DE69936112T2

DE69936112T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzielung von Datenraten-Varietät in orthogonalen Spreizband-Nachrichtenübertragungssystemen

Info

Publication number: DE69936112T2
Application number: DE69936112T
Authority: DE
Inventors: Michael James Holmdel Gans; Laurence Eugene Hoboken Mailaender; Yu Shuan Freehold Yeh
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1999-02-16
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2019-02-17
Also published as: US6366588B1; CN1123993C; CN1233890A; EP0939508A2; CA2260522A1; AU1836599A; CA2260522C; KR19990072969A; DE69936112D1; BR9917172A; KR100805643B1; JPH11298444A; EP0939508B1; JP3884184B2; EP0939508A3

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft zellulare und sonstige Kommunikationssysteme und insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zum Erzielen zusätzlicher Datenraten in Kommunikationssystemen mit Vielfachzugriff im Codemultiplex (CDMA – code division multiple access).
Hintergrund der Erfindung
Wenn sich mehrere Benutzer ein Übertragungsmedium teilen, ist irgendeine Form von Multiplexen erforderlich, um auseinandertrennbare Benutzer-Teilkanäle bereitzustellen. Es stehen viele Multiplexverfahren zur Verfügung, die gleichzeitig Informationssignale in der verfügbaren Bandbreite übertragen und dabei noch die Güte und Verständlichkeit aufrechterhalten, die für eine gegebene Anwendung erforderlich sind. CDMA-Verfahren (code division multiple access – Vielfachzugriff im Codemultiplex) übertragen beispielsweise mehrfache Informationssignale auf dem gleichen Kanal und differenzieren jeden Benutzer-Teilkanal durch Codieren desselben mit einem einmaligen Spreizcode.
CDMA-Verfahren sind in vielen digitalen Funkkommunikationssystemen eingesetzt worden, damit eine große Anzahl von Systembenutzern miteinander kommunizieren können. Gegenwärtige CDMA-Netze wurden dafür ausgelegt, nur Sprachverkehr zu führen und weisen begrenzte Datenratenveränderlichkeit auf. CDMA-Netze müssen sich jedoch entwickeln, um eine Vielzahl von Multimediaanwendungen aufzunehmen, die jeweils möglicherweise unterschiedliche Datenraten aufweisen.
So wird erforderlich sein, daß CDMA-Netze den verschiedenen Multimediaanwendungen zugeordnete Informationen mit verschiedenen Datenraten führen entsprechend den Erfordernissen verschiedener von Kunden verlangter Funkdienste.
Viele Kommunikationssysteme mit Vielfachzugriff im Codemultiplex (CDMA – code division multiple access) entsprechen dem von der TIA (Telecommunication Industry Association) angenommenen Standard IS-95. Unter dem Standard IS-95 wird von einem Kommunikationssystem Gleichkanalstörung im wesentlichen beseitigt und das Verhältnis Bitenegie zu Rauschleistungsdichte Eb/No auf der Abwärtsstrecke von einer Basisstation oder einem Zellenstandort zu einer Mobilempfängereinheit durch Modulieren der Informationssignale mit Walsh-Orthogonalfunktionsfolgen verbessert. Zum Erzeugen entsprechender orthogonaler Informationssignale erfordern diese CDMA-Systeme, daß die Informationssignale auf der Abwärtsstrecke synchronisiert übertragen werden. Eine ausführlichere Besprechung des Standards IS-95 ist in "Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System", TIA-Doc.-Nr. TIA/EIA/IS-95 (1993) bereitgestellt.
Gegenwärtige Implementierungen des Standards IS-95 erlauben jedoch nur eine begrenzte Anzahl von Datenraten. Insbesondere ist von der Telecommunication Industry Association neulich ein neuer Standard IS-95B zum Erhöhen der mit CDMA-Netzen erreichbaren Datenraten angenommen worden. Der Standard IS-95B erlaubt jedoch nur Datenraten, die ganzzahlige oder Zweierpotenz-Mehrfache der Grund-CDMA-Rate sind. Während solche Verfahren die Datenratenerfordernisse vieler Fehleranwendungen erfüllen, könnte die Nützlichkeit von CDMA-Netzen bedeutsam erweitert werden, wenn weitere Datenratenveränderlichkeit erreicht werden könnte.
