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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf mobile Kommunikationssysteme
und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reduzieren
des Verhältnisses
der Spitzenleistung zur Durchschnittsleistung der Sendeleistung
einer Mobilstation in einem mobilen Kommunikationssystem.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik
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Ein
typisches mobiles CDMA-Kommunikationssystem konzentriert sich auf
Sprachdienstleistungen, während
ein mobiles 3G-Kommunikationssystem die zusätzlichen Dienstleistungen von
hoher Sprachqualität,
Hochgeschwindigkeitsdaten, bewegten Bildern und Internet-Browsing
bietet. In einem solchen mobilen Kommunikationssystem besteht eine
Funkverbindung aus einer Vorwärtsverbindung, die
von einer Basisstation (BS) an eine Mobilstation (MS) gerichtet
ist, sowie aus einer Rückwärtsverbindung,
die von der MS and die BS gerichtet ist.
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Tritt
ein Nulldurchgang während
des Spreizens und Modulierens beim Senden in einer Rückwärtsverbindung
auf (die Phasenabweichung ist π), erhöht sich
das Verhältnis
der Spitzenleistung zur Durchschnittsleistung der Sendeleistung
der Mobilstation (mobile Sendeleistung), wodurch ein neuer Anstieg
erzeugt wird. Der neue Anstieg beeinträchtigt die Kommunikationsqualität der Verbindungen,
die durch andere Teilnehmer hergestellt werden. Somit ist das Verhältnis der
Spitzenleistung zur Durchschnittsleistung ein wichtiger Faktor der
Ausführung und
Leistung eines Leistungsverstärkers
in einer MS.
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Der
Neuanstieg tritt aufgrund des Vorhandenseins eines linearen Anteils
und eines nichtlinearen Anteils in einer charakteristischen Kurve
eines Leistungsverstärkers
einer Mobilstation auf. Wenn sich die mobile Sendeleistung erhöht, erzeugt
ein Sendesignal der MS aufgrund der nicht-linearen Merkmale eine
Störung
im Frequenzbereich eines anderen Benutzers, wodurch das Phänomen des Neuanstiegs
bewirkt wird.
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Der
Neuanstieg kann durch das Schrumpfen einer Zelle und das Senden
eines Signals von einer MS in der Zelle an eine entsprechende BS
auf einer niedrigeren Leistungsebene verhindert werden. Somit kann
die mobile Sendeleistung flexibel gesteuert werden, wenn das Verhältnis der
Spitzenleistung zur Durchschnittsleistung auf einen bestimmten Bereich beschränkt werden
kann. Es ist jedoch nicht wirtschaftlich, eine Zelle körperlich
zu schrumpfen, da dann für
einen vorgegebenen Bereich mehr Zellen benötigt werden, und jede Zelle
ihre eigenen Kommunikationsvorrichtungen erfordert. Siehe auch US-A-5.170.410 (Gressier
et. al.).
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Übersicht über die
Erfindung
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Dementsprechend
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und
ein Verfahren zum Reduzieren des Verhältnisses der Spitzenleistung
zur Durchschnittsleistung der Sendeleistung einer Mobilstation in
einem mobilen Kommunikationssystem zur Verfügung zu stellen.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der
flexiblen Steuerung der mobilen Sendeleistung durch die Begrenzung
des Verhältnisses
der Spitzenleistung zur Durchschnittsleistung auf einen bestimmten
Bereich zur Verfügung
zu stellen.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur
flexiblen Variierung der Zellengröße in einem mobilen Kommunikationssystem zur
Verfügung
zu stellen, um dem neuen Anstieg entgegen zu wirken.
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Noch
ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren
zur Verbesserung der Merkmale der Autokorrelation eines Mehrwegesignals
und der Merkmale der Kreuzkorrelation im Verhältnis zu anderen Benutzern
zur Verfügung
zu stellen.
