationen und Abänderungen der vorliegenden Erfindung sind im Hinblick auf die vorstehenden Lehren möglich. Es sollte daher verständlich sein, dass innerhalb des Schutzumfanges der beigefügten Ansprüche die Erfindung in anderer Weise in der Praxis verwendet werden kann, als sie speziell hier beschrieben wurde.

Claims

CDMA-Sondersignal-Verarbeitungsvorrichtung (172), mit: einer Codierer/Verschachteler-Bank (176), die eine Vielzahl von Codierern/Verschachtelern aufweist, die jeweils einen Eingang und einen Ausgang aufweisen; einer Modulatorbank (180), die eine Vielzahl von Modulatoren umfasst, die jeweils einen Eingang und einen Ausgang haben; einem Modulator-Schalter (178) zum Verbinden irgendeines Codierer/Verschachteler-Ausganges mit irgendeinem oder mehreren Modulator-Eingängen; einer Vielzahl von Summierern (181), die jeweils eine jeweilige Vielzahl von Eingängen und einen Ausgang aufweisen; und einem Ausgangsschalter (181) zum Verbinden irgendwelcher Modulator-Ausgänge mit irgendeinem Summierer-Eingang.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem jeder Codierer/Verschachteler (176) dynamisch konfigurierbar ist, um Signale zu verarbeiten, die einer von mehreren unterschiedlichen Normen folgen, und weiterhin eine Datenschnittstelle (174) zum Verbinden eines Dateneinganges mit einem jeweiligen Eingang eines der Codierer/Verschachteler umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, die weiterhin einen Steuerblock (192) umfasst, der zur Umkonfiguration der gesamten Vorrichtung einmal pro Rahmen ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der jeder Modulator dynamisch konfigurierbar ist, um Signale zu verarbeiten, die einer von mehreren Normen folgen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der jeder Modulator Folgendes umfasst: einen ersten Modulatorpfad (252), der BPSK-Modulationsfunktionen und Funktionen für eine erste Hälfte eines QPSK-Modulators enthält; einen zweiten Modulatorpfad (254), der Funktionen für eine zweite Hälfte eines QPSK-Modulators enthält; Eingangs-Pfadlenkungsschaltungen (250), die zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand schaltbar sind, und die in dem ersten Zustand zum Lenken vollständiger empfangener Bitströme an den ersten Modulatorpfad (252) ausgebildet sind, so dass bewirkt wird, dass der konfigurierbare Modulator in einer BPSK-Betriebsart arbeitet, während sie in dem zweiten Zustand zum Lenken der empfangenen Bitströme an den ersten Pfad und an den zweiten Pfad ausgebildet sind, wodurch bewirkt wird, dass der konfigurierbare Modulator in einer QPSK-Betriebsart arbeitet.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Eingangs-Pfadlenkungsschaltungen (250) in dem zweiten Zustand so ausgebildet sind, dass sie jedes ungeradzahlige Bit an den zweiten Pfad lenken und jedes geradzahlige Bit an den ersten Pfad lenken.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der: der Modulator in seinem ersten Zustand Walsh- (256), Verstärkungs- (258) und PNi- und PNq-Spreizfunktionen (270, 272) einschließt, die auf dem ersten Pfad arbeiten, um I- und Q-Ausgänge zu erzeugen; der Modulator in seinem zweiten Zustand Walsh-, Verstärkungs- und Leistungs-Regelfunktionen in jedem der ersten und zweiten Pfade einschließt, und PNi- und PNq-Spreizfunktionen (270, 272, 274, 276) einschließt, die eine PNi-Spreizung auf jedem der ersten und zweiten Pfade und eine PNq-Spreizung auf jedem der ersten und zweiten Pfade ausführen, sowie Kombinierer (278, 280), die einen PNi-gespreizten Ausgang des ersten Pfades mit einem PNq-gespreizten Ausgang des zweiten Pfades kombinieren, und die einen PNi-gespreizten Ausgang des zweiten Pfades mit einem PNq-gespreizten Ausgang des ersten Pfades kombinieren.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei dem jeder konfigurierbare Codierer/Verschachteler Folgendes umfasst: einen Block (220) zum Hinzufügen reservierter Bits; einen Block (222) zum Hinzufügen einer CRC (zyklischen Blockprüfung); einen Block (224) zum Hinzufügen eines Codierer-Endteils; einen Faltungs-Codierblock (226); einen Symbol-Wiederholungsblock (228); einen Symbol-Löschblock (230); einen Block-Verschachtelungsblock (232); einen Langcode-Modulationsblock (234); wobei jeder Block des Codierers/Verschachtelers einzeln konfigurierbar und umgehbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei dem jeder Block in jedem Codierer/Verschachteler (176) getrennt konfigurierbar und umgehbar ist, so dass er als ein Codierer/Verschachteler für irgendeinen physikalischen IS-95-Kanal-Schicht-Typ und als ein Codierer/Verschachteler für einen physikalischen Kanal-Schicht-Typ wirkt, wie er in den Tabellen A1 und A2 definiert ist: Tabelle A1
Tabelle A2
worin RS1 und RS2 den Ratensatz 1 bzw. den Ratensatz 2 anzeigen.