In EP-A-0 814 581 ist ein CDMA-Kommunikationsverfahren offenbart, das in der Lage ist, für einen Mehrratenbenutzer eine Übertragung hoher Güte unter Verwendung einer Spreizfolge bereitzustellen, die aus Folgen ausgewählt ist, die aus in hierarchischer Baumstruktur angeordneten Mehrschichtfolgen besteht. Eine höhere Folge und ihre invertierte Folge sind in ihren niedrigeren Folgen enthalten und eine Folge von einer höheren Ebene wird ausgewählt, um Daten einer höheren Rate zu übertragen: die Folge wird zum Übertragen von Daten benutzt, deren Spitzenrate das Doppelte der Spitzenrate der übertragenen Daten beträgt unter Verwendung einer Menge ihrer niedrigeren Folgen und des Vierfachen der übertragenen Daten unter Verwendung der anderen Menge von Folgen.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Verfahren und Einrichtungen zum Übertragen und Empfangen gemäß der Erfindung entsprechend den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Im allgemeinen ist ein CDMA-Kommunikationssystem offenbart, das beinahe kontinuierliche Datenraten bis zu einer Höchstrate bietet. Das offenbarte CDMA-Kommunikationssystem steigert die Datenratenveränderlichkeit ohne Störung der Orthogonalität zwischen Benutzern. Eine erhöhte Anzahl von Datenraten wird durch Zeitmultiplexen der mit herkömmlichen CDMA-Systemen erreichbaren Datenraten zur Bereitstellung zusätzlicher Datenraten für verschiedene Multimediaanwendungen erreicht.
Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung kann ein Benutzer, wenn ihm eine bestimmte Orthogonalcodefolge wie beispielsweise eine Walsh-Folge zugewiesen wird, die eine nominelle Datenrate R und höhere Datenraten nR erlaubt, zusätzliche gewünschte Datenraten durch Zeitmultiplexen der bestimmten Orthogonalcodemenge erhalten. Auf diese Weise werden gewünschte Datenraten für Anwendungen bereitgestellt, die Bitraten erfordern, die kein ganzzahliges Mehrfaches der durch herkömmliche "Fat pipe"-Verfahren bereitgestellten Raten sind.
In einer beispielhaften Implementierung mit 16 Dimensionen kann jede beliebige Rate bis zu einer Rate von 4R erreicht werden, wenn einer Informationsquelle eine bestimmte Codequadrupel wie beispielsweise die Codequadrupel (w_k, w_k+4, w_k+8, W_k+12) (k = 0, 1, 2, 3) zugewiesen wird. Die Raten R, 2R, 4R und 16R können durch Zuweisen anderer zutreffender Coderaten zu der Informationsquelle auf herkömmliche Weise erreicht werden. Entsprechend einem Merkmal der Erfindung wird jede gewünschte Rate bis zu 4R durch Zeitmultiplexen der Codes w_k, w 2 / k und w 4 / k erzielt. Das Symbol w n / k bezeichnet das erste n-te des Spaltspektrumcodes w_k (n = 2 bezeichnet daher die erste Hälfte der Folge). So kann der Benutzer jede beliebige Datenrate erreichen, die eine rationale Skalenfaktorkombination der Raten R und 4R ist.
Der Sender der vorliegenden Erfindung bewirkt eine Ratenumwandlung zum Anpassen des entsprechenden Codeworts an die entsprechende Datenrate durch Einsetzen von Puffern und Neutakten der Daten mit Zeitmultiplexen der orthogonalen Walsh-Codes entsprechend den verfügbaren niedrigeren und höheren Raten. Die Ratenwandlung muß mit der Auswahl des orthogonalen Walsh-Codes (entsprechend den niedrigeren und höheren Raten) synchronisiert sein. Beispielsweise würde eine eine Datenrate zwischen 2R und 4R wie beispielsweise 2,3R erfordernde Anwendung Multiplexen der 2R- und 4R-Walsh-Codes (w 2 / k und w 4 / k) erfordern, um die gewünschte 2,3R-Rate zu erzielen. Wenn die 2,3R-Anwendung der bestimmten Codequadrupel (w₁, w₅, w₉, w₁₃) zugewiesen wurde, wird die Folge w 2 / 1 zum Erzielen einer Rate von 2R und die Folge w 4 / 1 zum Erzielen einer Rate von 4R benutzt, mit entsprechendem Ausgleich zum Erreichen einer Gesamtrate 2,3R und die Codes w₅, w₉, w₁₃ sind von der Verwendung ausgeschlossen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockschaltbild eines herkömmlichen CDMA-Senders, der Benutzerströme (oder Teilkanäle) in einer einzigen Datenrate bereitstellt;
2 ist eine Tabelle einer beispielhaften Menge von orthogonalen Spreizspektrumcodes w₀ bis w₁₅;
3 ist ein Blockschaltbild eines herkömmlichen CDMA-Senders, der mindestens ein Informationssignal mit einem ganzzahligen Mehrfachen der Datenrate der 1 bereitstellt;
4 ist ein Blockschaltbild eines herkömmlichen CDMA-Senders, der mindestens ein Informationssignal mit dem Doppelten der Datenrate der 1 bereitstellt;
5 ist ein Blockschaltbild eines herkömmlichen CDMA-Senders, der mindestens ein Informationssignal mit dem Vierfachen der Datenrate der 1 überträgt;
6 ist ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Teilkanals eines CDMA-Senders, der Datenratenveränderlichkeit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet;
7 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des Ratenwandlers der 6; und
8 ist ein Blockschaltbild eines CDMA-Empfängers, der Datenratenveränderlichkeit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet.
