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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Suchen nach einer PN-Sequenzphase (PN = Pseudo-zufällige Geräusche) in
einem mobilen CDMA-Kommunikationssystem (CDMA = Code Division Multiple
Access) und im Besonderen auf eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Suchen nach einer PN-Sequenzphase
in einem mobilen CDMA-Kommunikationssystem unter Einsatz eines Mehrfachträgers.
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Beschreibung der verwandten
Technik
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Das
mobile CDMA-Kommunikationssystem ist aus der Übertragung/dem Empfang von
Sprachsignalen zur IMT-2000 weiterentwickelt worden, die eine Datenübertragung
mit hoher Geschwindigkeit wie auch die Übertragung von Sprache erlaubt.
Die Ziele von IMT-2000 sind die Übertragung
von Sprachdaten in hoher Qualität
und sich bewegenden Bildern und die Internet-Suche mit hoher Geschwindigkeit,
usw. Es wurde für
ein IMT-2000-System
ein Modell mit Mehrfachträgern
vorgeschlagen, in dem zur Übertragung
vorgesehene Informationen über eine
Vielzahl von Trägern
gesendet werden. Das Modell mit Mehrfachträgern ist ein Prozess der Modulation
von Daten, die von unterschiedlichen Trägern vor der Übertragung
mit derselben PN-Sequenz gespreizt werden.
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Ein
Sender in einem Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
wandelt ein Datensignal in eine Vielzahl von parallelen Signalen
um und multipliziert zum Spreizen die parallelen Signale mit einer PN-Sequenz.
Dann multipliziert der Sender jedes der gespreizten Signale mit
unterschiedlichen lokalen Trägern
für die
Modulation. Auf diese Weise werden die Daten auf unterschiedlichen
Bändern übertragen. Wenn
der Sender die Datensignale in parallele Signale umwandelt, wird
das Datensignal in eine Vielzahl von Frequenzbandsignalen in einem
Grundfrequenzband aufgetrennt und in ein RF-Signal umgewandelt,
indem die Frequenzbandsignale mit einem festgelegten Einfachträger multipliziert
werden, der einer Mittelfrequenz entspricht. Ein Empfänger demoduliert
das Datensignal durch Multiplizieren von jedem Frequenzbandsignal
mit einem entsprechenden lokalen Träger.
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Eine
Basisstation (BS) im Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem überträgt ein Pilotsignal,
das durch die PN-Sequenz mit ihrem eigenen PN-Phasenversatz moduliert
wird. Die Mobilstationen (MSen) suchen die entsprechenden PN-Sequenzphasen
der Mehrfachträgersignale
nach einem seriellen oder einem parallelen Suchmodell.
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Wenn
das Gerät
eingeschaltet ist, fordert eine MS einen Pilotkanal an. Die MS führt eine
Erstsuche der PN-Sequenzphase durch, indem eine kritische Bedingung
in Bezug auf die Startpunkte einer von der BS erzeugten PN-Sequenz
und einer selbständig
angestoßenen
PN-Sequenz erfüllt
wird. Tritt eine Rufunterbrechung ein und ist eine PN-Neuerfassung erforderlich,
nimmt die MS die Suche nach der PN-Sequenzphase wieder auf.
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Das
Dokument
EP 0.661.831 legt
z.B. einen DS/CDMA-Empfänger
offen, der parallel betriebene Mehrzweckoperatoren verwendet.
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1 beschreibt
ein Beispiel eines Suchers einer PN-Sequenzphase, der in einem mobilen
CDMA-Kommunikationssystem ein serielles Suchmodell verwendet.
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Mit
Bezug auf die 1 liefert ein Controller 150 eine
allumfassende Steuerung für
den PN-Sequenzphasensucher. Der Controller 150 steuert
auch verschiedene Parameter einschließlich einer Einbindungsperiode,
einer Fenstergröße und einer
asynchronen Anstauperiode und steuert den Phasenübergang einer PN-Sequenz, die
von einem PN-Codegenerator 160 erzeugt
wird. Der Signaleingang in den PN-Sequenzphasensucher kann ein RF-bearbeitetes Signal
sein, d.h. es ist heruntergewandelt, digitalisiert und kann von
einem modernen Chip in einer Mobilstation verwendet werden. In diesem
Fall enthält
das Eingangssignal eine von einer bestimmten BS erzeugte PN-Sequenz.
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Ein
Entspreizer 110 multipliziert das Signal, das zu einem
bestimmten Zeitpunkt empfangen wird, mit einer PN-Sequenz, die aus
dem PN-Codegenerator 160 empfangen wird, um das Signal
zu entspreizen. Der Startpunkt, ab dem die Phase der von der BS
erzeugten PN-Sequenz gesucht werden soll, ist vorgegeben. Der Startpunkt
für die
Phasensuche kann zum Beispiel ein PN-Versatz von „0" sein.
