NO326768B1

NO326768B1 - Fremgangsmate og apparat for overforing i et flerbaerersystem

Info

Publication number: NO326768B1
Application number: NO20001335A
Authority: NO
Inventors: Yu-Cheun Jou
Original assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1997-09-16
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2009-02-16
Also published as: HK1030298A1; CA2302391C; KR20010024042A; EP1507379B1; CA2302391A1; BR9812311B1; UA62980C2; NO20001335L; US6389000B1; TW431083B; AU9569398A; IL134919A; US20020122398A1; WO1999014878A1; DE69838824D1; DE69838824T2; EP1016234B1; NO20001335D0; DE69831255T2; EP1507379A3

Description

Denne oppfinnelse gjelder en fremgangsmåte og et apparat for overføring av informasjon (data) i et flerbærersystem, og oppfinnelsen kan brukes for å bringe et systems overføringskapasitet til et maksimum og øke den såkalte signaldiversitet - som betyr fleksibilitet ved overføring av signaler via forskjellige veier eller ruter - ved dynamisk multipleksbehandling av signaler via flere bærere, særlig innenfor et kommunikasjonssystem med mulighet for å spre signalene over et større frekvensspektrum.

Det er ønskelig å kunne sende data ved overføringshastigheter (en takt eller rate) som er større enn den tilsvarende maksimale takt for overføring via en enkelt CDMA-kanal (en kanal for kodefordelt multippelaksess). En konvensjonell CDMA-kanal (som standardisert for kommunikasjon i sambandsnett med mobile enheter i USA) er i stand til å kunne overføre digitale data ved en maksimal takt på 9,6 b/s ved hjelp av en 64 b Walsh-spredefunksjon ved 1,2288 MHz.

En rekke løsninger på dette problem er foreslått. En slik er å allokere flere kanaler til brukere og la disse brukere overføre ved å sende og motta data i parallelle kanaler, ved å ta i bruk de kanaler som er tilgjengelige for dem. To måter å tilveiebringe multiple CDMA-kanaler for bruk av en enkelt bruker er allerede beskrevet i vår US patentsøknad 08/431,180 med tittel "METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING VARIABLE RATE DATA IN A COMMUNICATIONS SYSTEM USING

STATISTICAL MULTIPLEXING", og USSN 08/838,240 med tittel "METHOD AND

APPARATUS FOR PROVIDING VARIABLE RATE DATA IN A COMMUNICATIONS SYSTEM USING NON-ORTHOGONAL OVERFLOW CHANNELS".

Innholdet i begge disse patentskrifter tas her med som referansemateriale. I tillegg kan frekvensdiversitet oppnås ved å sende data over flere spektralspredte kanaler som er skilt fra hverandre i frekvens. En måte og et apparat for redundant dataoverføring via flere CDMA-kanaler er beskrevet i vårt US 5 166 951 med tittel "HIGH CAPACITY SPREAD SPECTRUM CHANNEL", og innholdet av dette patent tas også her med som referansemateriale. Bruken av CDMA som modulasjonsteknikk er en av flere teknikker for å lette samband hvor et stort antall systembrukere foreligger. Andre multippelaksessteknikker så som TDMA, FDMA og konvensjonell amplitudemodula-sjon (AM), herunder amplitudekomprimert enkeltsidebånds overføring (ACSSB) er allerede velkjent innenfor teknikken, men den spektralfordelte modulasjonsteknikk CDMA gir betydelige fordeler over disse andre teknikker for kommunikasjonssystemer hvor et stort antall brukere skal ha samtidig tilgang.

Bruken av CDMA-teknikk i et slikt system er allerede beskrevet i vårt US patent 4 901 307 med tittel "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMU-

NICATIONS SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS", og

innholdet tas her med som referansemateriale. Bruken av CDMA-teknikk i et tilsvarende kommunikasjonssystem er videre beskrevet i vårt US patent 5 103 459 med

tittel "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN

A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", og innholdet av dette patent tas også her med som referansemateriale. CDMA er som nevnt standardisert i USA ved interimstandarden TIA IS-95 for "MOBILE STATION-BASE STATION COMPATI-BILITY STANDARD FOR DUAL MODE WIDEBAND SPREAD SPECTRUM

CELLULAR SYSTEM", og denne standard tas også her med som referansemateriale.

CDMA-bølgeformen tilbyr på grunn av sin iboende bredbåndsnatur for signaloverføring en form for frekvensfordeling eller -diversitet ved å spre sig-nalenergien over et større frekvensspektrum som altså tilsvarer et bredt frekvensbånd, og av denne grunn vil frekvensselektiv svekking ved radiooverføring (fading) bare påvirke en mindre del av signaloverføringen innenfor den relativt store båndbredde. Rom- eller veidiversitet som innebærer at signalene finner forskjellig overføringsvei fra sender til mottaker, både i forover- og returkanalene for overføringen oppnås ved å sette opp en rekke signalveier via samtidig aktive forbindelser eller lenker til/fra en mobil bruker i et nett for mobile radiostasjoner, via to eller flere antenner, sektorer innenfor det aktuelle kommunikasjonsnett eller bestemte steder som blant annet kan være steder for en sentral eller basestasjon i nettet. Videre kan flerveismuligheter oppnås ved å utnytte flerveisomgivelsene via spredespektrumprosessering, nemlig ved å la et signal som ankommer med en bestemt utbredelsesforsinkelse mottas og prosesseres separat. Eksempler på bruken av slik veidiversitet er demonstrert i vårt US patent 5 101 501 med tittel "SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" og vårt patent US 5 109 390 med tittel "DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", og innholdet i begge disse tas her med som referansemateriale.