Ausführliche Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum Modulieren eines Kommunikationssignals in einer CDMA-Umgebung (code division multiple access – Vielfachzugriff im Codemultiplex) unter Verwendung von orthogonalen Spreizspektrumcodes. Wie weiter unten in Verbindung mit 1 bis 3 besprochen, erlauben herkömmliche CDMA-Spreizspektrummodulationsverfahren mit orthogonalen Codes nur Datenraten, die ganzzahlige oder Zweierpotenz-Mehrfache der Chiprate sind. Durch die vorliegende Erfindung werden herkömmliche CDMA-Spreizspektrummodulationsverfahren durch Zeitmultiplexen der mit herkömmlichen CDMA-Systemen erreichbaren Datenraten zur Bereitstellung zusätzlicher Datenraten für verschiedene Multimediaanwendungen verbessert. In einer bevorzugten Ausführungsform werden kontinuierliche Datenraten bereitgestellt.
Wie schon angedeutet, ist es oft wünschenswert, eine Anzahl von auf der gleichen Trägerfrequenz übertragenen Informationssignalen mit einmaligen orthogonalen Spreizspektrumcodes zu differenzieren. Dies wird typischerweise durch Codieren jedes zu übertragenden Bits mit einem vordefinierten Codewort oder Muster erreicht, das aus n "Chips" oder "Signalelementen" besteht. Bei standardmäßiger Antipodencodierung kann das vordefinierte Codewort zur Darstellung eines Binärwertes "0" benutzt werden und der Kehrwert des vordefinierten Codewortes kann zur Darstellung eines Binärwertes "1" benutzt werden.
Es ist eine Anzahl von aus einer Anzahl von aufeinanderfolgenden positiven und negativen Signalelementen bestehenden orthogonalen Spreizspektrumcodes wie beispielsweise Walsh-Codes entdeckt worden, die einmalige Eigenschaften aufweisen, die die Erkennung der übertragenen Informationen optimieren. Unter dem Standard IS-95 für CDMA-Netze erlauben beispielsweise 64 verschiedene Walsh-Codeworte w₀ bis w₆₃ jeweils aus 64 Chips bestehend die Übertragung von 64 verschiedenen Informationssignalen auf der gleichen Trägerfrequenz. Da eine Anzahl von Kanälen beispielsweise die Pilot-, synchron- und Funkrufkanäle für Verwaltung reserviert sind, werden typischerweise Benutzerinformationen durch weniger als die verfügbaren 64 Kanäle übertragen.
In der hier besprochenen beispielhaften Ausführungsform erlauben 16 verschiedene Walsh-Codeworte w₀ bis w₁₅ jeweils aus 16 Chips bestehend die Übertragung von bis zu 16 unterschiedlichen Informationssignalen d₀ bis d₁₅ auf der gleichen Trägerfrequenz. Wie in der 1 dargestellt, werden zur Übertragung von Daten auf dem Abwärtsteil eines herkömmlichen CDMA-Systems von einer oder mehreren Informationsquellen wie beispielsweise Quellen 101-116 zu einer Mehrzahl von Endbenutzern, wie beispielsweise Endbenutzern 181-196 von einem Sender 100 jeder von 16 Datenströmen d₀ bis d₁₅ zur Übertragung unter Verwendung eines von 16 unterschiedlichen Walsh-Codeworten w₀ bis w₁₅ codiert. Die beispielhaften Walsh-Codeworte w₀ bis w₁₅ sind in 2 dargestellt. Die codierten Signale werden dann vor ihrer Übertragung über ein Übertragungsmedium 130 kombiniert und auf herkömmliche Weise moduliert. Das Übertragungsmedium 130 kann als herkömmliches oder Funkkommunikationsnetz verkörpert sein. Der Modulator kann beispielsweise ein Modulationsverfahren einsetzen, das das Codewort mit einer sinusförmigen Trägerwelle multipliziert, um die Signalfrequenz aufwärts zur (nichtgezeigten) Trägerfrequenz zu verschieben. Auf diese Weise kann das ursprüngliche Signalspektrum in ein durch die FCC (Federal Communications Commission) oder eine sonstige Regelungskörperschaft zugeteiltes Frequenzband umgesetzt werden.