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Ein
Synchronisationsakkumulator 120 akkumuliert die Ausgabe
des Entspreizers 110 während einer
entsprechenden Einbindungsperiode. Ein Energierechner 130 berechnet
die Erfassungsenergie aus dem akkumulierten Wert gemäß dem Verhältnis zwischen
der von der BS erzeugten PN-Sequenz und der von der MS erzeugten
PN-Sequenz. Ein-Komparator 140 vergleicht
die Energien miteinander und gibt maximal 4 Energien und deren PN-Phasen
aus. Der Controller 170 steuert den Phasenübergang
der PN-Sequenz,
die vom PN-Codegenerator 160 erzeugt wird. Wenn eine zuverlässige PN-Sequenzphase, die
einer vorgegebenen Bedingung genügt, gefunden
wird, benachrichtigt der Controller 150 einen übergeordneten
Prozessor (nicht dargestellt) über
die erhaltene PN-Sequenzphase. Dann demoduliert die MS die auf einem
Sync-Kanal und einem seitenorientierten Kanal empfangenen Signale.
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Nach
der PN-Sequenzphasensuche empfängt
der Controller 150 die entsprechenden Pilot-Versatzdaten
vom übergeordneten
Prozessor und steuert verschiedene Parameter des Empfängers, so dass
er die Empfangsstärke
eines Pilotsignals, das von einer benachbarten BS gesendet wird,
messen kann und sie mit der Empfangsstärke des Pilotsignals im aktuellen
Dienst vergleicht. Das wird als Einstellungsmanagement bezeichnet.
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Eine
MS verwaltet Informationen über
die aktuelle BS, bei der die MS registriert ist, und über andere
BSen. Die MS empfängt
die Listenmeldung einer benachbarten BS einschließlich der
PN-Versatz-Informationen für
jede BS auf den seitenorientierten Kanälen, misst die Empfangsstärke eines
Pilotsignals, das sie von jeder benachbarten BS empfängt, und
nutzt die Messung als Basis für
die Bestimmung einer Umschaltung. Das heißt, die MS verwaltet einen
aktiven, einen Umgebungs- und einen Einstellungssatz möglicher
Kandidaten. Der aktive Einstellungssatz entspricht einer BS, die
aktuell mit der MS kommuniziert, der Umgebungs-Einstellungssatz umfasst
BSen, die wahrscheinliche Kandidaten für eine Übergabe darstellen, und der
Einstellungssatz möglicher
Kandidaten umfasst BSen, die sich derzeit nicht im Einsatz für die Demodulation
von Daten befinden, jedoch ausreichend Energie für die Demodulation von Daten
bereithalten.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm eines weiteren Beispiels für einen seriellen PN-Sequenzphasensucher
in einem mobilen CDMA-Kommunikationssystem.
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Mit
Bezug auf 2 multiplizieren die Multiplikatoren
in einem Träger
ein Eingangssignal jeweils mit den lokalen Trägern cos wct
und sin wct, so dass das Eingangssignal
in ein Inphase-Signal I und ein Quadratur-Phasensignal Q demoduliert
wird. Abgestimmte Fil ter decken die Wellenformen der Signale I und
Q auf, die von einem PN-Codegenerator (nicht dargestellt) empfangen
wurden. Die Integratoren 225 und 255 akkumulieren
die entspreizten Signale I und Q während einer festgelegten Einbindungsperiode. Die
Energiedetektoren 230 und 260 bilden die Quadrate
der Summen und berechnen die Erfassungsenergien auf der Basis des
Verhältnisses
zwischen einem PN-Code, der von der BS erzeugt wird, und einem PN-Code,
der von der MS erzeugt wird. Ein Addierer 235 addiert die
Ausgaben der Energiedetektoren 230 und 260. Ein
Komparator 240 vergleicht die berechnete Erfassungsenergie
mit einem Grenzwert für
die Erfassungsenergie. Ein Controller 250 befördert ein
entsprechendes PN-Phasen-Steuersignal entsprechend dem Vergleichsergebnis
an den PN-Codegenerator.
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Wie
oben beschrieben, kann eine MS nach einer PN-Sequenzphase eines
Mehrfachträgersignals,
das von einer BS empfangen wird, unter Einsatz eines seriellen oder
eines parallelen Suchmodells in einem mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
suchen.
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Wenn
die PN-Phasen von Signalen verschiedener Frequenzbänder in
einem mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
jedoch seriell gesucht werden sollen, sollte ein einzelner serieller PN-Sequenzphasensucher
gleichzeitig eine Vielzahl von PN-Sequenzen (z.B. drei PN-Sequenzen) suchen,
wobei sich die Zeit, die für
die PN-Sequenzphasensuche
und die Einstellungsverwaltung erforderlich ist, verlängert und
die Empfangsleistung merklich absinkt. Insbesondere kann der einzelne
serielle PN-Sequenzphasensucher
beim Auftreten einer Übergabe
die Kanalwechselrate in einer schnellen Kanalwechselumgebung nicht
schnell bewältigen.
Demzufolge tritt ein Gesprächsabbruch
wahrscheinlich eher auf.
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Dieses
Problem kann gelöst
werden, indem entweder die Geschwindigkeit eines seriellen Suchers
einer PN-Sequenzphase erhöht
wird oder ein paralleler PN-Sequenzphasensucher
eingesetzt wird. Wenn im mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem nach PN-Sequenzphasen
von Signalen verschiedener Frequenzbänder seriell gesucht wird,
kann der einzelne serielle PN-Sequenzphasensucher mit einer N mal
höheren
Rate betrieben werden (wobei N die Anzahl der empfangenen Signale
der Frequenzbänder
ist). In einem 3-Band-CDMA-Kommunikationssystem zum Beispiel kann
ein 24×PN-Sequenzphasensucher
statt eines 8×PN-Sequenzphasensuchers
eingesetzt werden. Der 24×PN-Sequenzphasensucher
kann eine 3-Band-PN- Sequenz
bearbeiten, aber er ist aufgrund der beachtlich angestiegenen Komplexität bei der Konstruktion
der Hardware schwierig zu verwirklichen.