Fig. 1 viser et overføringsskjema for et CDMA-system med flere bærere og hvor hver bærer fører en bestemt del av de data som overføres. Informasjons-sekvenser som gjerne kalles rammer og som overføres med variabel overføringshastig-het er ført inn til venstre øverst på tegningen til en koder 2 som koder digitalsignalene i form av binærsifre i samsvar med et bestemt omhylningskodeformat. Resultatet er kodede symboler som overføres til en krets for symbolrepetisjon, idet symbolene repeteres for å gi en fast overføringshastighet for symbolene, uavhengig av overførings-hastigheten av den innkommende sifferstrøm. De repeterte symboler videreføres til en blokkinnfeller 6 som omordner den sekvens som symbolene kommer inn med, til en som skal overføres. Innfellingen er koplet med en foroverfeilkorreksjon og gir tidsdiversitet, hvilket hjelper til ved mottakingen og feilopprettingen i de overførte signaler når man står overfor feilsekvenser. Etter innfellingen videreføres de omordnede symboler til en datascrambler 12 som på norsk kan foreslås kalt omkaster eller sammenpakker og som multipliserer hvert symbol med enten +1 eller -1 i avhengighet av en bestemt kvasistøysekvens (PN-sekvens). Denne sekvens fremkommer ved å la en lang slik PN-sekvens som frembringes av en såkalt langkodegenerator 8 ved en bestemt gruppetakt ("chip rate"), gjennom en desimator 10 som selektivt tilveiebringer et subsett av gruppene av langkodesekvenser ved den overføringshastighet som gjelder for sym-bolstrømmen etter innfellingen.

Data fra scrambleren 12 går til en demultipleksenhet 14 som deler sifferstrømmen i tre like substrømmer. Den første av disse går til et subsystem 15a for overføringen, den andre går til et subsystem 15b, mens den tredje går til et subsystem 15c. De subrammer som derved frembringes går til de viste omvandlere 16a-16c for seriell til parallell (binær til 4-nivå). Utgangen fra omvandlerne blir kvaternærsymboler (2 b/symbol) og skal overføres i et QPSK-modulasjonsformat (modulasjon ved sprangvis kvadraturfaseendring, tilsvarende nøkling).

Signalene fra omvandlerne går til Walsh-kodere 18a-18c som sørger for multiplikasjon med en Walsh-sekvens som består av ±1-verdier, og etter kodingen går signalene fra disse kodere til QPSK-spredere 20a-20c som sprer de aktuelle data i samsvar med to korte PN-sekvenser. Disse PN-sekvensspredte signaler går deretter til forsterkere 22a-22b for forsterkning i henhold til en bestemt forsterkningsfaktor.

Det system som er beskrevet ovenfor lider imidlertid av flere ulemper. Siden for det første de data som skal tilveiebringes i like substrømmer for hver av bærerne er begrenset ved den tilgjengelige numerologi til rammer med et antall kodesymboler som deles likt på en faktor på 3, og tabell 1 på neste side viser nettopp hvilke begrensninger man har ved de mulig overføringshastigheter som er tilgjengelige i et slikt overføringssystem, vist på fig. 1.

Tabell 1

Walsh- Antall Lengden Symbol- Antallet § funksjon ^alsh av Walsh- takt[sps] symb.

(QPSK- 1 funksj. (etter „ n m v^ o i • pr. 20 ms symbol) tunk<s>j. [chip] repetisj.)

takt[sps] pr. 20 ms

1228800 24576 3<*>( <2>") 1 2457600 49152 3*( 214) 614400 12288 3*( 212) 2 1228800 24576 3*( 213) 307200 6144 3»( 2") 4 . 614400 12288 3»( 2U) 153600 3072 3»( 210) 8 307200 61444 3»( 2") 76800 1536 3»( 29) 16 153600 3072 3*( 210) 38400 . 768 3*( 2g) 32 76800 , 1536 3»( 29) 19200 384 3»( 27) 64 38400 768 3»( 28) 9600 192 3»( 26) 128 19200 384 3»( 27) 4800 96 3»( 25) 256 9600 192 3»( 26) 2400 48 3»( 24) 512 4800 96 3»( 25) 1200 24 3»( 23) 1024 2400 48 3*( 24)

600 12 3»( 22) 2048 1200 24 3»( 23) 300 6 3 , f ( 21 ) 4096 600 12 3» ( 22 ) 150 3 3» ( 2° ) I 8192 | 300 | 6 | 3 *( 21 ) |

Som vist i tabell 1 og siden symbolene er jevnt fordelt for de tre bærere vil den totale overføringshastighet være begrenset av den bærer som har minst tilgjengelig effekt eller som trenger det største signal/støyforhold (SNR). Dette betyr at den totale overføringshastighet vil være lik tre ganger overføringshastigheten for den "dårligste" forbindelsesvei (i dette tilfelle menes med dårligste den som trenger størst SNR eller har minst tilgjengelig effekt på sendersiden. Dette reduserer systemets totale kapasitet, siden den dårligste kanals takt alltid velges som den felles takt for alle tre bærere, hvilket fører til dårligere enn maksimal utnyttelse av kanalressursene for de to bedre overføringsveier.

Dernest kan frekvensavhengig svekking i stor grad påvirke en av frek-vensområdene, selv om slik svekking har en begrenset effekt på de øvrige frek-vensområder i bruk. Denne implementering er lite fleksibel og tillater ikke sending av en ramme på en måte som reduserer virkningene for den dårligste kanal. For det tredje vil svekkingen, på grunn av den frekvensavhengige virkning typisk alltid påvirke samme gruppe symboler i hver ramme. For det fjerde er det slik at dersom implementeringen skulle overlagres en taleoverføring i et system vil det ikke være noen god måte å balansere de trafikkbelastninger som gjelder for de enkelte overføringsfrek-venser på ramme/ramme-basis når man står overfor variabel taleaktivitet i hver ramme. Dette fører til tap i forhold til den totale maksimale systemoverføring. Endelig gjelder som en femte ulempe at man for et system med bare tre frekvenskanaler og med den implementering som er beskrevet ikke vil ha noen måte å skille tale og generelle data fra hverandre, slik at data kan overføres via et frekvensbånd eller et sett slike, mens tale kan overføres via et annet frekvensbånd eller sett slike. Dette fører også til en reduksjon av den totalt ønskelige overføringskapasitet.

På denne bakgrunn er det ansett å være et behov for et forbedret flerbærersystem for CDMA-kommunikasjon og som gir større fleksibilitet når det gjelder numerologi og belastningsbalansering, bedre oppløsning av de dataover-føringshastigheter som kan håndteres og som gir overlegen ytelse når det gjelder frekvensavhengig svekking og ujevn trafikkbelastning.