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Um
diese und andere Ziele zu erreichen, werden eine Vorrichtung und
ein Verfahren zum Reduzieren des Verhältnisses der Spitzenleistung
zur Durchschnittsleistung einer mobilen Sendeleistung in einem mobilen
Kommunikationssystem zur Verfügung
gestellt. Die Vorrichtung und das Verfahren spreizen die mobilen
Sendedaten durch eine komplexe Spreizsequenz. Die komplexe Spreizsequenz
umfasst eine Vielzahl von Chips und wird generiert, um eine Phasendifferenz
von 90° zwischen
jeweils zwei aufeinander folgenden komplexen Chips in Reaktion auf
eine PN(Pseudo Noise)-Sequenz aufzuweisen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm einer Mobilstation zur Durchführung des Verfahrens des Spreizens und
Modulierens nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform einer π/2 DPSK (Differentiale
Phasenumtastung), die in 1 dargestellt wird;
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3A und 3B veranschaulichen
die Signalkonstellation und den Phasenübergang der komplexen Spreizsequenzen
nach der Struktur der Einrichtung zum Generieren einer π/2 DPSK,
die in 2 dargestellt wird;
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4 ist
ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform einer Einrichtung
zum Generieren einer π/2
DPSK, die in 1 dargestellt wird;
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5A und 5B veranschaulichen
die Signalkonstellation und den Phasenübergang der komplexen Spreizsequenzen
nach der Struktur der Einrichtung zum Generieren einer π/2 DPSK,
die in 4 dargestellt wird;
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6 ist
ein Blockdiagramm einer Mobilstation in einem 3G IS-95-System, auf
das das Verfahren zum Spreizen und Modulieren nach der vorliegenden
Erfindung angewendet wird; und
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7 ist
ein Blockdiagramm einer Mobilstation in einem W-CDMA-System (Breitband-Codemultiplexverfahren),
auf das das Verfahren zum Spreizen und Modulieren nach der vorliegenden
Erfindung angewendet wird.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden im Nachfolgenden mit Bezug auf
die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Beschreibungen
werden bekannte Konstruktionen oder Funktionen nicht im Detail beschrieben,
um die vorliegende Erfindung nicht unverständlich zu machen.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst die folgenden neuen und innovativen
Merkmale:
- (1) Die mobil gesendete Leistung
kann flexibel gesteuert werden, indem ihr Verhältnis der Spitzenleistung zur
Durchschnittsleistung auf einen bestimmten Bereich begrenzt wird
und damit die mobile Sendeleistung auf einen linearen charakteristischen
Anteil in einer charakteristischen Kurve eines Leistungsverstärkers eingeschränkt wird.
- (2) Es wird die Verschiebung der Phase einer komplexen Spreizsequenz
um 180° (d.
h. π) verhindert,
um die mobile Sendeleistung im linearen Anteil der charakteristischen
Kurve des Leistungsverstärkers
beizubehalten.
- (3) Die Phasendifferenz zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden
komplexen Chips einer komplexen Spreizsequenz (PNI und
PNQ) beträgt 90° (d. h. π/2), um den Ausgangsleistungsbereich der
Basisbandfilter zu begrenzen und damit das Verhältnis der Spitzenleistung zur
Durchschnittsleistung der mobilen Sendeleistung zu reduzieren; und
- (4) Die Merkmale der Autokorrelation eines Mehrwegesignals und
die Merkmale der Kreuzkorrelation in Bezug auf andere Benutzer werden
verbessert, indem eine Rückspreizung
des Signals erfolgt, das eine komplexe Spreizeinrichtung durch eine
Spreizsequenz PN2 passierte, die von einer Einrichtung
zum Generieren eines PN-Codes generiert wurde.
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Es
wird in der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung richtig eingeschätzt, dass „π/2 DPSK (Differential Phase
Shift Keying-Differentielle Phasenumtastung)" sich nicht auf eine typische DPSK bezieht
und so benannt wurde, weil die komplexe Spreizsequenz PNI + jPNQ, die in
der Einrichtung zum Generieren der π/2 DPSK generiert wurde, eine
Phasenabweichung von π/2
für eine
Chipdauer aufweist.