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Ein
PN-Sequenzphasensucher auf der Basis des parallelen Suchmodells
kann verwirklicht werden, indem serielle PN-Sequenzphasensucher
parallel geschaltet werden, wie in 2 gezeigt
wird. Jeder PN-Sequenzphasensucher sucht nach einer Phase der PN-Sequenz eines entsprechenden
Signals unter den Mehrband-Eingangssignalen. Wenn jeder PN-Sequenzphasensucher
eine Suche nach einer PN-Sequenzphase auf einem Eingangssignal des
entsprechenden Bandes durchführt,
das von einer spezifischen BS zum selben Startpunkt erzeugt wurde,
bedeutet das, dass die gleiche Hypothese auf jedem Frequenzband
der Suche einer PN-Sequenzphase unterliegt. Daher ist die für die Suche
einer PN-Sequenzphase erforderliche Zeit fast gleich jener im seriellen
Suchmodell. Da die Leistung eines Suchers einer PN-Sequenzphase
nach seiner Fähigkeit,
eine mittlere Suchzeit zu reduzieren, bewertet wird, sollte ein
Verfahren zum Reduzieren der mittleren Suchzeit untersucht werden,
bevor das parallele Suchmodell in einem mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
Anwendung findet.
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Jede
BS besitzt einen eindeutigen PN-Versatz für den Piloten zum Identifizieren
der BS in einem mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem.
In dem Mehrfachträgersystem
weisen unterschiedliche Trägereingangssignale
oder unterschiedliche Bandeingangssignale, die von einer bestimmten
BS gesendet werden, den gleichen PN-Versatz für den Piloten auf. Jedoch werden
die Frequenzbandsignale mit Blick auf die Beschaffenheit des Umfelds
der mobilen Kommunikation nicht im gleichen Umfeld der Überblendung
eingesetzt. Deshalb lädt
die BS das gleiche Pilotsignal zur Übertragung auf jedes Band-
oder Trägersignal,
so dass eine MS nach den PN-Sequenzphasen aller Bandsignale oder
aller Trägersignale
suchen kann.
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Wenn
jeder serielle PN-Sequenzphasensucher im parallelen Suchmodell eine
Suche einer PN-Sequenzphase durchführt, indem er eine PN-Sequenz
an einem abweichenden Startpunkt für die Phasensuche erzeugt,
kann daher der Mittelwert der Zeit für die Suche einer PN-Sequenzphase
reduziert werden. Um zum Beispiel eine PN-Sequenz mit 32768 Hypothesen
zu suchen, werden diese 32768 Hypothesen durch N dividiert, wobei
N die Anzahl der seriellen PN-Sequenzphasensucher darstellt, wobei jeder
der seriellen PN-Sequenzphasensucher einen PN-Code am Phasenpunkt
eines entsprechenden Segments erzeugt. Auf diese Weise kann die
für die Suche
einer PN-Sequenzphase erforderliche Zeit um das N-fache reduziert
werden.
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Obwohl
der PN-Versatz einer BS im mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem in jedem Frequenzbandsignal,
das die BS sendet, der gleiche ist, sind der Überblendungseinfluss und die Mehrwege-Charakteristik
in jedem Band verschieden. Das heißt, es gibt keine Garantie
dafür,
dass jedes Frequenzbandsignal, das an einer MS empfangen wird, die
gleiche PN-Sequenzphase aufweist. Deshalb sollte das mobile Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
eine Suche einer PN-Sequenzphase
für jedes
der verschiedenen Bandeingangssignale durchführen.
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Wenn
ein besonderer serieller PN-Sequenzphasensucher eine Suche einer
PN-Sequenzphase abschließt, dabei
eine festgelegte Bedingung erfüllt, und
ein minimaler Variationsbereich für PN-Sequenzphasen ermittelt
wird, suchen andere PN-Sequenzphasensucher
nach PN-Sequenzphasen ihrer jeweiligen Bandeingangssignale unter
Verwendung unterschiedlicher Suchbedingungen. Die PN-Sequenzphasen
anderer Bandeingangssignale werden sich innerhalb der Minimalphasenvariationsperiode
bewegen. Da jeder PN-Sequenzphasensucher mit einer unterschiedlichen
Suchbedingung betrieben wird, bis die Minimalphasenvariationsperiode
bestimmt ist, wird der Mittelwert der Suchzeiten nach PN-Sequenzphasen
reduziert. Da der Anfangsabschnitt den größten Teil der Suchzeit nach
PN-Sequenzphasen verbraucht, kann die Suchzeit nach PN-Sequenzphasen um
einen Faktor von ½ oder
1/3 reduziert werden.
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Nachdem
der minimale Variationsbereich für PN-Sequenzphasen
ermittelt ist, sollte jeder PN-Sequenzphasensucher eine Suche einer
PN-Sequenzphase in der Minimalphasenvariationsperiode ausführen.