I følge oppfinnelsen, løses de overnevnte problemer ved en sender angitt i krav 1 og som har de karakteristiske trekk som angitt i den kjennetegnende del av kravet; en mottaker angitt i krav 11 og som har de karakteristiske trekk som angitt i den kjennetegnende del av kravet; en trådløs sender angitt i krav 20 og som har de karakteristiske trekk som angitt i den kjennetegnende del av kravet; en fremgangsmåte angitt i krav 21 og som har de karakteristiske trekk som angitt i den kjennetegnende del av kravet; og en fremgangsmåte angitt i krav 31 og som har de karakteristiske trekk som angitt i den kjennetegnende del av kravet.

I et første aspekt av oppfinnelsen er det skaffet til veie en sender for sending av data ved en bestemt overføringshastighet og via flere kanaler, hver med en kapasitet som ikke fullt tilsvarer overføringshastigheten, hvilken sender er kjennetegnet ved: en styreenhet for å bestemme kapasiteten i hver av kanalene og velge en over-føringshastighet for hver av disse i avhengighet av den gitte kapasitet, flere subsystemer for dataoverføring og underlagt styreenheten, idet hvert av dem er tilordnet sin respektive kanal for omgruppering av kodede data med koder som er unike for kanalen for overføring i denne, og en variabel demultipleksenhet som er underlagt styreenheten og innrettet for å demultipleksbehandle de kodede data til subsystemene for overføring ved en demultiplekstakt som er utledet fra de dataoverføringshastigheter som er valgt av styreenheten for de bestemte kanalen.

I et andre aspekt ved oppfinnelsen er det skaffet til veie en mottaker som er kjennetegnet ved en mottakerkrets for å motta signaler samtidig via flere kanaler og slik at hvert av signalene fastlegger omgrupperte kodede symboler som sammen representerer data fra en felles kilde, en styreenhet for å fastlegge en symboltakt for signalene i hver kanal, flere subsystemer for mottaking og underlagt styreenheten, idet hvert av dem er tilordnet sin respektive kanal for tilbakeordning av kodede symboler ved hjelp av koder som er unike for kanalen, i den hensikt å kunne trekke ut de aktuelle overførte data fra disse, og en variabel multipleksenhet som er underlagt styreenheten og innrettet for å multipleksbehandle de innkommende data fra subsystemene ved en multiplekstakt som er utledet fra symboloverføringshastighetene bestemt for kanalene av styreenheten og videreføring til en utgang.

I et tredje aspekt av oppfinnelsen er det skaffet til veie en trådløs sender som er kjennetegnet ved en koder for å motta et sett informasjonsbærende binærsifre og koding av disse for å frembringe et sett kodesymboler, og et subsystem for overføring, for å motta kodesymbolene og tilveiebringe et subsett av disse ved en første bærerfrekvens, samt de resterende symboler ved minst én ytterligere bærerfrekvens.

Oppfinnelsen gjelder også en fremgangsmåte for overføring av data ved en bestemt overføringshastighet og via flere kanaler, hver med en kapasitet som ikke når opp til den som er gitt av overføringshastigheten, kjennetegnet ved kapasiteten for overføring via hver av kanalene og valg av en overføringshastighet for hver kanal i avhengighet av den bestemte kapasitet, omordning av kodede data ved hjelp av koder som er unike for kanalen for overføring i denne, og demultipleksbehandling av de kodede data i kanalene og ved en demultiplekstakt som er utledet fra de over-føringshastigheter som er valgt for kanalene, av en styreenhet.

Oppfinnelsen gjelder videre fremgangsmåte for å motta data kjennetegnet ved samtidig mottaking av signaler via flere kanaler, idet hvert av signalene avgrenser omordnede kodede symboler som sammen representerer data fra en felles kilde, bestemmelse av en symboltakt for signalene i hver kanal, tilbakeordning av de kodede symboler i hver kanal ved hjelp av koder som er unike for denne, i den hensikt å kunne trekke ut data fra dem, og multipleksbehandling av de tilbakeordnede data fra kanalene og ved en multiplekstakt som er utledet fra de symboltakter som er bestemt for kanalene.

For bedre å utnytte kanalressursene dersom det er nødvendig å overføre informasjon ved en annen overføringshastighet via hver bærer, i avhengighet av kanalbetingelser og de tilgjengelige effektnivåer på sendersiden for hver kanalover-føring kan man endre takten for inversmultipleksbehandlingen for hver av bærerne. I stedet for å fordele symbolene innenfor 1:1:1 kan man bruke en mer tilfeldig fordeling sammen med et annet repetisjonsskjema, så lenge resultatsymboltakten for hver bærer blir en faktor av en eller annen Walsh-funksjonstakt. Denne takt kan være 1228800, 614400, 307200,75 for Walsh-funksjonslengder (chips) fra 1 til 16384.

Har man gitt en Walsh-funksjonslengde og dersom symboltakten er lavere enn Walsh-funksjonstakten brukes symbolrepetisjon for tilpasning av taktene til hverandre. Repetisjonsfaktoren kan være et vilkårlig tall, heltall eller en brøk. Det er klart innenfor teknikken at når man har slik repetisjon kan den totale sendereffekt reduseres proporsjonalt for å holde kodesymbolenergien konstant. Walsh-funksjonslengden kan, men behøver ikke å være den samme for alle tre bærere, i avhengighet av om vi må ta vare på kodekanaler eller ikke. Dersom den håndterbare kodesymboltakt for de tre kanaler for eksempel er 153600 sps (symb./s), 30720 sps henholdsvis 102400 sps (for takten 1/2 koding vil disse tilsvare dataoverføringshastigheter på 76,8 kb/s, 15,36 kb/s henholdsvis 51,2 kb/s, mens den totale overføringshastighet er 143,36 kb/s) vil invers-multipleksfordelingen blir 15:3:10.