Bei Empfang des übertragenen Signals durch den Empfänger 150 wird die Frequenz des Empfangssignals typischerweise zuerst durch einen Demodulator abwärts in das Basisband verschoben (nicht dargestellt), womit das Signal in seine Ursprungsform vor der Modulation zurückgebracht wird. Danach durchläuft das Empfangssignal eine Reihe von Filtern, wie beispielsweise Filter 161-176, die jeweils an die Eigenschaften des entsprechenden Codeworts w₀ bis w₁₅ angepaßt sind. Es ist zu beachten, daß der Empfänger 150 wie in 1 dargestellt, allen 16 Endbenutzern 181 bis 196 zugeordnet sein kann. Es ist jedoch typischer, daß jeder Endbenutzer, wie beispielsweise der Endbenutzer 181 seinen eigenen Empfänger 150 aufweist. Eine ausführlichere Besprechung eines CDMA-Kommunikationssystems des Standes der Technik ist aus US-Patent 4,901,307 ersichtlich.
Für den in 1 gezeigten Sender 100 überträgt jede der Informationsquellen 101-116 mit einer gleichförmigen Rate R und die Symboldauer ist gleich der Walsh-Codedauer. Zusätzliche Datenratenveränderlichkeit kann in der in 1 gezeigten Implementierung durch Zuweisen mehrerer orthogonaler Spreizspektrumcodes wie beispielsweise Walsh-Codes zu der gleichen hochratigen Informationsquelle wie beispielsweise der Quelle 101 erreicht werden. Um beispielsweise eine Übertragungsrate wie beispielsweise 3R für eine einzige Quelle 101 zu erreichen, können der Informationsquelle 101 drei Walsh-Codeworte (Teilkanäle) zugewiesen werden. So besteht die Menge erreichbarer Datenraten aus ganzzahligen Mehrfachen der Nenndatenrate R. Wie in 3 dargestellt, wird die Mehrcodequelle 101 zusätzliches Puffern typischerweise in der Form eines Serien-Parallelwandlers 310 erfordern. Es ist zu beachten, daß der in 3 gezeigte Sender 100' beliebige der den Codeworten w₀ bis w₁₅ zugeordneten 16 Teilkanäle kombinieren kann, um die Datenrate für eine einzige Informationsquelle 101 auf maximal 16R zu erhöhen.
Bei einem zweiten wohlbekannten Verfahren zum Steigern der Übertragungsrate in einem CDMA-Netz (code division multiple access), das gewöhnlich als "Fat pipe" – Verfahren (dickes Rohr) bezeichnet wird, wird die Menge der beispielhaften, in 2 gezeigten Walsh-codes "punkturiert". Wie unten besprochen, werden mit dem "Fat pipe" -Verfahren Datenraten erzielt, die Zweierpotenz-Mehrfache der Chiprate sind, ohne Pufferung des Mehrratenbenutzers zu erfordern. Anders gesagt betragen die erreichbaren Datenraten R, 2R, 4R, 8R und 16R (für die in 2 gezeigten beispielhaften 16dimensionalen Walsh-Codes). Dem mit der 2R-Rate übertragenden Doppel ratenbenutzer werden bestimmte Codepaare wie beispielsweise die Codepaare (w₀, w₈) oder (w₁, w₉) zugewiesen. Jeder Doppelratenbenutzer wird jedoch Daten mit nur der ersten Hälfte eines der zugewiesenen orthogonalen Spreizspektrumcodes codieren. Das Symbol w 2 / k bezeichnet die erste Hälfte des in 2 gezeigten Spreizspektrumcodes w_k. Nach der Darstellung in 4 wird daher für das der Informationsquelle 410 zugewiesene Spreizspektrumcodepaar (w₁, w₉) w 2 / 1 zum Codieren von Daten mit einer Rate von 2R benutzt und w₉ ist von der Verwendung durch alle Informationsquellen ausgeschlossen. Es ist zu beachten, daß für jedes Paar
beträgt und die zweite Hälfte des Spreizspektrumcodes w_k+8 die entgegengesetzte Polarität des Spreizspektrumcodes w_k aufweist.