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Mit
Bezug auf 1 wird dort ein schematisches
Blockdiagramm einer Mobilstation (MS) dargestellt, auf die bei der
Beschreibung der Verfahren zum Spreizen und Modulieren der mobilen
Sendedaten zum Reduzieren des Verhältnisses der Spitzenleistung
zur Durchschnittsleistung einer mobilen Sendeleistung nach den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird. Ein komplexes Signal,
einschließlich
In-Phase-Daten,
I-Daten, und Quadratur-Phase-Daten, Q-Daten, wird als erstes Eingangssignal
auf eine komplexe Spreizeinrichtung 2 angelegt. Ein PNI-Generator 4 generiert eine Sequenz
PNI und ein π/2 DPSK-Generator 6 generiert
die komplexen Spreizsequenzen PNI und PNQ mit der Sequenz PNI,
die vom PNI-Generator 4 empfangen
wurde. Die komplexen Spreizsequenzen PNI und
PNQ werden als ein zweites Eingangssignal
an die komplexe Spreizeinrichtung 2 angelegt. Die Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es keinen
Nulldurchgang gibt, da die Phasendifferenz zwischen jeweils zwei
aufeinander folgenden komplexen Chips der komplexen Spreizsequenz
(PNI und PNQ) π/2 beträgt. Der
Aufbau und die Wirkungsweise des π/2
DPSK-Generators 6 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 2 bis 5B im
Detail beschrieben.
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In 1 umfasst
die komplexe Spreizeinrichtung 2 die Vervielfacher 8, 10, 12 und 14 sowie die
Adder 16 und 18 für das komplexe Spreizen des komplexen
Signals durch die komplexen Spreizsequenzen PNI und
PNQ. Eine detaillierte Beschreibung der
Funktionsweise der komplexen Spreizeinrichtung 2 ist in
der koreanischen Patentanmeldung Nr. 98-7667 zu finden, die einen
gemeinsamen Patentanmelder hat.
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Die
Vervielfacher 20-1 und 20-2 vervielfachen das
resultierende In-Phase-Spreizsignal XI und das Quadratur-Phase-Spreizsignal
XQ, das von der komplexen Spreizeinrichtung 2 durch eine
Sequenz PN2 empfangen wird, die von einem
PN2-Generator 21 für ein zusätzliches
Spreizen generiert wird. In der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung sind die Sequenzen PN1 und PN2 unabhängig.
Es wird ins Auge gefasst, dass die Sequenzen PN1 und
PN2 eine PN-Sequenz erfordern können, die
durch einen Benutzeridentifikationscode generiert wird. Und in dieser
Erfindung kann die Vervielfachung der Ausgangsleistung der komplexen
Spreizeinrichtung 2 durch PN 2 ein optionales
Merkmal sein.
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Die
Ausgangsleistungen der Vervielfacher 20-1 und 20-2 unterliegen
einem Basisbandfiltern durch die Basisbandfilter 22-1 und 22-2 und
einer Verstärkungsregelung
(GP) durch die Verstärkungsregler 24-1 bzw. 24-2.
Dann vervielfachen die Mixeinrichtungen 26-1 und 26-2 die
Ausgangsleistungen der Verstärkungsregler 24-1 und 24-2 durch
ihre entsprechenden Träger,
cos(2π f0 t) und sin(2π f0 t),
für eine
Aufwärtsumwandlung,
und ein Adder 28 summiert die Ausgangsleistungen der Mixeinrichtungen 26-1 und 26-2.
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Nach
der vorliegenden Erfindung werden die Merkmale der Autokorrelation
eines Mehrwegesignals und die Merkmale der Kreuzkorrelation in Bezug auf
andere Benutzer durch das zweimalige Spreizen eines komplexen Eingangssignals
verbessert: einmal durch die Sequenz PN1 und
ein weiteres Mal durch die Sequenz PN2.
Hier weisen die Sequenzen PN1, PN2, PNI und PNQ die gleiche Chiprate auf.
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Wenn
sich die Phase einer komplexen Ausgangsleistung der komplexen Spreizsequenz
PNI + jPNQ von einem
Spreizsequenzgenerator drastisch ändert (zum Beispiel von 0° auf 180°), wird dadurch eine
Vergrößerung des
Verhältnisses
der Spitzenleistung zur Durchschnittsleistung der mobilen Sendeleistung
bewirkt, was zu einem Neuanstieg führt und die Kommunikationsqualität eines
anderen Benutzers beeinträchtigt.
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Die
Einrichtung zum Generieren der Spreizsequenz ist jedoch so konfiguriert,
dass kein Nulldurchgang (keine Phasenabweichung π) beim Generieren der komplexen
Spreizsequenz PNI + jPNQ in der
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung entsteht.