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Übersicht über die Erfindung
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Suchen nach einer PN-Sequenzphase in einem
mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
vorzulegen, worin jeder PN-Sequenzphasensucher nach einer PN-Sequenzphase
eines der empfangenen Signale aus jedem Frequenzband gemäß einer anderen
Suchbedingung sucht und ein minimaler Variationsbereich für PN-Sequenzphasen ermittelt
wird, um dadurch die mittlere Zeit für die Suche nach einer PN-Sequenzphase zu reduzieren.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Suchen nach einer PN-Sequenzphase in einem
mobilen Mehrfachträger-CDMA- Kommunikationssystem
vorzulegen, worin mindestens zwei PN-Sequenzphasensucher nach einer
PN-Sequenzphase eines von mindestens zwei Frequenzbandsignalen gemäß einer
anderen Suchbedingung suchen und die Informationen über die
PN-Phase und die Energie ausgeben, und ein Controller den Suchern
einer PN-Sequenzphase die unterschiedlichen Suchbedingungen zuweist
und eine minimale Phasenvariationsperiode auf der Basis der Informationen über die
PN-Phase und die Energie ermittelt.
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Noch
ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Suchen nach einer PN-Sequenzphase in einem mobilen
Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
vorzulegen, worin mindestens zwei PN-Sequenzphasensucher nach einer PN-Sequenzphase eines
von mindestens zwei Frequenzbandsignalen gemäß einer anderen Suchbedingung
suchen und die Informationen über
die PN-Phase und die Energie ausgeben, ein Controller den Suchern
einer PN-Sequenzphase
die unterschiedlichen Suchbedingungen zuweist und eine minimale
Phasenvariationsperiode auf der Basis der Informationen über die
PN-Phase und die Energie ermittelt, und diese mindestens zwei PN-Sequenzphasensucher
einzeln nach einer PN-Sequenzphase eines zugewiesenen (entsprechenden)
Frequenzbandsignals in der ermittelten minimalen Phasenvariationsperiode
suchen.
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Es
ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Suchen nach einer PN-Sequenzphase in einem
mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
vorzulegen, worin jeder PN-Sequenzphasensucher nach einer PN-Sequenzphase
eines entsprechenden Bandeingangssignals ab einem unterschiedliche
Suchstartpunkt sucht.
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Um
die oben genannten Ziele zu erreichen, werden eine Vorrichtung zum
Suchen nach einer PN-Sequenzphase in einem mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
beziehungsweise ein Verfahren zum Suchen nach einer PN-Sequenzphase mit
den Hauptmerkmalen der Ansprüche
1 bis 7 vorgelegt.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen offen gelegt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
oben genannten und andere Ziele, Merkmale und Vorzüge der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung wesentlich
klarer ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
gelesen wird, die folgendes zeigen:
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Beispiels eines seriellen PN-Sequenzphasensuchers
in einem mobilen CDMA-Kommunikationssystem.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm eines weiteren Beispiels für einen seriellen PN-Sequenzphasensucher
in einem mobilen CDMA-Kommunikationssystem.
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3 zeigt
Beispiele unterschiedlicher Suchstartpunkte von N seriellen PN-Sequenzphasensuchern
in einem mobilen CDMA-Kommunikationssystem nach der vorliegenden
Erfindung.
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4 zeigt
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform
einer Vorrichtung zum Suchen nach einer PN-Sequenzphase im mobilen
Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
nach der vorliegenden Erfindung.
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5 zeigt
ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung
zum Suchen nach einer PN-Sequenzphase im mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
nach der vorliegenden Erfindung.
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6 zeigt
ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform
der parallelen Suche nach einer PN-Sequenzphase im mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
darstellt.
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7 zeigt
ein Flussdiagramm, das eine dritte Ausführungsform der parallelen Suche
nach einer PN-Sequenzphase im mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem darstellt.
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8A zeigt
ein Beispiel unterschiedlicher Suchstartpunkte der PN-Sequenzphasensucher
im mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
nach der vorliegenden Erfindung, und
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8B zeigt
ein weiteres Beispiel unterschiedlicher Suchstartpunkte der PN-Sequenzphasensucher
im mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
nach der vorliegenden Erfindung, und
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9A und 9B veranschaulichen
die erste Ausführungsform
der Suche nach einer PN-Sequenzphase
im mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
nach der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden in diesem Abschnitt mit Bezug
auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung
werden allgemein bekannte Funktionen und Aufbauten nicht im Detail
beschrieben, da sie die Erfindung mit unnötigen Details verschleiern
würden.
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In
einem mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem,
das sich eines parallelen Suchmodells nach PN-Sequenzen bedient,
werden einer Vielzahl von PN-Sequenzphasensuchern ein
oder zwei Signale zugeordnet, die auf unterschiedlichen Frequenzbändern empfangen
werden, die dann nach der PN-Sequenzphase des Frequenzbandsignals
unter Anwendung unterschiedlicher Suchbedingungen suchen. Hier können die
unterschiedlichen Suchbedingungen eine Phase enthalten, die einem
Suchstartpunkt und einer Suchperiode entspricht. Daher kann jeder
serielle PN-Sequenzphasensucher
eine PN-Sequenz erzeugen und nach einer PN-Sequenzphase an einem
unterschiedlichen Startpunkt suchen. Deshalb wird die mittlere Zeit
zum Suchen nach einer PN-Sequenzphase reduziert.