Gleicherweise werden jedem mit einer Rate 4R übertragenden Vierfachratenbenutzer bestimmte Codequadrupel wie beispielsweise die Codequadrupel (w₀, w₄, w₈, w₁₂) oder (w₁, w₅, w₉, w₁₃) zugewiesen. So wird wie in 5 dargestellt, für die einer Informationsquelle 510 zugewiesene Spreizspektrumcodequadrupel (w₀, w₄, w₈, w₁₂) w₀ zum Codieren von Daten benutzt und w₄, w₈ und w₁₂ sind von der Verwendung durch alle Informationsquellen ausgeschlossen. Auf ähnliche Weise wird für die einer Informationsquelle 520 zugewiesene Spreizspektrumcodequadrupel (w₁, w₅, w₉, w₁₃) w₁ zum Codieren von Daten benutzt und w₅, w₉ und w₁₃ sind von der Verwendung durch alle Informationsquellen ausgeschlossen. Das Symbol w 4 / k bezeichnet das erste Viertel des in 2 gezeigten Spreizspektrumcodes w_k. Es ist zu beachten, daß für jede Codequadrupel (w_k, w_k+4, w_k+8, w_k+12), w_k + 4 / 12 = w_k + 4 / 8 = w_k + 4 / 4 = w_k ⁴ und die letzten drei Viertel jedes Spreizspektrumcodes w_k+4, w_k+8, w_k+12 die gleiche oder entgegengesetzte Polarität des Spreizspektrumcodes w_k aufweisen. Es ist weiterhin zu beachten, daß das "Fat pipe"-Verfahren keine Pufferung der hochratigen Benutzer erfordert, die Codes nicht summiert sind und das Spitze-Mittelwert-Verhältnis des Signals nicht erhöht wird.
Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung werden zusätzliche Datenraten erzielt und dabei wird die oben für herkömmliche CDMA-Sender (code division multiple access) besprochene orthogonale Signalstruktur aufrechterhalten. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Benutzer, wenn ihm eine bestimmte Codemenge, die eine maximale Datenrate nR erlaubt, auf die oben beschriebene Weise zugewiesen wird, zusätzliche gewünschte Datenraten bis zur Höchstrate nR durch Zeitmultiplexen der bestimmten Codemenge erhalten. Zum Erzielen einer nichtganzzahligen Rate wie beispielsweise einer Rate von 2,3R mit herkömmlichen Systemen würden jedoch herkömmliche Verfahren die Zufügung von Leerdaten wie beispielsweise nur Nullen, zu dem übertragenen Strom erfordern, um die dargebotene Rate der nächstgrößten verfügbaren "Fat pipe"-Rate, wie beispielsweise 4R hochzubringen. So werden durch die vorliegende Erfindung gewünschte Bitraten für Anwendungen bereitgestellt, die eine Bitrate aufweisen, die kein ganzzahliges Mehrfaches der durch das oben besprochene "Fat pipe" – Verfahren bereitgestellten Raten ist.
Wenn beispielsweise eine bestimmte Codequadrupel (w_k, w_k+4, w_k+8, w_k+12) (k = 0, 1, 2, 3) einer Informationsquelle 610 zugewiesen wird, kann jede beliebige Rate bis zu einer Rate von 4R erzielt werden. Während der Benutzer eine Grundrate von R auf die oben in Verbindung mit 1 beschriebene Weise durch Einsetzen des Spreizspektrumcodes w₀, eine "Fat pipe"-Rate von 2R auf die oben in Verbindung mit 4 beschriebene Weise durch Einsetzen des Spreizspektrumcodes w 2 / 0 oder eine "Fat pipe"-Rate von 4R auf die oben in Verbindung mit 5 beschriebene Weise durch Einsetzen des Spreizspektrumcodes w 4 / 0 in der vorliegenden Erfindung erreichen kann, kann der Benutzer gewünschte nied rigere Raten durch Zeitmultiplexen der Codes w₀, w 2 / 0 und w 4 / 0 erzielen, um Raten zwischen R und 4R zu erzielen. Anders gesagt kann der Benutzer jede beliebige Datenrate erzielen, die eine rationale Skalenfaktorkombination der Raten R und 4R ist.
Nach der Darstellung in 6 bewirkt der Sender 600 der vorliegenden Erfindung eine Ratenumwandlung durch Einsetzen von Pufferung und Neutakten der Daten mit Zeitmultiplexen der orthogonalen Walsh-Codes entsprechend den verfügbaren niedrigeren und höheren Raten. Wie weiter unten besprochen muß die Ratenumwandlung mit der Auswahl des orthogonalen Walsh-Codes (entsprechend den niedrigeren und höheren Raten) synchronisiert sein. Beispielsweise würde die beispielhafte 2,3R-Anwendung das Multiplexen der 2R- und 4R-Walsh-Codes zum Erzielen der gewünschten 2,3R-Rate erfordern. Wenn der 2,3R-Anwendung die bestimmte Codequadrupel (w₁, w₅, w₉, w₁₃) zugewiesen wurde, wird die Folge w 4 / 1 zum Erreichen einer Rate von 4R benutzt und die Codes w₅, w₉, w₁₃ sind von der Verwendung ausgeschlossen.