CDMA-Empfänger-Vorrichtung mit: einer Vielzahl von Fingern (362, 364), die jeweils einen Eingang und einen Ausgang aufweisen; einem Schalter (358) zum Schalten jedes einer Vielzahl von Empfangs-Eingängen zu irgendeinem oder mehreren Finger-Eingängen; einer Vielzahl von Summierern (368), die jeweils eine jeweilige Vielzahl von Eingängen und einen Ausgang aufweisen; einer Bewertungs- und Schwellenwertschaltung (366), die mit den Ausgängen der Finger verbunden ist und Schwellenwert-Ausgänge aufweist, die mit einem Ausgangsschalter (310) verbunden sind, der irgendeinen Schwellenwert-Ausgang mit irgendeinem Summierer-Eingang verbindet.
Vorrichtung nach Anspruch 10, die weiterhin Folgendes umfasst: eine Decodierer/Entschachteler-Bank (352) mit einer Vielzahl von Decodierern/Entschachtelern, die jeweils einen Eingang und einen Ausgang aufweisen; einen Signal-Router (369) zum Verbinden irgendeines Summierer-Ausganges mit irgendeinem Decodierer/Entschachteler-Eingang.
Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der jeder Decodierer/Entschachteler (352) dynamisch konfigurierbar ist, um entsprechend einer einer Vielzahl von verschiedenen Normen zu wirken.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der jeder Finger (362, 364) dynamisch konfigurierbar ist, um entsprechend irgendeiner einer Vielzahl von verschiedenen Normen zu wirken.
Vorrichtung nach Anspruch 10, die weiterhin einen Steuerblock (192) umfasst, der zur Umkonfiguration der gesamten Vorrichtung einmal pro Rahmen ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der jeder Finger drei Demodulatoren (384, 386, 388) umfasst, die in einer verzögerungsstarren Schleife (362) miteinander verbunden sind, wobei jeder Demodulator Folgendes umfasst: eine Vielzahl von konfigurierbaren Funktionsblöcken (400, 406), die jeweils so konfigurierbar sind, dass sie für zumindest zwei unterschiedliche Normen wirken; für jede dieser Normen, eine jeweilige Vielzahl von Funktionsblöcken (408, 416), die dauernd so konfiguriert sind, dass sie für die Norm wirken; Schalteinrichtungen (404) zum Schalten des Demodulators zwischen unterschiedlichen Normen durch Konfigurieren jedes konfigurierbaren Blockes auf diese Norm, durch Einschalten jedes dauerhaft konfigurierten Blockes für diese Norm, und durch Ausschalten jedes dauerhaft konfigurierten Blockes für irgendeine andere Norm.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der: die konfigurierbaren Funktionsblöcke einen PN-Entspreizungsblock (404) und einen Signal-Pfadlenkungsblock (406) umfassen; wobei die dauerhaft konfigurierten Blöcke Folgendes umfassen: a) einen ersten Kanal (408), der zum Empfang eines Ausganges des PN-Entspreizungsblockes (400) anschaltbar ist und Demodulationsfunktionen für eine erste Norm umfasst; b) einen zweiten Kanal (416), der ebenfalls zum Empfang des Ausganges des PN-Entspreizungsblockes (400) verbindbar ist und Demodulationsfunktionen für einen zweiten Typ umfasst; wobei die ersten und zweiten Kanäle jeweils Ausgänge aufweisen, die mit dem Signal-Pfadlenkungsblock (406) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der der erste Kanal Integrations- (410), schnelle Hadamard-Transformations- (412) und Metrik-Berechnungsblöcke (414) umfasst, und der zweite Kanal Trägerphasen-Rückgewinnungs- (418) und Integrationsblöcke (420) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 11, bei jeder Decodierer/Entschachteler Folgendes umfasst: einen Langcode-Demodulationsblock; einen Block-Entschachtelerblock; einen Symbol-Integrationsblock; einen Faltungs-Decodiererblock; einen Block zum Entfernen des Codierer-Endes; einen Block zum Entfernen und Prüfen der CRC; und einen Block zum Entfernen reservierter Bits, wobei jeder Block des Decodierers/Entschachtelers einzeln konfigurierbar oder umgehbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der jeder Block jedes Decodierers/ Entschachtelers (352) einzeln konfigurierbar oder umgehbar ist, um als ein Decodierer/Entschachteler für irgendeinen physikalischen IS-95-Kanal-Schicht-Typ und als ein Decodierer/Entschachteler für irgendeinen physikalischen Kanal-Schicht-Typ zu wirken, der aus den folgenden Tabellen ausgewählt ist: Tabelle A1 IS-95 3G-Norm
Tabelle A2 IS-95 3G-Norm
worin RS1 und RS2 den Ratensatz 1 bzw. den Ratensatz 2 anzeigen.