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Zuerst
wird das Konzept eines PN-Rings als Grundlage beschrieben, um die
vorliegende Erfindung verstehen zu helfen. Ein Sender in einem mobilen
CDMA-Kommunikationssystem
multipliziert ein Datensignal vor der Übertragung mit einer PN-Sequenz einer hohen
Datenrate. Danach fordert ein Empfänger die Synchronisation der
PN-Sequenz des Senders an, multipliziert ein empfangenes Signal zum
Entspreizen mit der PN-Sequenz und stellt das Datensignal wieder
her. Ein zufälliges
kanalcodiertes Signal oder Zeichen wird durch einen entsprechenden
orthogonalen Code zur Datenübertragung
orthogonal gespreizt und durch eine PN-Sequenz bei einer Übertragungsrate
von 1.2288 MHz gespreizt. Ein Pilotsignal wird erzeugt, indem ein
nicht demoduliertes Signal, in dem alle „+1"en durch einen orthogonalen Code W0 gespreizt werden, orthogonal gespreizt
wird und das orthogonal gespreizte Signal durch eine PN-Sequenz
gespreizt wird.
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Eine
PN-Sequenz kann eine Periode von 215-1 aufweisen
und „1" oder „-1" treten mit der gleichen
Häufigkeit
in der PN-Sequenz auf. Jede BS besitzt einen eindeutigen Startpunkt
der PN-Sequenzphase, und eine MS sucht die PN-Sequenz eines Pilotsignals,
um sich mit der BS zu synchronisieren. Eine PN-Sequenz der Periode
32768 wird allgemein als PN-Ring bezeichnet,
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3 zeigt
ein Beispiel von unterschiedlichen Suchstartpunkten bei N parallelen
PN-Sequenzphasensuchern
in einem mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
nach der vorliegenden Erfindung.
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Hier
stellt jeder Skalenstrich in den PN-Ringen 31 bis 3N eine
PN-Sequenzphase dar und das Intervall der Skalenstriche entspricht
einer PN-Chip-Dauer. Der Pfeil in jedem PN-Ring kennzeichnet einen
unterschiedlichen Suchstartpunkt, und zwar eine unterschiedliche
PN-Sequenzphase, die jedem PN-Sequenzphasensucher zugewiesen ist.
Jeder PN-Ring ist nach den Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung in N Intervalle unterteilt.
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4 zeigt
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform
einer Vorrichtung zum Suchen nach einer PN-Sequenzphase im mobilen
Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
nach der vorliegenden Erfindung.
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Mit
Bezug auf 4 demoduliert ein Trägerdemodulator 400 ein
trägerdemoduliertes
RF-Eingangssignal. Die ersten bis N-ten Multiplikatoren 410, 412 und 414 im
Trägerdemodulator 400 empfangen
trägerdemodulierte
RF-Signale und multiplizieren sie mit den ersten bis N-ten lokalen
Trägern, womit
sie jedes Frequenzbandsignal demodulieren. Die abgestimmten Filter 416, 418 und 420 im
Trägerdemodulator 400 stellen
die Wellenformen der demodulierten Frequenzbandsignale wieder her.
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Die
ersten bis N-ten PN-Sequenzphasensucher 430, 440 und 450,
die wie in 1 oder 2 dargestellt
aufgebaut sind, suchen mit unterschiedlichen Suchbedingungen, die
ihnen von der Steuerung eines Controllers 460 zugeordnet
werden, nach den PN-Sequenzphasen
der ersten bis N-ten Frequenzbandsignale und geben die Informationen über die PN-Phasen
und die Energien aus. Hierbei können
die unterschiedlichen Suchbedingungen PN-Phasen und Suchperioden
sein, die unterschiedlichen Suchstartpunkten entsprechen. Darüber hinaus
können
die ersten bis N-ten PN-Sequenzphasensucher 430, 440 und 450 entsprechend
den unterschiedlichen Suchbedingungen nach den PN-Sequenzphasen an
unterschiedlichen Suchstartpunkten suchen.
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Der
Controller 460 steuert die Arbeitsgänge der ersten bis N-ten PN-Sequenzphasensucher 430, 440 und 450,
indem er die entsprechenden Suchbedingungen auf der Basis der Informationen über die PN-Phasen
und die Energien, die er von den ersten bis N-ten PN-Sequenzphasensuchern 430, 440 und 450 empfängt, steuert
und zuweist.
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Der
Controller 460 empfängt
die Informationen über
die PN-Phasen und die Energien, weist die entsprechende Suchbedingung
zu und ermittelt in einem festgelegten Suchalgorithmus nach einer PN-Sequenzphase
die Minimalphasenvariationsperiode. Für die Suche nach einer PN-Sequenzphase
eines entsprechenden Frequenzband-Eingangssignals werden dann die Informationen über die
Minimalphasenvariationsperiode von allen PN-Sequenzphasensuchern
gemeinsam benutzt. Auf diese Weise führen die ersten bis N-ten PN-Sequenzphasensucher 430, 440 und 450 eine
partikuläre
Suche nach einer PN-Sequenzphase für jedes zugeordnete Frequenzbandsignal
mit der Minimalphasenvariationsperiode durch.
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Wenn
in der Minimalphasenvariationsperiode eine PN-Phase angenommen wird,
benachrichtigt der Controller 460 einen übergeordneten
Prozessor (nicht dargestellt) über
die Annahme der PN-Phase. Auf diese Weise demoduliert eine MS (nicht
dargestellt) in den nächsten
Stufen den Sync-Kanal. Nach der Suche nach einer PN-Sequenzphase
empfängt der
Controller 460 die entsprechenden Informationen über den
Pilotversatz vom übergeordneten
Prozessor, regelt die entsprechenden Suchbedingungen, misst die
Stärke
der Pilotsignale, die aus den benachbarten BSen empfangen werden,
und vergleicht sie mit der Stärke
eines Pilotsignals aus dem aktuellen Dienst.