Dersom en Walsh-funksjon med lengde 8 brukes for samtlige tre kanaler (idet man antar modulasjonstype QPSK og med en QPSK-symboltakt på 153,6 ksps) vil hvert kodesymbol sendes to ganger, ti ganger henholdsvis tre ganger for hver av de tre kanaler. Ytterligere tidsfordeling eller -diversitet kan oppnås dersom de gjentatte symboler innfelles ytterligere. I et alternativt forsøk kan forskjellige Walsh-funksjoner brukes, for eksempel kan for de tre kanaler i eksemplet ovenfor Walsh-lengder 16, 16 henholdsvis 8 brukes og med hvert kodesymbol sendt én gang i den første kanal, fem ganger i den andre og tre ganger i den tredje.

Den tilnærmelse som her er skissert behøver ikke påvirke koderen selv, siden denne må kunne håndtere de største overføringshastigheter i alle tilfeller. Alt som endres er antallet dataoktetter på inngangen av koderen. Denne tilnærmelse har imidlertid anslag mot implementeringen av innfelleren, siden denne kan anta mange forskjellige størrelser (når det gjelder antall symboler) dersom samtlige dataover-føringshastighetskombinasjoner for de tre kanaler tillates. Et alternativ som unngår dette problem er å inversmultipleksbehandle kodesymbolene fra koderen til de tre bærere direkte og utføre innfelling av de gjentatte kodesymboler i hver kanal separat, idet dette vil forenkle numerologien og redusere antallet mulige infellerstørrelser for hver kanal.

Ytterligere trekk ved, mål for og fordeler med oppfinnelsen vil fremgå bedre av den detaljbeskrivelse som følger nedenfor, og samtidig vises til tegningene hvor samme henvisningstall fra figur til figur angir tilsvarende element, idet

fig. 1 viser et blokkskjema over et CDMA-kommunikasjonssystem for flere frekvenser og faste bærere og overføringshastigheter, fig. 2 viser et blokkskjema over et dataoverføringssystem som bruker oppfinnelsen, fig. 3 viser et blokkskjema over et mottakersystem som også bruker oppfinnelsen, og fig. 4 viser en tabell over en kodekanals Walsh-symboler i et tradisjonelt kommunikasjonssystem av kategori CDMA og i henhold til standarden IS-95.

Fig. 2 viser altså et blokkskjema over et overføringssystem som bruker oppfinnelsen, og det første som skal utføres i dette system er å fastlegge hvor store datamengder som kan håndteres via hver av de tre viste bærere. Selv om tegningen viser tre slike er det innlysende at et større antall kan benyttes. En styreprosessor 50 er vist som en stor blokk aller øverst og henter inn forskjellige parametere eller faktorer så som trafikkbelastningen over hver av bærerne, den datamengde som er samlet opp i kø for overføring til en mobil radiostasjon innenfor systemet eller kommunikasjonsnettet, og hvilken prioritet den enkelte informasjon har, som skal overføres til denne stasjon. Ut fra disse parametre bestemmes i styreprosessoren hvilken overføringshastighet som skal brukes for informasjons- eller dataoverføringen via hver av bærerne.

Etter å ha valgt hastighet velges et modulasjonsformat som kan overføre data ved den gitte hastighet. I eksemplet brukes Walsh-sekvenser med forskjellig lengde for å modulere de aktuelle data, i avhengighet av hvilken hastighet disse skal overføres med. Denne bruk for modulasjonen er allerede beskrevet i detalj i vår US patentsøknad 08/654,443 med tittel: HIGH RATE DATA WIRELESS COMMUNICATIONS SYSTEM", og innholdet tas her med som referansemateriale. I en alternativ utførelse kan data overført ved store hastigheter håndteres ved å slå sammen CDMA-kanaler, slik det allerede er beskrevet i de tidligere nevnte patentskrifter USSN 08/431,180 og 08/838,240.

Når overføringshastighetene som skal kunne føre informasjonen ut via hver av bærerne er valgt beregnes i prosessoren 50 en invers multiplekstakt som fastlegger hvor stor del av hver overføring som skal finne sted via hver enkelt bærer. Dersom for eksempel den kodesymboltakt som kan håndteres via samtlige tre kanaler, det vil si via de tre bærere, er 153600 sps, 30720 sps henholdsvis 102400 sps (for halvtakts koding vil disse takter tilsvare overføringshastighetene 76,8 kb/s, 15,36 kb/s henholdsvis 51,2 kb/s, idet den totale overføringshastighet er 143,36 kb/s) vil inversmultiplekstakten arte seg som fordelingen 15:3:10.

I eksemplet går rammer med informasjonsbærende binærsifre til den viste rammeformateringskrets 52, og denne frembringer og tilføyer et sett CRC-sifre, idet forkortelsen betyr syklisk redundanskontroll. I tillegg legger kretsen til et forhåndsbestemt sett halesifre. Implementeringen og utformingen av rammeformater-ingskretser er velkjent innenfor teknikken, og et eksempel på en typisk slik krets er beskrevet i vårt US patent 5 600 754 med tittel "METHOD AND SYSTEM FOR THE ARRANGEMENT OF VOCODER DATA FOR THE MASKING OF TRANS-MISSION CHANNEL INDUCED ERRORS", og innholdet tas her med som referansemateriale.

De formaterte data overføres til den etterfølgende koder 54, og i eksemplet er dette en omhylningskoder, selv om oppfinnelsen kan utvides til å dekke annen form for koding likeledes. Et signal fra styreprosessoren 50 indikerer overfor koderen 54 hvilket antall sifre som skal kodes i den aktuelle overføringssyklus. I eksemplet er koderen 54 en kvarttakts omhylningskoder med begrensningslengde 9. Det skal bemerkes at man på grunn av den ytterligere fleksibilitet man vår ved hjelp av oppfinnelsen kan bruke nær sagt ethvert kodeformat.

De kodede symboler fra koderen 54 går til en demultipleksenhet 56 for variabel takt. Denne enhet overfører de kodede symboler til et sett utganger basert på et symbolutgangssignal som kommer fra prosessoren 50.1 eksemplet er det tre bærerfrek-venser, og prosessoren 50 gir et signal som indikerer hvilket antall kodede symboler som skal legges til hver av de tre utgangene. Som fagpersonell vil forstå er oppfinnelsen lett utvidbar til et vilkårlig antall frekvenser.