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2 ist
ein Blockdiagramm des π/2 DPSK-Generators 6,
der nach der vorliegenden Erfindung als Einrichtung zum Generieren
der Spreizsequenz vorgesehen ist. Der π/2 DPSK-Generator 6 zeichnet
sich dadurch aus, dass eine maximale Phasendifferenz zwischen jeweils
zwei aufeinander folgenden komplexen Chips der komplexen Spreizsequenz
PNI + jPNQ π/2 beträgt.
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Der π/2 DPSK-Generator 6 umfasst
einen komplexen Funktionsrechner 32, einen komplexen Vervielfacher 34 und
die Verzögerungsregister 36 und 38.
Ein Vervielfacher 30 vervielfacht die PN-Chips der Sequenz
PN1 um (+-)π/2 oder um (+-)3π/2. Es wird
ins Auge gefasst, dass der Vervielfacher 30 jeden einzelnen
PN-Chip der Sequenz PN1 um eine beliebige
Phase im Bereich von (+-)π/2
oder (+-)3π/2
vervielfacht.
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Der
komplexe Funktionsrechner 32 erzeugt die komplexen Daten
Re + jIm durch Bearbeiten der Ausgangsleistung jedes einzelnen phasenverschobenen
PN-Chips des Vervielfachers 30 in einer komplexen Funktion
exp(j[.]). Der komplexe Vervielfacher 34 komplex-vervielfacht
die komplexen Daten Re + jIm durch die Werte (komplexe Daten), die
von den Verzögerungsregistern 36 und 38 empfangen
werden und gibt die Chip-Einheit mit der komplexen Spreizsequenz
PNI + jPNQ aus.
Das Verzögerungsregister 36 speichert
den Wert PNI für eine Chipdauer, und das Verzögerungsregister 38 speichert
den Wert PNQ für eine Chipdauer. Die Anfangswerte
(komplexe Daten) der Verzögerungsregister 36 und 38 werden durch
die (Gleichung 1) ermittelt:
Verzögerungsregister 36 =
Re[exp(jθ)]
Verzögerungsregister 38 =
Im[exp(jθ)],
wobei θ ein beliebiger
Wert sein kann, vorzugsweise π/4.
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Angenommen,
die nachfolgenden Chips der Sequenzen PN1 und
PN2 sind {1, -1, 1, -1, ...} bzw. {-1, 1,
-1, 1, ...} und die Anfangswerte der Verzögerungsregister 36 und 38 sind
1, dann sind die nachfolgenden Chips der komplexen Spreizsequenz
PNI + jPNQ, die
vom π/2
DPSK-Generator 6 generiert werden, {(-1 + j), (1 + j),
(-1 + j), (1 + j), ...}, und die nachfolgenden Chips der Eingangsleistung
einer komplexen Spreizsequenz in die Basisbandfilter 22-1 und 22-2 sind
{(1 - j), (1 + j), (1 - j), (1 + j), ...}. Die Sequenzen PN1 und PN2 können Langcodes
für die
Benutzeridentifikation im 3G CDMA-System sein.
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3A und 3B veranschaulichen
die Signalkonstellationen und Phasenübergänge der Ausgangsleistung der
komplexen Spreizsequenzen PNI + jPNQ vom π/2
DPSK-Generator 6 und der Eingangsleistung der komplexen
Spreizsequenz in die Basisbandfilter 22-1 bzw. 22-2.
Mit Bezug auf 1 bis 3B beträgt für den ersten
PN-Chip 1 der Sequenz PN1 die Ausgangsleistung
des Vervielfachers 30 im π/2 DPSK-Generator 6 π/2, da die
andere Eingangsleistung in den Vervielfacher 30 π/2 ist, und
die Ausgangsleistung der komplexen Daten aus dem komplexen Funktionsrechner
ejπ/2 beträgt, ausgedrückt als
(0 + 1j) in der komplexen numerischen Formel (Re + jIm). Demzufolge
erzeugt der komplexe Vervielfacher 34 die komplexen Daten
(-1 + j) = (0 + j) × (1
+ j). Hier ist (0 + j) die komplexe Datenausgangsleistung des komplexen
Funktionsrechners 32 und (1 + j) ist der Anfangswert der
Verzögerungsregister 36 und 38.