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Wenn
in der Zwischenzeit die maximalen Energien, die von den PN-Sequenzphasensuchern 430, 440 und 450 empfangen
werden, einen Grenzwert erreichen, weist der Controller 460 den
PN-Sequenzphasensuchern, die den Grenzwert einhalten, neue entsprechende
Suchbedingungen zu, die einen neuen Grenzwert für die Energie, der höher als
der vorherige Grenzwert ist, einen Grenzwert für Frequenzfehler, eine neu
definierte Größe für das Suchfenster und
einen neuen Suchstartpunkt auf der Basis der PN-Phase mit maximaler
Energie, Korrelationsperiode etc. enthalten, und führt dann
die Suche nach einer PN-Sequenzphase mit den neuen Suchbedingungen
durch, und wenn dann die maximale Energie und der Frequenzfehler
die jeweiligen Grenzwerte einhalten, wiederholt er denselben Prozess
wie im vorherigen Fall in einer festgelegten Anzahl von Durchlaufen
zur höheren
Stabilität
und geringeren Wahrscheinlichkeit für einen falschen Alarm. Wenn es
eine PN-Phase gibt, die allen Bedingungen genügt, bestimmt der Controller 460 entsprechend
der PN-Phase die Minimalphasenvariationsperiode und steuert die
Minimalphasenvariationsperiode ein, die von allen PN-Sequenzphasensuchern
gemeinsam benutzt werden soll. Der Grenzwert wird von Stufe zu Stufe
strenger.
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Wenn
die maximale Energie oder der Frequenzfehler die jeweiligen Grenzwerte
in keiner Stufe einhalten, weist der Controller 460 den
PN-Sequenzphasensuchern 430, 440 und 450,
die keinen Grenzwert erreichen, eine andere Suchbedingung zu, die eine
neu definierte Größe für das Suchfenster
und einen neuen Suchstartpunkt enthält, und die Suche nach einer
PN-Sequenzphase wird wieder aufgenommen.
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Die
Stabilität
kann gesteigert werden und die Wahrscheinlichkeit eines falschen
Alarms kann weiter reduziert werden, wenn die Suchwiederholzeit länger ist
und der Controller die geeigneten Bedingungen einsetzt.
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Obwohl
jeder PN-Sequenzphasensucher in der Ausführungsform aus 4 nach
der PN-Sequenzphase seines entsprechenden Bandeingangssignals sucht,
bis die Minimalphasenvariationsperiode ermittelt ist, stellt dies
nur eine beispielhafte Anwendung dar. Des Weiteren kann überlegt
werden, dass jeder PN-Sequenzphasensucher nach der PN-Sequenzphase
eines bestimmten Bandeingangssignals mit einer unterschiedlichen
Suchbedingung sucht, bis die Minimalphasenvariationsperiode ermittelt
ist. Nach der Ermittlung der Minimalphasenvariationsperiode sollte
jeder PN-Sequenzphasensucher erneut nach seinem entsprechenden Bandeingangssignal
suchen.
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5 zeigt
ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung
zum Suchen nach einer PN-Sequenzphase im mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
nach der vorliegenden Erfindung.
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Mit
Bezug auf 5 demoduliert ein Trägerdemodulator 510 ein
RF-Trägersignal.
Die ersten bis N-ten Sucher 530 bis 550, die wie
in 1 dargestellt aufgebaut sind, suchen nach der
PN-Sequenzphase eines der ersten bis N-ten Bandsignale, die von
einem Schalter 520 empfangen werden, nach unterschiedlichen
Suchbedingungen und geben die Informationen über die PN-Phasen und die Energien
aus. Hierbei können
die unterschiedlichen Suchbedingungen PN-Phasen und Suchperioden
entsprechend den Suchstartpunkten sein. Darüber hinaus können die
ersten bis N-ten PN-Sequenzphasensucher 530 bis 550 die
Suche nach einer PN-Sequenzphase von unterschiedlichen Suchstartpunkten
aus nach den unterschiedlichen Suchbedingungen durchführen.
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Der
Controller 560 steuert die Vorgänge der ersten bis N-ten PN-Sequenzphasensucher 530 bis 550 durch
ein Regeln und Zuweisen entsprechender Suchbedingungen auf der Basis
der Informationen über
die PN-Phase und die Energie, die aus den ersten bis N-ten PN-Sequenzphasensuchern 530 bis 550 empfangen
werden.
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Der
Controller 560 empfängt
die Informationen über
die PN-Phase und die Energie, ordnet die entsprechenden Suchbedingungen
zu und ermittelt in einem festgelegten Suchalgorithmus nach einer PN-Sequenzphase
die Minimalphasenvariationsperiode. Um nach der PN-Sequenzphase
eines entsprechenden Bandeingangssignals zu suchen, werden dann
die Informationen über
die Minimalphasenvariationsperiode von allen PN-Sequenzphasensuchern gemeinsam benutzt.