De kodede symboler som går til hver av utgangene på enheten 56 går til en tilsvarende symbolrepetisjonskrets 58a-58c, idet disse kretser frembringer gjentatte versjoner av de kodede symboler slik at den resulterende symboltakt passer til over-føringshastigheten som den aktuelle bærer bruker, og særlig tilpasses Walsh-funksjonstakten for den bestemte bærer. Implementeringen av repetisjonskretsene som kan benevnes generatorer 58a-58c er også velkjent innenfor teknikken, og et eksempel på slik teknikk er beskrevet i vårt US patent 5 629 955 med tittel "Variable Response Filter", og innholdet tas også her med som referansemateriale. Styreprosessoren 50 gir et separat signal til hver av kretsene 58a-58c for å indikere hvilken symboltakt som skal gjelde for hver bæreroverføring, eller alternativt antallet repetisjoner som skal iverksettes for å passe til overføringen via bærerne. I respons på signalet fra prosessoren 50 genererer kretsene 58a-58c det ønskede antall gjentatte symboler for å komme frem til den fastlagte symboltakt. Det skal bemerkes at mengden repetisjoner i den foretrukne utførelse ikke er begrenset til et helt tall, idet samtlige symboler kan gjentas samme antall ganger. En måte å frembringe ikke-heltallsrepetisjon er beskrevet i detalj i vår US patentsøknad 08/886,815 med tittel "METHOD AND APPARATUS FOR TRANS-MITTING HIGH SPEED DATA IN A SPREAD SPECTRUM COMMUNICATIONS

SYSTEM", og innholdet tas også her med som referansemateriale.

Symbolene fra repetisjonskretsene 58a-58c går til sin respektive innfeller 60a-60c for omgruppering av de gjentatte symboler i samsvar med et bestemt innfellerformat. Prosessoren 50 frembringe t innfellerformatsignal til hver av innfellerne for indikasjon av et bestemt sett innfellerformat. I eksemplet velges dette format fra et gitt sett med sifferreverserende innfellerformater.

De omgrupperte symboler fra innfellerne 60a-60c går til etterfølgende datascramblere 62a-62c, idet disse endrer fortegnet for binærsifrene i samsvar med en kvasistøysekvens (PN-sekvens). Hver slik PN-sekvens frembringes som allerede nevnt ved å la en lang PN-kode frembrakt av en langkode- eller PN-generator 82 ved den aktuelle gruppetakt passere en desimator 84a-84c, tilsvarende den kjente teknikk slik den er illustrert på fig. 1, hvorved man selektivt får en av de aktuelle spredesymboler som frembringer en PN-sekvens ved en takt som ikke overstiger den som er frembrakt av PN-generatoren 82. Siden symboltakten for hver bærer kan være forskjellig fra de øvrige kan desimeringstakten fra desimatorene 84a-84c også være forskjellig. Desimatorene er s/h-kretser, idet det med forkortelsen menes "sample and hold", og disse kretser avtaster eller sampler PN-sekvensen fra generatoren 82 og fortsetter å føre ut den samplede verdi over en gitt tidsperiode (holdefasen). Implementeringen av generatoren 82 og desimatorene 84a-84c tør være velkjent innenfor teknikken og er dessuten beskrevet i detalj i det allerede nevnte US patent 5 103 459. Datascramblerne 62a-62c utfører en logisk eksklusiv-ELLER-funksjon på binærsymbolene fra innfellerne 60 og med de desimerte PN-binærsekvenser fra desimatorene 84.

De binære scrambler-opererte symbolsekvenser går til de viste serie/parallellomvandlerne 64a-64c (binær til 4-nivå). To binære symboler til disse omvandlere omlegges (mappes) til kvaternærkonstellasjon med verdiene (±1, ±1). Konstellasjonsverdiene går til to utganger fra omvandlerne 62a-62c, og symbol-strømmene fra omvandlerne går separat til Walsh-spredere 66a-66c.

Man har mange måter å frembringe høyhastighetsdata på i et kommunikasjonssystem av kategori CDMA. I den foretrukne utførelse varieres Walsh-sekvens-lengden i samsvar med overføringshastigheten for de data som skal moduleres. Kortere Walsh-sekvenser brukes for å modulere data ved større overføringshastigheter og omvendt. En 64 b Walsh-sekvens kan for eksempel brukes for å overføre data ved 19,2 ksps, men en 32 b sekvens kan brukes for å modulere data ved 38,4 ksps.

Et system som beskriver Walsh-sekvensmodulasjon med variabel lengde er allerede beskrevet i vår egen (Qualcomms) US patentsøknad 08/724,281 med tittelen

"HIGH DATA RATE SUPPLEMENTAL CHANNEL FOR CDMA TELECOMMU-NICATIONS SYSTEM", og innholdet tas her med som referansemateriale. Lengden av de Walsh-sekvenser som brukes for å modulere de aktuelle data vil være avhengige av takten eller overføringshastigheten for de data som skal sendes. Fig. 4 illustrerer Walsh-funksjonene i et tradisjonelt CDMA-system i henhold til standarden IS-95.

I den foretrukne utførelse av oppfinnelsen kan antallet Walsh-kanaler som er allokert for høyhastighets data innta en vilkårlig verdi 2N hvor N = {2, 3,4, 5,6}. De Walsh-koder som brukes av koderne 66a-66c er med lengde 64/2N i stedet for de 64 symboler som brukes med kodene etter IS-95. For å få ortogonalitet for høyhastig-hetskanalen i forhold til de øvrige kodekanaler med Walsh-koder med 64 symboler elimineres 2N av de mulige 64 kvaternærfasekanaler med 64 symboler, fra bruken. Tabell I på neste side gir en liste over de mulige Walsh-koder for hver verdi N og de tilhørende sett Walsh-koder med 64 symboler.

Tegnene + og - angir en positiv eller negativ heltallsverdi, og den foretrukne verdi er 1. Det fremgår at antallet Walsh-symboler i hver Walsh-kode varierer med N, og antallet vil i alle tilfeller være mindre enn antallet symboler kanalkodene for IS-95. Uavhengig av Walsh-kodelengden vil symbolene i den beskrevne utførelse av oppfinnelsen være tilordnet takten eller overføringshastigheten 1,2288 Mc/s (millioner chip per sekund). Kortere koder vil derfor repeteres oftere. Prosessoren 50 tilveiebringer et signal til koderens elementer 66a-66c for indikasjon av den Walsh-sekvens som skal brukes for å spre data.