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In 3A existieren
die komplexen Daten (-1 + j) im zweiten Quadranten eines rechtwinkligen Koordinatensystems,
das durch die realen Komponenten (Re) und imaginären Komponenten (Im) eines
komplexen Signals definiert wird. Der reale Teil -1 der komplexen
Daten (-1 + j) wird im Verzögerungsregister 36 für eine Chipdauer
gespeichert, und der imaginäre
Teil 1 wird im Verzögerungsregister 38 für eine Chipdauer
gespeichert.
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Für den zweiten
PN-Chip -1 der Sequenz PN1 beträgt die Ausgangsleistung
des Vervielfachers 30 im π/2 DPSK-Generator 6 -π/2, und die
Ausgangsleistung der komplexen Daten aus dem komplexen Funktionsrechner 32 beträgt e-jπ/2,
ausgedrückt
als (0 - j) in der komplexen numerischen Formel (Re + jIm). Demzufolge
erzeugt der komplexe Vervielfacher 34 die komplexen Daten
(1 + j) = (0 - j) × (-1
+ j). Hier ist (0 - j) die komplexe Datenausgangsleistung des komplexen
Funktionsrechners 32 und (-1 + j) sind die vorherigen Werte
der Verzögerungsregister 36 und 38.
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In 3A existieren
die komplexen Daten (1 + j) im ersten Quadranten des rechtwinkligen
Koordinatensystems. Der reale Teil 1 der komplexen Daten (1
+ j) wird im Verzögerungsregister 36 für eine Chipdauer
gespeichert, und der imaginäre
Teil 1 wird im Verzögerungsregister 38 für eine Chipdauer
gespeichert. In dieser Weise ist die Ausgangsleistung der komplexen
Daten vom komplexen Vervielfacher 34 (-1 + j) für den dritten
PN-Chip 1 der Sequenz
PN1 und (1 + j) für den vierten PN-Chip -1 der
Sequenz PN1.
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Weiterhin
unter Bezugnahme auf 3A ist die komplexe Spreizsequenz
PNI + jPNQ in den
zweiten und ersten Quadranten des rechtwinkligen Koordinatensystems
vorhanden, das durch die realen Komponenten (Re) und imaginären Komponenten (Im)
eines komplexen Signals definiert wird, wobei die Phasendifferenz
zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden komplexen Chips π/2 beträgt.
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Die
Phasendifferenz π/2
zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden komplexen Chips wird
in einer komplexen Spreizsequenz beibehalten, die durch das Rückspreizen
der Sequenz PN2 erhalten wird. Unter Bezugnahme
auf 1 wird eine komplexe Spreizsequenz {(1 - j), (1
+ j), (1 - j), (1 + j), ...} erzeugt, indem die Chips {(-1 + j),
(1 + j), (-1 + j), (1 + j), ...} der komplexen Spreizsequenz PNI + jPNQ durch die
Chips {-1, 1, -1, 1, ...} der Sequenz PN2 vervielfacht
wird. Wie in 3B dargestellt wird, weist die Eingangsleistung
der komplexen Spreizsequenz in die Basisbandfilter 22-1 und 22-2 die
Phasendifferenz π/2
zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden komplexen Chips auf,
wie bei der komplexen Spreizsequenz PNI +
jPNQ.
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Da
die Phasendifferenz zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden
komplexen Chips der komplexen Spreizsequenz gering ist, nämlich, wie
in 3A und 3B angegeben, π/2 beträgt, wird das
Verhältnis
der Spitzenleistung zur Durchschnittsleistung der mobilen Sendeleistung
nach der Bearbeitung in den Basisbandfiltern 22-1 und 22-2 reduziert
und damit der Einfluss eines neuen Anstiegs verringert. Das führt zu dem
Ergebnis, dass die Qualität
und Leistung der Kommunikation verbessert werden.
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Wenn
die Eingangsleistung eines zuvor festgelegter Winkelwerts in den
Vervielfacher 30 des π/2 DPSK-Generator 6 -3π/2 beträgt, weist
die komplexe Spreizsequenz PNI + jPNQ ebenfalls die Signalkonstellation in 3A auf.
Beträgt
der Winkelwert -π/2 oder
3π/2, dann
werden die Chips der komplexen Spreizsequenz PNI +
jPNQ nacheinander in den gleichen Positionen
abwechselnd im ersten und zweiten Quadranten gezeigt, beginnend
mit dem ersten Quadranten in 3A.
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4 ist
ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform des in 1 dargestellten π/2 DPSK-Generators 6.