Wenn daher der hochratige Dienst angefordert wird, entweder durch das mobile Endgerät (Endbenutzer) oder die Basisstation (Informationsquelle), wird vorzugsweise der Synchronkanal (oder ein sonstiger Verwaltungskanal) zum Koordinieren des Funkdienstes benutzt. Die Ursprungsinstanz wird eine Nachricht senden, die die Rate entweder anfordert oder bestätigt wie auch die gewünschten bestimmten Codes. Wenn beispielsweise das mobile Endgerät einen Kanal mit einer 2,3R-Rate anfordert, wird die Basisstation die Anforderung gewähren oder verweigern und die zugewiesenen Folgen, sofern verfügbar, liefern. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Basisstation dem mobilen Endgerät die zugewiesenen Folgen wie auch die Datenmenge, die mit jeder der unteren und oberen Raten übertragen werden sollte, zuführen. So kann das Synchronkanalprotokoll aus einer Nachricht mit einer Benutzerkennung (die bei spielsweise das mobile Endgerät anzeigt), einer Folgenummer (die den zu benutzenden bestimmten Walsh-Code w₀ bis w₁₅ anzeigt), die Anzahl von Wiederholungen N_L und N_U und die Ratenexponenten R_L und R_U für die niedrigeren bzw. oberen Raten (wie beispielsweise 2R, 4R oder 8R) bestehen. So weist das mobile Endgerät von der Folgenummer und der oberen Rate R_U her, welche anderen Folgen auszuschließen sind.
Die Anzahl von Wiederholungen N_L und N_U ist die Anzahl von mit jeder der niedrigeren bzw. oberen Raten zu übertragenden Symbolen. Die Anzahl von Wiederholungen wird durch folgende Gleichung bestimmt:
wobei R_final die zu erreichende gewünschte Rate ist und R die Nenndatenrate darstellt. Um daher eine gewünschte Rate von 2,3R, R_L = 2 und R_H = 4 zu erreichen, ist eine Lösung N_L = 17 und N_U = 6. Bei einem Verfahren zum Bestimmen dieser Lösung wird erkannt, daß 2,3 als ein Verhältnis der Ganzzahlen 23 und 10 geschrieben werden kann. Schreiben von R_final als dieses Verhältnis und Verwenden der obigen Gleichung führt zu einem System linearer Gleichungen. 4NL + 4NU = 23n 2NL + NU = 10n,wobei n eine willkürliche Ganzzahl ist. Diese Gleichungen können wiederholt für n = 1, 2, 3, ... gelöst werden, bis eine Lösung gefunden wird, für die sowohl N_L als auch N_U Ganzzahlen sind.
Wie in 6 dargestellt, enthält der Sender 600 der vorliegenden Erfindung daher einen Ratenwandler 620 und einen Taktgeber 630 zum Puffern bzw. Neutakten der von einer hochratigen Quelle 610 empfangenen Daten. Der Ratenwandler 620 muß mit der Auswahl des (den unteren und oberen Raten entsprechenden) orthogonalen Walsh-Codes w L / k und w U / k durch einen Schalter 640 synchronisiert werden. Die Ausgabe des Ratenwandlers 620 weist zwei verschiedene Bitdauern auf und die Walsh-Codes w L / k und w U / k werden dementsprechend zum Multiplizieren der Daten durch einen Multiplizierer 650 benutzt. So ist die Informationsquelle an die bestehenden Fat-pipe-Raten angepaßt worden.
7 zeigt eine Implementierung des Ratenwandlers 620. So enthält der Ratenwandler 620 zwei Puffer 710 und 720. Der erste Puffer 710 füllt sich mit Daten mit einer konstanten Rate an und der zweite Puffer 720 wird für jedes (N_L + N_U) Bit durch einen asymmetrischen Multiplexer 730 ausgelöst. So werden für das oben besprochene Beispiel von 2,3R 17 Bit (N_L) mit einer Rate von 2R (R_L) aus dem Puffer 720 ausgelesen und die letzten sechs Bit (N_U) werden mit einer Rate von 4R (R_U) aus dem Puffer 720 ausgelesen. So ist der Takt am Eingang des Puffers 710 symmetrisch (gleich beabstandet), während der Takt am Ausgang des asymmetrischen Puffers 720 asymmetrisch ist. Durch den Takt 630 werden der Puffer 720, der asymmetrische Multiplexer 730 und die Auswahl des Walsh-Codes durch den Schalter 640 für den Multiplizierer 650 gesteuert.