Alternative måter for å overføre høyhastighets data i et kommunikasjonssystem av typen CDMA innbefatter også måter som generelt angis som kanalbunteteknikk. Oppfinnelsen kan like gjerne gjelde slik teknikk for å frembringe høyhastighets data i kommunikasjonssystemer for CDMA, og en måte å frembringe kanalbundne data er å etablere flere Walsh-kanaler for bruk av en signalbruker. Denne metode er allerede beskrevet i vårt tidligere nevnte USSN 08/839,482. En alternativ kanalbunteteknikk er å la brukeren få tilgang til en bestemt Walsh-kodekanal, men hvor de enkelte signaler skilles fra hverandre ved hjelp av forskjellige scramblingsignaler, slik det er beskrevet i vårt USSN 08/838,240.

De Walsh-spredte data overføres til PN-sprederne 68a-68c for å påtrykke en kort PN-sekvens for å spre utgangssignalene. I eksemplet utføres denne PN-spredning ved hjelp av kompleks multiplikasjon, slik det er beskrevet i detalj i den allerede nevnte USSN 08/784,281. Datakanalenes signaler Di og DQ multipliseres komplekst, henholdsvis som en første realdel og imaginærdel, med spredekodene PNi henholdsvis PNQ som den andre real- og imaginærdel. Dette fører til den reelle (faseriktige) del X! og kvadraturfasedelen (imaginærdelen) Xq. Spredekodene PNi og PNq frembringes av spredekodegeneratorene 67 og 69. Spredekodene påtrykkes ved 1,2288 Mc/s. Likning (1) illustrerer den komplekse multiplikasjon som utføres:

Realleddet X( lavpassfiltreres deretter innenfor en båndbredde på 1,2288 MHz (filteret er ikke vist) og opptransponeres ved multiplikasjon med den faseriktige bærer cos(coct). Tilsvarende lavpassfiltreres leddet Xq ved samme båndbredde og opptransponeres ved multiplikasjon med kvadraturfasebæreren sin(æct). De opptransponerte ledd Xi og Xq summeres deretter, og dette fører til et foroverkanalsignal s(t). Den komplekse multiplikasjon tillater at kvadraturfasekanalen settes for å beholde sin ortogonalitet i forhold til den faseriktige kanal, og for å komme ut uten å få tilføyd ytterligere interferens til de øvrige kanaler som overføres via samme signalvei, med perfekt mottakerfasesynkronisme.

De fremkomne PN-spredte data går deretter til filtre 70a-70c som spektralformer signalene for overføring. De filtrerte signaler går til multiplikatorer 72a-72c som ved en gitt forsterkning forsterker signalene for hver bærer. Forsterkningsfaktoren tilføres multiplikatorene via styreprosessoren 50, og i eksemplet velger denne faktoren for hver bærer i samsvar med kanalbetingelsene og hvilken over-føringshastighet informasjonen skal formidles ved over denne bærer. Det tør være velkjent innenfor faget at data som sendes med repetisjon kan sendes med lavere sym-bolenergi enn data uten repetisjon.

De forsterkede signaler går til en eventuell omkopler 74 for eventuelt å tilføre ytterligere fleksibilitet ved kanalhopping av datasignalene mellom forskjellige bærere. Typisk brukes omkopleren bare når antallet bærere som i et reelt tilfelle brukes for å overføre signalet er mindre enn det totale antallet mulige bærere (tre i det foreliggende eksempel).

De data som skal overføres formidles av omkopleren til modulatorer 76a-76c. Disse opptransponerer til forskjellige gitte frekvenser, og de opptransponerte signaler videreføres til en sender 78 hvor de kombineres med andre tilsvarende behandlede signaler, filtreres og forsterkes for utsending via en antenne 80.1 eksemplet varierer den frekvens som de forsterkede signaler overføres ved, med tiden, og dette gir ytterligere frekvensdiversitet for de utsendte signaler. Et signal som for eksempel i øyeblikket sendes via modulatoren 76a vil ved et gitt tidsintervall følgelig omkoples slik at det sendes ut ved en annen frekvens via en av modulatorene 76b eller 76c. I respons på et signal på prosessoren 50 dirigerer omkopleren 74 et forsterket innkommende signal fra multiplikatorene 72a-72c til den i øyeblikket riktige bærermodulator 76a-76c.

Fig. 3 viser et mottakersystem som utnytter oppfinnelsen. Signaler mottas i en antenne 100 og går til en mottakerdel 102 for forsterkning og filtrering, før det behandlede signal går til en omkopler 104. Den informasjon eller de data som signalene fører går via omkopleren 104 til en hensiktsmessig bærerdemodulator 106a-106c, og det er nok klart at selv om denne mottakeroppbygging her er beskrevet for å motta signaler som formidles over tre frekvenser, kan oppfinnelsen og det beskrevne lett tenkes utvidet til et vilkårlig antall frekvenser som følger etter hverandre eller som ikke gjør det.

Når de bærere som data overføres via dreies eller hoppes for å gi ytterligere frekvensfordeling eller -diversitet brukes omkopleren 104 for å kople de mottatte signaler til en bestemt av demodulatorene 106 i respons på et styresignal fra den viste styreprosessor 125. Når bærerfrekvensene ikke hoppes eller roteres er omkopleren 104 følgelig overflødig. Samtlige demodulatorer 106 er av typen QPSK og demodulerer de mottatte signaler ned til basisbånd ved hjelp av forskjellig nedtransponering (det vil si ved forskjellig frekvensforskyvning) for å frembringe tilordnede separate I- og Q-basisbåndsignaler.