Wie bei der ersten Ausführungsform
beträgt
die maximale Phasendifferenz zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden
komplexen Chips der komplexen Spreizsequenz PNI +
jPNQ (+-) π/2. Der π/2 DPSK-Generator 6 der
zweiten Ausführungsform
umfasst einen Adder 40, ein Verzögerungsregister 42 und
einen komplexen Funktionsrechner 44. Der Adder 40 summiert
einen PN-Chip der Sequenz PN1 mit der vorherigen
Ausgangsleistung des Adder 40, die im Verzögerungsregister 42 gespeichert
wurde. Es ist vorzuziehen, den Anfangswert des Verzögerungsregisters 42 auf
1/2 zu setzen. Der komplexe Funktionsrechner 44 erzeugt
die komplexe Spreizsequenz PNI + jPNQ durch Bearbeiten der Ausgangsleistung des
Adder 40 in einer komplexen Funktion exp[(j(π/2(.)))].
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Die
Phasenabweichung der komplexen Spreizsequenz PNI +
jPNQ wird durch die (Gleichung 2) angegeben: L(PNI (k) +
jPNQ (k) = θ(k) θ(k)
= θ(k -
1) + π/2
PNI.
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Es
ist aus der Gleichung (2) zu erkennen, dass die Phase im aktuellen
Chip der komplexen Spreizsequenz PNI + jPNQ die Summe der Phase in dessen vorherigen
Chip und das Produkt des aktuellen Chips der Sequenz PNI multipliziert
mit π/2
ist.
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Angenommen,
die nachfolgenden Chips der Sequenzen PN1 und
PN2 sind {1, -1, 1, -1, ...} bzw. {-1, 1,
-1, 1, ...} und der Anfangswert des Verzögerungsregisters 42 ist
1/2, dann sind die nachfolgenden Chips der komplexen Spreizsequenz
PNI + jPNQ, die
vom π/2
DPSK-Generator 6 generiert werden, {(-1 + j), (1 + j),
(-1 + j), (1 + j), ...}, und die nachfolgenden Chips der Eingangsleistung
der komplexen Spreizsequenz in die Basisbandfilter 22-1 und 22-2 sind
{(1 - j), (1 + j), (1 - j), (1 + j), ...}. Die Sequenzen PN1 und PN2 können Langcodes
für die
Benutzeridentifikation im 3G CDMA-System sein.
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5A und 5B sind
Ansichten, die die Signalkonstellationen und Phasenübergänge der Ausgangsleistung
der komplexen Spreizsequenz PNI + jPNQ vom π/2
DPSK-Generator 6 und die Eingangsleistung in die Basisbandfilter 22-1 bzw. 22-2 veranschaulichen.
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Unter
Bezugnahme auf 1 bis 5B beträgt für den ersten
PN-Chip 1 der Sequenz PN1 die Ausgangsleistung
des Adder 40 3/2 (= 1 + 1/2), die für eine Chipdauer im Verzögerungsregister 42 gespeichert
wird, und der komplexe Datenausgang vom komplexen Funktionsrechner 44 beträgt ej3π/4,
ausgedrückt
als (-1 + j) in der komplexen numerischen Formel (Re + jIm), sowie
einen Chip der komplexen Spreizsequenz PNI +
jPNQ. Hier existiert (-1 + j) im zweiten
Quadranten eines in 5A dargestellten rechtwinkligen
Koordinatensystems.
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Für den zweiten
PN-Chip -1 der Sequenz PN1 beträgt die Ausgangsleistung
des Adder 40 ½ (= -1
+ 3/2), welche für
eine Chipdauer im Verzögerungsspeicher 42 gespeichert
wird, und die Ausgangsleistung der komplexen Daten aus dem komplexen
Funktionsrechner 44 beträgt ejπ/4,
ausgedrückt
als (1 + 1j) in der komplexen numerischen Formel (Re + jIm). Hierbei
ist (1 + 1j) im ersten Quadranten des in 5A dargestellten
rechteckigen Koordinatensystems vorhanden. In dieser Weise ist die Ausgangsleistung
der komplexen Daten vom komplexen Funktionsrechner 44 (-1
+ j) für
den dritten PN-Chip 1 der Sequenz PN1 und
(1 + j) für
den vierten PN-Chip -1 der Sequenz PN1.