Auf diese Weise führen
die ersten bis N-ten
PN-Sequenzphasensucher 530 bis 550 eine Suche
nach einer PN-Sequenzphase auf ihren jeweiligen Bandeingangssignalen
innerhalb der Minimalphasenvariationsperiode durch.
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Wenn
im Bereich der Minimalphasenvariation eine PN-Phase angenommen wird,
benachrichtigt der Controller 560 einen übergeordneten
Prozessor (nicht dargestellt) über
die Annahme der PN-Phase. Auf diese Weise demoduliert eine MS (nicht
dargestellt) in den nächsten
Stufen den Sync- und den Seiten-Kanal.
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Der
Schalter 520 schaltet eines der ersten bis N-ten Bandeingangssignale
auf die Eingangsschnittstelle eines entsprechenden PN-Sequenzphasensuchers
unter der Steuerung durch den Controller 560, bis ein Bereich
der Minimalphasenvariation bestimmt ist. Nach der Bestimmung des
Bereichs der Minimalphasenvariation schaltet der Schalter 520 unter
der Steuerung durch den Controller 560 die ersten bis N-ten
Bandeingangssignale auf die Eingangsschnittstellen der ersten bis
N-ten entsprechenden PN-Sequenzphasensucher.
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6 zeigt
ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform
der Suche nach einer PN-Sequenzphase
in einem mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
nach der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Mit
Bezug auf die 6 demoduliert der Trägerdemodulator 510 in
Schritt 610 jedes Bandeingangssignal und der Schalter 520 schaltet
in Schritt 620 ein bestimmtes Bandeingangssignal auf die
Eingangsschnittstellen der ersten bis N-ten PN-Sequenzphasensucher 530 bis 550.
In Schritt 630 sucht jeder PN-Sequenzphasensucher nach der PN-Sequenzphase
eines bestimmten Bandeingangssignals mit einer unterschiedlichen
Suchbedingung, die vom Controller 560 zugeordnet wird,
und gibt die Informationen über
die entsprechende PN-Phase und die Energie aus. Wenn in Schritt 640 eine
zuverlässige PN-Sequenzphase,
die einer bestimmten Bedingung genügt, angenommen wird, ermittelt
der Controller 560 in Schritt 645 ein Bereich
der Minimalphasenvariation, und der Schalter 520 schaltet
in Schritt 650 unter der Steuerung durch den Controller 560 die
ersten bis N-ten Bandeingangssignale auf die Eingangsschnittstellen
der ersten bis N-ten entsprechenden PN-Sequenzphasensucher 530 bis 550.
In Schritt 660 sucht jeder PN-Sequenzphasensucher nach
der PN-Sequenzphase
seines entsprechenden Bandeingangssignals mit einer dem Bereich
der Minimalphasenvariation entsprechenden Suchbedingung. In Schritt 665 ermittelt
der Controller 560, ob die PN in weiteren als der bestimmten
Bandanzahl angenommen wurde oder nicht. Wenn ja, sendet der Controller 560 in
Schritt 670 die Informationen über die angenommene PN-Phase
für jedes
Band an den übergeordneten
Prozessor. Wenn nein, ordnet der Controller 560 in Schritt 675 neue
Suchbedingungen zu und kehrt zu Schritt 640 zurück.
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In
der Zwischenzeit sollte das mobile Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
die Kompatibilität
zu einem mobilen Einzelträger-CDMA-Kommunikationssystem
unterstützen.
Ein Benutzer kann zum Beispiel auf eine Betriebsart der MS entsprechend
dem Typ des aktuellen Dienstes, der vom System unterstützt wird,
umschalten, das heißt, je
nachdem, ob ein Mehrfachträgermodus
oder ein Einzelträgermodus
unterstützt
wird. Wenn eine MS, die auf den Mehrfachträgermodus eingestellt ist, in ein
Dienstegebiet kommt, das einen Einzelträgermodus unterstützt, oder
das Gerät
eingeschaltet ist, wird die MS automatisch in den Einzelträgermodus
umgeschaltet.
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Deshalb
sollte die Vorrichtung zur parallelen Suche nach der PN-Sequenzphase
auch eine Suche nach einer PN-Sequenzphase auf einem Einzelträger oder
einem Einzel bandsignal durchführen.
Wenn jeder PN-Sequenzphasensucher nach der PN-Sequenzphase des Einzelbandsignals an
unterschiedlichen Suchstartpunkten sucht, wird die für die PN-Sequenzsuche
erforderliche Zeit reduziert.
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7 zeigt
ein Flussdiagramm, das eine dritte Ausführungsform der Suche nach einer
PN-Sequenzphase im mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
darstellt.
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Mit
Bezug auf die 4 und 7 ermittelt in
Schritt 720 der Controller 460, wenn eine MS eingeschaltet
ist, ob die MS auf den Mehrfachträgermodus oder auf den Einzelträgermodus
eingestellt ist. Die Ermittlung kann auf der Basis der Informationen über die
Betriebsart der MS, die vom übergeordneten Prozessor
empfangen wird, oder auf der Basis der Informationen, ob ein Übergang
in einen anderen Modus benötigt
wird oder nicht, durchgeführt
werden.
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Im
Mehrfachträgermodus
demoduliert der Demodulator 400 in Schritt 730 jedes
Bandsignal mit einem entsprechenden lokalen Träger unter der Steuerung durch
den Controller 460 oder des übergeordneten Prozessors. Jeder
PN-Sequenzphasensucher sucht in Schritt 740 nach der PN-Sequenzphase
eines entsprechenden Bandsignals an einem unterschiedlichen Suchstartpunkt
unter der Steuerung durch den Controller 460.