De nedtransponerte signaler fra demodulatorene går til sin tilhørende PN-samler 108a-108c som fjerner den kortkodespredning som foreligger i de nedtransponerte data. I- og Q-signalene samles ved kompleks multiplikasjon ved et par med kort-PN-koder. De samlede data går til de etterfølgende Walsh-demodulatorer 110 som avdekker de innlagte data i samsvar med den tildelte kodekanalsekvens. I eksemplet brukes Walsh-funksj onene ved genereringen og mottakingen av CDMA-signalene, men andre typer kodekanalgenerering kan også anvendes. Prosessoren 125 gir et signal til demodulatorene 110 for å indikere hvilke Walsh-sekvenser som skal brukes for å avdekke de innlagte data.

De Walsh-samlede symboler går til parallell/serieomvandlere (4-nivå til binær) 112a-112c for omvandling (mapping) av de todimensjonale signaler til éndimen-sjonale signaler. Symbolene går deretter til descramblere 114a-114c, og disse utfører descrambling av de innlagte data i samsvar med en desimert langkodesekvens som er generert som beskrevet i forbindelse med gjennomgangen av fig. 2.

Resultatet går til kretser 116a-116c for oppheving av innfellingsmeka-nismen ("de-interleavers"), slik at symbolene blir omrangert i samsvar med bestemte formater som kommer fra prosessoren 125.1 eksemplet er det et signal som indikerer størrelsen av kretsen 116 og skjemaet for hvordan denne skal arbeide som går til denne krets, og i eksemplet velges dette skjema fra et gitt sett sifferreverseringsskjemaer for denne funksjon.

De behandlede symboler går deretter til symbolkombinasjonskretser 118a-118c som på koherent måte kombinerer disse gjentatt sendte symboler. De kombinerte symboler (mykbeslutning) føres så til en multipleksenhet 120 med variabel takt, for gjensammenstilling av datastrømmen og videreføring av denne til den etterfølgende dekoder 122.1 eksemplet er denne dekoder en dekoder for maksimal sannsynlighet, og bruken av en slik tør være kjent eller lett å finne ut av. I eksemplet inneholder dekoderen 122 en skillekrets (ofte benevnt buffer, men her ikke vist) som har en ventefunksjon inntil en fullstendig dataramme har kommet, hvoretter den kan starte dekodeprosessen. Rammen går til den viste CRC-krets 124 hvor det undersøkes om CRC-sifrene er adekvate, og dersom dette er tilfellet blir disse sifre overført til brukeren. Hvis ikke formidles en sletting.

Når vi nå har beskrevet oppfinnelsen ved å trekke frem en foretrukket ut-førelse er det naturligvis slik at denne utførelse bare er ment som et eksempel og ikke egentlig begrensende for oppfinnelsen. Modifikasjoner og variasjoner vil således kunne tenkes, så lenge disse holder seg innenfor den ramme som er gitt av patentkravene.

Claims

1. Sender for sending av data ved en bestemt overføringshastighet og via flere kanaler, hver med en kapasitet som ikke fullt tilsvarer overføringshastigheten, karakterisert ved: en styreenhet for å bestemme kapasiteten i hver av kanalene og velge en overføringshastighet for hver av disse i avhengighet av den gitte kapasitet, flere subsystemer for dataoverføring og underlagt styreenheten, idet hvert av dem er tilordnet sin respektive kanal for omgruppering av kodede data med koder som er unike for kanalen for overføring i denne, og en variabel demultipleksenhet som er underlagt styreenheten og innrettet for å demultipleksbehandle de kodede data til subsystemene for overføring ved en demultiplekstakt som er utledet fra de dataoverføringshastigheter som er valgt av styreenheten for de bestemte kanalen.

2. Sender ifølge krav 1, karakterisert ved en koder for å frembringe de kodede data fra datarammer som tilføres.

3. Sender ifølge krav 1-2, karakterisert ved at hvert subsystem omfatter en symbolrepetisjonsenhet for å repetere symboler og sende ut samme symbol ved en takt som tilsvarer den takt som velges av styreenheten for den aktuelle kanal.

4. Sender ifølge krav 3, karakterisert ved at hvert subsystem omfatter en innfeller for omgruppering av de repeterte symboler, i avhengighet av et innfellerformat som er bestemt av styreenheten.

5. Sender ifølge krav 4, karakterisert ved ytterligere å omfatte en langkodegenerator for å generere en bestemt langkode for hver aktuell kanal, og at det i hvert subsystem er en scrambler for å utføre scrambling av de omgrupperte symboler ved hjelp av den bestemte kode for kanalen.

6. Sender ifølge krav 5, karakterisert ved at langkodegeneratoren for hver kanal omfatter en desimator for å utføre desimering av en generert langkode ved en desimeringstakt som er bestemt av styreenheten, i den hensikt å frembringe de respektive langkoder for hver kanal.

7. Sender ifølge krav 6, karakterisert ved variable kodeenheter i hvert subsystem for modulasjon av de symboler som scrambleren har utført scrambling av.

8. Sender ifølge krav 7, karakterisert ved at kodeenhetene (66) er anordnet for å modulere symbolene som det er utført scrambling av, med sine respektive Walsh-kode.

9. Sender ifølge krav 7-8, karakterisert ved en kvasistøyspreder i hver kanal for å spre de modulerte symboler.

10. Sender ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved: en omkopler og flere bærermodulatorer, idet omkopleren er under kommando av styreenheten for omkopling av de data som det er utført scrambling på fra subsystemene, mellom bærermodulatorene, for modulasjon av signalene til forskjellige bærere ved forskjellige tidspunkter.

11. Mottaker, karakterisert ved: en mottakerkrets for å motta signaler samtidig via flere kanaler og slik at hvert av signalene fastlegger omgrupperte kodede symboler som sammen representerer data fra en felles kilde, en styreenhet for å fastlegge en symboltakt for signalene i hver kanal, flere subsystemer for mottaking og underlagt styreenheten, idet hvert av dem er tilordnet sin respektive kanal for tilbakeordning av kodede symboler ved hjelp av koder som er unike for kanalen, i den hensikt å kunne trekke ut de aktuelle overførte data fra disse, og en variabel multipleksenhet som er underlagt styreenheten og innrettet for å multipleksbehandle de innkommende data fra subsystemene ved en multiplekstakt som er utledet fra symboloverføringshastighetene bestemt for kanalene av styreenheten og videreføring til en utgang.