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Weiterhin
unter Bezugnahme auf 5A ist die komplexe Spreizsequenz
PNI + jPNQ in den
zweiten und ersten Quadranten des rechtwinkligen Koordinatensystems
vorhanden, das durch die realen Komponenten (Re) und imaginären Komponenten (Im)
eines komplexen Signals definiert wird, wobei die Phasendifferenz
zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden komplexen Chips π/2 beträgt.
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Die
Phasendifferenz π/2
zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden komplexen Chips wird
in einer komplexen Spreizsequenz beibehalten, die durch das Rückspreizen
der komplexen Spreizsequenz PNI + jPNQ durch die Sequenz PN2 erhalten wird.
(Es ist anzumerken, dass die komplexe Spreizsequenz ebenfalls durch
die ursprüngliche
Sequenz PN oder eine andere PN-Sequenz rückgespreizt werden kann.) Unter
Bezugnahme auf 1 wird eine komplexe Spreizsequenz
{(1 - j), (1 + j), (1 - j), (1 + j), ...} erzeugt, indem die Chips
{(-1 + j), (1 + j), (-1 + j), (1 + j), ...} der komplexen Spreizsequenz
PNI + jPNQ durch
die Chips {-1, 1, -1, 1, ...} der Sequenz PN2 vervielfacht
wird. Wie in 5B dargestellt wird, weist die
Eingangsleistung der komplexen Spreizsequenz in die Basisbandfilter 22-1 und 22-2 die
Phasendifferenz π/2
zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden komplexen Chips auf,
wie bei der komplexen Spreizsequenz PNI +
jPNQ.
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Da
die Phasendifferenz zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden
komplexen Chips der komplexen Spreizsequenz gering ist, nämlich, wie
in 5A und 5B angegeben, π/2 beträgt, wird das
Verhältnis
der Spitzenleistung zur Durchschnittsleistung der mobilen Sendeleistung
nach der Bearbeitung in den Basisbandfiltern 22-1 und 22-2 reduziert
und damit dem Phänomen
eines neuen Anstiegs entgegen gewirkt. Das führt zu dem Ergebnis, dass die
Qualität
und Leistung der Kommunikation verbessert werden.
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6 ist
ein Blockdiagramm einer MS in einem 3G IS-95-System, auf die das
Verfahren zum Spreizen und Modulieren nach der Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung angewendet wird. Rückwärtskommunikationskanäle umfassen
einen Pilotkanal, der immer aktiviert ist, einen Steuerkanal, einen
in einem spezifischen Frame deaktivierten Grundkanal sowie einen
ergänzenden
Kanal. Der Pilotkanal ist nicht moduliert und wird für die Ausführung der
Anfangserfassung, zum Verfolgen des zeitlichen Verlaufs und für die Synchronisation
eines Rake-Empfängers
genutzt. Dies ermöglicht
eine rückwärts verbundene,
geschlossene Leistungssteuerung. Ein zugeordneter Steuerkanal sendet
ein nicht kodiertes schnelles Leistungssteuerungsbit sowie kodierte
Steuerungsinformationen. Diese zwei Arten von Informationen werden
multiplext und auf einen Steuerkanal gesendet. Der Grundkanal wird
verwendet, um RLP-Frames (Radio Link Protocol = Funkverbindungsprotokoll)
und Paketdaten zu senden.
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Die
Kanäle
werden mit Walsh-Codes für
eine rechtwinklige Kanalisierung gespreizt. Die Signale der Steuer-,
Ergänzungs-
und Grundkanäle
werden durch die entsprechenden Walsh-Codes in den Vervielfachern 50, 52 bzw. 54 vervielfacht.
Die relativen Verstärkungsregler 56, 58 und 60 steuern
die relative Verstärkung
G0 der Ausgangsleistungen der Vervielfacher 50, 52 bzw. 54.
Ein Adder 62 summiert ein Signal des Pilotkanals mit dem
Signal des Steuerkanals, das vom relativen Verstärkungsregler 56 empfangen
wird. Die summierten Informationen des Adder 62 wird als
ein I-Kanal-Signal angelegt. Ein Adder 64 summiert einen
Signalausgang des Ergänzungskanals
vom relativen Verstärkungsregler 58 mit
dem Signalausgang des Grundkanals vom relativen Verstärkungsregler 60.
Die summierten Informationen des Adder 64 werden als Q-Kanalsignal
zugewiesen.