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Im
Einzelträgermodus
demoduliert der Demodulator 400 in Schritt 750 das
empfangene Signal mit einem lokalen Einzelträger unter der Steuerung durch
den Controller 460 oder des übergeordneten Prozessors. Dann
wird das Einzelbandsignal auf den Eingang jedes PN-Sequenzphasensuchers
gelegt. In Schritt 760 sucht jeder PN-Sequenzphasensucher nach
der PN-Sequenzphase des Einzelbandsignals an einem unterschiedlichen
Suchstartpunkt unter der Steuerung durch den Controller 460.
Der Controller 460 sendet in Schritt 770 die Informationen über die entsprechende
angenommene PN-Phase an den übergeordneten
Prozessor.
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8A zeigt
ein Beispiel unterschiedlicher Suchstartpunkte der PN-Sequenzphasensucher
im mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
nach der vorliegenden Erfindung.
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8A zeigt
einen PN-Ring 800 mit drei PN-Sequenzphasensuchern 801, 802 und 803.
Der PN-Ring 800 ist in drei Segmente unterteilt, und jedem
PN-Sequenzphasensucher ist ein entsprechender Suchstartpunkt zugeordnet.
Jeder PN-Sequenzphasensucher empfängt ein Einzelbandsignal und sucht
durch ein Versetzen eines Suchfensters 804 vom entsprechenden
Suchstartpunkt aus nach der PN-Sequenzphase des Einzelbandsignals.
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8B zeigt
ein weiteres Beispiel unterschiedlicher Suchstartpunkte der PN-Sequenzphasensucher
im mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
nach der vorliegenden Erfindung.
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In 8B wird
angenommen, dass die Anzahl der PN-Sequenzphasensucher drei ist,
ein PN-Ring, das heißt,
eine PN-Sequenz wird in festgelegte Suchperioden 840 unterteilt,
wobei von einem PN-Versatz „0" aus gestartet wird,
und dann werden die aufgeteilten Suchperioden der Reihe nach den PN-Sequenzphasensuchern 810, 820 und 830 zugeordnet.
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9A und 9B veranschaulichen
die erste Ausführungsform
der Suche nach einer PN-Sequenzphase
im mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
nach der vorliegenden Erfindung.
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9A veranschaulicht
einen Ablauf, in dem die Informationen über die PN-Phase und die Energie,
die einer Minimalphasenvariationsperiode entsprechen, die mit dem
Bezugszeichen 11 gekennzeichnet ist, ausgegeben werden,
während
jeder PN-Sequenzphasensucher,
ein erster, ein zweiter und ein dritter bzw. 901, 902 und 903 nach
einem bestimmten Bandsignal, zum Beispiel nach einem zweiten Bandsignal
mit einer unterschiedlichen Suchbedingung suchen, und der Controller
die Minimalphasenvariationsperiode ermittelt.
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9B veranschaulicht
einen Ablauf, in dem der Controller die Minimalphasenvariationsperiode ermittelt
und die Informationen über
die Minimalphasenvariationsperiode an die ersten bis dritten PN-Sequenzphasensucher
liefert, so dass die ersten bis dritten PN-Sequenzphasensucher nach den PN-Sequenzphasen
ihrer entsprechenden Bandsignale suchen. Die PN-Phasen 4, 5 und
6 in 9B sind die jeweils letzten PN-Phasen, die von
jedem Bandsignal angenommen wurden und die später zum Demodulieren des Sync-Kanals verwendet
werden.
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In
einem mobilen Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem
nach der vorliegenden Erfindung sucht jeder PN-Sequenzphasensucher – wie oben
beschrieben – nach
der PN-Sequenzphase eines Bandeingangssignals mit einer unterschiedlichen
Suchbedingung, und danach wird ein Bereich der Minimalphasenvariation
ermittelt. Daher wird der Mittelwert der Suchzeit nach einer PN-Sequenzphase
reduziert. Da der größte Anteil
der Zeit besonders beim Ausführen
einer Anfangsstufe der PN-Sequenzphasensuche verbraucht wird, kann
die Suchzeit nach einer PN-Sequenzphase auf die Hälfte oder ein
Drittel der konventionellen Suchzeit reduziert werden. Des Weiteren
wird die Annahme einer PN-Phase am Start und die Zeit zur Signalgewinnung reduziert
werden, wenn eine MS eingeschaltet ist oder ein Anruf abgebrochen
wird.
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Nachdem
die Minimalphasenvariationsperiode ermittelt worden ist, wird die
Suche nach einer PN-Sequenzphase wieder auf jedem Bandsignal durchgeführt. Deshalb
kann eine stabile Suche nach einer PN-Sequenzphase mit einer reduzierten
Wahrscheinlichkeit eines fehlerhaften Alarms auf jedem Bandsignal
eingerichtet werden, das einem unterschiedlichen Fading-Einfluss
und unterschiedlichen Mehrweg-Charakteristiken ausgesetzt ist.
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Obwohl
die Erfindung mit Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen
gezeigt und beschrieben worden ist, werden die Kenner der Technik
verstehen, dass verschiedene Änderungen
im Aufbau und in den Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne
den Anwendungsbereich der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert
ist, zu verlassen.