8 zeigt eine Implementierung eines Empfängers 800 entsprechend der vorliegenden Erfindung. Der Empfänger 800 enthält einen Multiplizierer 810, der die empfangenen Daten selektiv mit dem durch einen Schalter 820 ausgewählten entsprechenden Walsh-Code multipliziert, einen Integrations-, Lösch-, Erkennungsblock 830 zum Bestimmen der empfangenen Bitpolaritäten, einen Ratenwandler 840 und einen Taktgeber 850. Der Ratenwandler 840 arbeitet auf ähnliche Weise wie der oben in Verbindung mit 6 und 7 besprochene Ratenwandler 620. Die Auswahl der Walsh-Wellenform mit unterer Rate oder oberer Rate am Multiplizierer 810 ist an den Integrator 830 an den Eingangstakt des Ratenwandlers 840 angebunden. Im Empfänger 800 ist der Eingangstakt des Ratenwandlers 840 asymmetrisch, während der Ausgangstakt symmetrisch ist.
Es versteht sich, daß die hier gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen und Variationen nur beispielhaft für die Grundsätze der vorliegenden Erfindung sind und daß vom Fachmann verschiedene Abänderungen implementiert werden können.

Claims

Verfahren zum Übertragen von Spreizspektrumsignalen (130) in einem Kommunikationssystem, mit folgenden Schritten: Codieren eines Datensignals (101, 102, 103, 116) mit einer ersten und einer zweiten Orthogonalfunktionsfolge (w_k ^L, w_k ^U) zum Bilden eines kombinierten Spreizsignals, wobei die erste Orthogonalfunktion (w_k ^L) ein erstes Spreizsignal mit einer ersten Datenrate erzeugt und die zweite Orthogonalfunktion (w_k ^U) ein zweites Spreizsignal mit einer zweiten Datenrate erzeugt, die sich von der ersten Datenrate unterscheidet, wobei die erste Datenrate und die zweite Datenrate größer als null sind; und Kombinieren des ersten und zweiten Spreizsignals zum Erzeugen eines kombinierten Spreizsignals (130) mit einer Datenrate zwischen der ersten und zweiten Datenrate.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Kombinierens weiterhin den Schritt des Umwandelns der Rate (620) des Datensignals in die erste und zweite Datenrate umfaßt.
Spreizspektrumkommunikationssystem zum Übertragen eines Datensignals (101, 102, 103, 116) mit folgendem: einem Orthogonalfunktionscodierer (620, 630, 640), der das Datensignal (101, 102, 103, 116) mit mindestens einer ersten und einer zweiten Orthogonalfunktionsfolge (w_k ^L, w_k ^U) kombiniert, um ein kombiniertes Spreizsignal zu bilden, wobei die erste Orthogonalfunktion (w_k ^L) ein erstes Spreizsignal mit einer ersten Datenrate erzeugt und die zweite Orthogonalfunktion (w_k ^U) ein zweites Spreizsignal mit einer zweiten Datenrate erzeugt, die sich von der ersten Datenrate unterscheidet, wobei die erste Datenrate und die zweite Datenrate größer als null sind; und Mittel (650) zum Kombinieren des ersten und zweiten Spreizsignals zum Erzeugen des kombinierten Spreizsignals mit einer Datenrate zwischen der ersten und der zweiten Datenrate.
Kommunikationssystem nach Anspruch 3, wobei der Orthogonalfunktionscodierer die Rate (620) des Datensignals in die erste und zweite Datenrate umwandelt.
Kommunikationssystem nach Anspruch 4, wobei der Orthogonalfunktionscodierer einen Ratenwandler (620) zum Puffern und Neutakten des Datensignals und Zeitmultiplexen (640) der ersten und zweiten Orthogonalfunktionsfolge entsprechend der ersten und zweiten Datenrate umfaßt.
Kommunikationssystem nach Anspruch 3, weiterhin mit Mitteln zum Übertragen (600) mit dem kombinierten Spreizsignal einer Anzeige der ersten und zweiten Orthogonalfunktionsfolge, der ersten und zweiten Datenrate und der mit jeder der ersten und zweiten Datenrate übertragenen Datenmenge.
Verfahren zum Empfangen eines Spreizspektrumsignals mit einer Übertragungsrate in einem Kommunikationssystem, mit folgendem: Decodieren des empfangenen Spreizspektrumsignals mit mindestens einer ersten und einer zweiten Orthogonalfunktionsfolge (w_k ^L, w_k ^U) zum Erzeugen eines kombinierten Digitalsignals, wobei die erste Orthogonalfunktionsfolge (w_k ^L) ein erstes Digitalsignal mit einer ersten Datenrate erzeugt und die zweite Orthogonalfunktionsfolge (w_k ^U) ein zweites Digitalsignal mit einer zweiten Datenrate erzeugt, die sich von der ersten Datenrate unterscheidet, wobei die Übertragungsrate zwischen der ersten Datenrate und der zweiten Datenrate liegt und wobei die erste Datenrate und die zweite Datenrate größer als null sind; und Erkennen eines Datensignals in dem kombinierten Digitalsignal.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Decodierens weiterhin den Schritt des Umwandelns der Rate (840) des Datensignals in die erste und zweite Datenrate umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Umwandelns aus Puffern und Neutakten des Datensignals und Zeitmultiplexen (820) der ersten und zweiten Orthogonalfunktionsfolge entsprechend der ersten und zweiten Datenrate besteht.
Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin mit dem Schritt des Empfangens mit dem empfangenen Spreizspektrumsignal einer Anzeige der ersten und zweiten Orthogonalfunktionsfolge, der ersten und zweiten Datenrate und der mit jeder der ersten und zweiten Datenrate übertragenen Datenmenge.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Orthogonalfunktionsfolge einen Teil des Datensignals codiert, die zweite Orthogonalfunktionsfolge einen übrigen Teil des Datensignals codiert und der Schritt des Kombinierens ein Schritt des Zeitmultiplexens ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Schritte des Codierens weiterhin den Schritt des Umwandelns der Rate (620) des Teils des Datensignals und des übrigen Teils des Datensignals in die erste und zweite Datenrate umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 12, wobei der Schritt des Umwandelns aus Puffern und Neutakten des Datensignals und Zeitmultiplexen (640) der ersten und zweiten Orthogonalfunktionsfolge entsprechend der ersten und zweiten Datenrate besteht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 11, weiterhin mit dem Schritt des Übertragens mit dem kombinierten Spreizsignal einer Anzeige der ersten und zweiten Orthogonalfunktionsfolge, der ersten und zweiten Datenrate und der mit jeder der ersten und zweiten Datenrate übertragenen Datenmenge.
Empfänger (800) zum Empfangen eines Spreizspektrumsignals (130) mit einer Übertragungsrate in einem Kommunikationssystem, mit folgendem: einem Orthogonalfunktionsdecodierer (820, 830, 840, 850), der das empfangene Spreizspektrumsignal mit mindestens einer ersten und einer zweiten Orthogonalfunktionsfolge (w_k ^L, w_k ^U) kombiniert (810), um ein kombiniertes Digitalsignal zu erzeugen, wobei die erste Orthogonalfunktionsfolge (w_k ^L) ein erstes Digitalsignal mit einer ersten Datenrate erzeugt und die zweite Orthogonalfunktionsfolge (w_k ^U) ein zweites Digitalsignal mit einer zweiten Datenrate erzeugt, die sich von der ersten Datenrate unterscheidet, wobei die Übertragungsrate zwischen der ersten Datenrate und der zweiten Datenrate liegt und wobei die erste Datenrate und die zweite Datenrate größer als null sind; und einem Prozessor (830) zum Erkennen eines Datensignals in dem kombinierten Digitalsignal.
Empfänger nach Anspruch 15, wobei der Orthogonalfunktionsdecodierer die Rate (840) des Datensignals in die erste und zweite Datenrate umwandelt.
Empfänger nach Anspruch 15, wobei der Orthogonalfunktionsdecodierer einen Ratenwandler (840) zum Puffern und Neutakten des Datensignals und Zeitmultiplexen (820) der ersten und zweiten Orthogonalfunktionsfolge entsprechend der ersten und zweiten Datenrate enthält.
Empfänger nach Anspruch 15, weiterhin mit Mitteln zum Empfangen mit den Spreizsektrumsignalen einer Anzeige der ersten und zweiten Orthogonalfunktionsfolge, der ersten und zweiten Datenrate und der mit jeder der ersten und zweiten Datenrate übertragenen Datenmenge.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin mit dem Schritt des Bestimmens des Anteils von Daten in dem kombinierten Spreizsignal mit der ersten und zweiten Datenrate.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Schritt des Bestimmens weiterhin den Schritt des Lösens der folgenden Gleichung zum Bestimmen der Anzahl von Symbolen N_L zum Übertragen mit der ersten Datenrate R_L und der Anzahl von Symbolen N_L zum Übertragen mit der zweiten Datenrate R_U zum Erzielen der gewünschten Rate R_final umfaßt:
wobei R eine nominelle Datenrate des Kommunikationssystems ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Kombinierens (650) ein Schritt des Zeitmultiplexens (640) ist.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Schritt des Zeitmultiplexens Orthogonalität aufrechterhält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Datenrate zwischen der ersten und zweiten Datenrate eine Datenrate ist, die eine rationale Skalenfaktorkombination der ersten und zweiten Datenrate ist.