12. Mottaker ifølge krav 11, karakterisert ved en dekoder for å dekode de kodede data som kommer ut fra multipleksenheten, til datarammer.

13. Mottaker ifølge krav 11-12, karakterisert ved en kvasistøysamler i hver kanal for å samle de kodede symboler som det er utført scrambling på.

14. Mottaker ifølge krav 13, karakterisert ved variable dekodeenheter i hvert subsystem for demodulasjon av de samlede symboler fra samleren.

15. Mottaker ifølge krav 14, karakterisert ved at dekodeenhetene (110) er anordnet for å demodulere de samlede symboler, ved hjelp av sine respektive Walsh-kode.

16. Mottaker ifølge krav 15, karakterisert ved at hvert subsystem omfatter en descrambler for å utføre descrambling av de samlede symboler, ved hjelp av sin respektive langkode for den aktuelle kanal.

17. Mottaker ifølge krav 16, karakterisert ved at hvert subsystem omfatter en krets for å oppheve innfellingen av de repeterte symboler, i avhengighet av et innfellingsformat som er gitt av styreenheten.

18. Mottaker ifølge krav 17, karakterisert ved at hvert subsystem omfatter en symbolkombinasjonsenhet for å kombinere symboler for å sende ut samme symbol til demultipleksenheten ved en takt som tilsvarer den overføringshastighet som er gitt av styreenheten for den aktuelle kanal.

19. Mottaker ifølge ett av kravene 1-18, karakterisert ved: en omkopler, og flere bsererdemodulatorer, idet omkopleren er under kommando av styreenheten for omkopling av de mottatte signaler mellom bærerdemodulatorene for demodulasjon av signalene til forskjellige subsystemer ved forskjellige tidspunkter.

20. Trådløs sender, karakterisert ved: en koder for å motta et sett informasjonsbærende binærsifre og koding av disse for å frembringe et sett kodesymboler, og et subsystem for overføring, for å motta kodesymbolene og tilveiebringe et subsett av disse ved en første bærerfrekvens, samt de resterende symboler ved minst én ytterligere bærerfrekvens.

21. Fremgangsmåte for overføring av data ved en bestemt over-føringshastighet og via flere kanaler, hver med en kapasitet som ikke når opp til den som er gitt av overføringshastigheten, karakterisert ved: kapasiteten for overføring via hver av kanalene og valg av en over-føringshastighet for hver kanal i avhengighet av den bestemte kapasitet, omordning av kodede data ved hjelp av koder som er unike for kanalen for overføring i denne, og demultipleksbehandling av de kodede data i kanalene og ved en demultiplekstakt som er utledet fra de overføringshastigheter som er valgt for kanalene, av en styreenhet.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved en koder for å generere de kodede data fra tilførte datar ammer.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 21 eller 22, karakterisert ved å repetere symboler for hver kanal for å sende ut samme symbol ved en takt som tilsvarer den overføringshastighet som er valgt for kanalen.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 23, karakterisert ved omgruppering av de repeterte symboler, i avhengighet av et fastlagt innfellingsformat.

25. Fremgangsmåte ifølge krav 24, karakterisert ved: generering av en bestemt langkode for hver kanal, og scrambling av de omgrupperte symboler i hvert sendersubsystem ved å bruke den respektive kode for kanalen.

26. Fremgangsmåte ifølge krav 25, karakterisert ved at langkoden frembringes for hver kanal ved desimering av en allerede frembrakt langkode ved en gitt desimeringstakt for hver kanal.

27. Fremgangsmåte ifølge krav 26, karakterisert ved modulasjon (66) av de symboler som det er utført scrambling på, med en kode.

28. Fremgangsmåte ifølge krav 27, karakterisert ved at de symboler det er utført scrambling på moduleres (66) med sin respektive Walsh-kode.

29. Fremgangsmåte ifølge krav 27 eller 28, karakterisert ved at de modulerte symboler spres ved hjelp av kvasistøy.

30. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 21-29, karakterisert ved modulasjon av de data det er utført scrambling på, til forskjellige bærere ved forskjellige tidspunkter.

31. Fremgangsmåte for å motta data, karakterisert ved: samtidig mottaking av signaler via flere kanaler, idet hvert av signalene avgrenser omordnede kodede symboler som sammen representerer data fra en felles kilde, bestemmelse av en symboltakt for signalene i hver kanal, tilbakeordning av de kodede symboler i hver kanal ved hjelp av koder som er unike for denne, i den hensikt å kunne trekke ut data fra dem, og multipleksbehandling av de tilbakeordnede data fra kanalene og ved en multiplekstakt som er utledet fra de symboltakter som er bestemt for kanalene.

32. Fremgangsmåte for å motta data slik det er angitt i krav 31, karakterisert ved dekoding av de multipleksbehandlede kodede data til datar ammer.

33. Fremgangsmåte for å motta data slik det er angitt i krav 31 eller 32, karakterisert ved samling av de kodede symboler det er utført scrambling på, ved hjelp av en kvasistøykode.

34. Fremgangsmåte for å motta data slik det er angitt i krav 33, karakterisert ved demodulasjon av de samlede symboler ved hjelp av variabel dekoding.

35. Fremgangsmåte for å motta data slik det er angitt i krav 34, karakterisert ved at de samlede symboler demoduleres ved hjelp av sin respektive Walsh-kode.

36. Fremgangsmåte for å motta data slik det er angitt i krav 35, karakterisert ved å utføre descrambling av de samlede symboler i hver kanal, ved hjelp av en bestemt langkode for kanalen.

37. Fremgangsmåte for å motta data slik det er angitt i krav 36, karakterisert ved omgruppering av de repeterte symboler, i avhengighet av et nærmere bestemt innfellingsformat.

38. Fremgangsmåte for å motta data slik det er angitt i krav 37, karakterisert ved kombinasjon av symboler i en kanal før demultipleksbehandling av samme symbol ved en takt som tilsvarer overføringshastigheten som er gitt for kanalen.

39. Fremgangsmåte for å motta data slik det er angitt i ett av kravene 31-38, karakterisert ved demodulering av signalene i forskjellige kanaler ved forskjellige tidspunkter.