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Ein
Signal, das auf den Pilot-, zugewiesenen Steuer-, Grund- sowie ergänzenden
Kanälen
gesendet wird, ist, wie in 1 dargestellt,
ein komplexes Signal. Die Summe des Pilotkanals und des Steuerkanals
wird als I-Kanal zugewiesen, und die Summe des Grundkanals und des
Ergänzungskanals
wird als Q-Kanal zugewiesen. Das komplexe Signal der I- und Q-Kanäle wird
komplex gespreizt durch die komplexe Spreizsequenz PNI +
jPNQ in der komplexen Spreizeinrichtung 2 der 6.
Das komplexe Spreizsignal wird mit der Sequenz PN2 vervielfacht,
das heißt,
einem Langcode für
die Benutzeridentifikation. Die daraus resultierende komplexe Spreizsequenz
unterliegt einer Basisbandfilterung in den Basisbandfiltern 22-1 und 22-2 und
wird durch die Verstärkungsregler 24-1 und 24-2,
die Mischstufen 26-1 und 26-2 sowie den Adder 28 mit
einem niedrigen Verhältnis
der Spitzenleistung zur Durchschnittsleistung geschickt.
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7 ist
ein Blockdiagramm einer MS in einem W-CDMA-System, auf die das Verfahren
zum Spreizen und Modulieren nach der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung angewendet wird. In 7 werden
ein Verkehrssignal auf einem zugeordneten physischen Datenkanal
(DPDCH) sowie ein Steuersignal auf einem zugeordneten physischen Steuerkanal
(DPCCH) gesendet. Der DPDCH wird mit einem Kanalisierungscode CD bei einer Chiprate in einem Vervielfacher 70 vervielfacht
und als ein I-Kanal ausgewiesen. Der DPCCH wird mit einem Kanalisierungscode
CC bei einer Chiprate in einem Vervielfacher 72 vervielfacht,
in eine imaginäre
numerische Form durch einen imaginären Operanden (.j) 74 umgewandelt
und als ein Q-Kanal ausgewiesen. Hierbei sind CD und
CC rechtwinklig zueinander ausgerichtete
Codes. Die Kanäle
I und Q bilden ein komplexes Signal. Das komplexe Signal wird durch die
Spreizsequenz PNI + jPNQ in
der komplexen Spreizeinrichtung 2 in 7 komplex
gespreizt und mit der Sequenz PN2 vervielfacht;
das heißt
einem Langcode zur Benutzeridentifikation, der im PN2-Generator 21 erzeugt
wird. Die daraus resultierende komplexe Spreizsequenz unterliegt
einer Basisbandfilterung in den Basisbandfiltern 22-1 und 22-2 und wird
durch die Verstärkungsregler 24-1 und 24-2,
die Mischstufen 26-1 und 26-2 sowie den Adder 28 mit einem
niedrigen Verhältnis
der Spitzenleistung zur Durchschnittsleistung geschickt.
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Nach
der vorliegenden Erfindung wird, wie oben beschrieben, das Verhältnis der
Spitzenleistung zur Durchschnittsleistung einer mobilen Sendeleistung
auf einen bestimmten Bereich beschränkt, indem eine Phasendifferenz
von 90° zwischen
jeweils zwei aufeinander folgenden komplexen Chips einer komplexen
Spreizsequenz gesichert wird. Demzufolge erscheint die mobile Sendeleistung
nur in einem linearen Teil einer charakteristischen Kurve eines Leistungsverstärkers, wodurch
gewährleistet
wird, dass die mobile Sendeleistung und die Zellengröße flexibel
gesteuert werden können.
Darüber
hinaus können
die Autokorrelationsmerkmale eines Mehrwegesignals sowie die Kreuzkorrelationsmerkmale
in Bezug auf andere Benutzer verbessert werden, indem eine Rücksprei zung
des Signals, das eine komplexe Spreizeinrichtung passiert hat, durch
eine andere PN-Sequenz, die von einem PN-Code-Generator erzeugt
wird, erfolgt.
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Während die
Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen
derselben dargestellt und beschrieben wurde, verstehen Kenner der
Technik, dass verschiedene Änderungen in
der Form und den Details hier vorgenommen werden können, ohne
dass vom Umfang der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert
wird, abgewichen wird.