NO335567B1 - Bruk av ortogonale eller nesten ortogonale koder i en revers-link - Google Patents

Abstract

En teknikk for å tillate en første og en andre gruppe med brukere å dele tilgang til en kommunikasjonskanal, slik som en trådløs radiokanal, blir beskrevet. Den første gruppe med brukere (110) kan være en gruppe med nedarvede brukere, slik som de som bruker digitalt CDMA-mobiltelefonutstyr basert på standarden IS-95. Den annen gruppe med brukere (210) kan være en gruppe med nettsurfere som koder sine utsendelser ved å benytte ett av flere formater. Den første gruppe med brukere (110) kan dele en modulasjonsstruktur slik som på en reverslink, ved å bruke unike faseforskyvninger for en felles, pseudotilfeldig støykode (PN-kode). Den annen gruppe med brukere (210) kan dele en annen modulasjonsstruktur, men på en måte som er konsistent og kompatibel med brukerne i den første gruppe (110). Spesielt kan brukerne i den annen gruppe (210) alle bruke den samme PN-kode og kodefaseforskyvning. Hver kanal som anvendes av den annen gruppe med brukere (210) kan identifiseres entydig ved hjelp av en tilsvarende unik, ortogonalkode.

Description

TEKNISK BAKGRUNN

De siste tjue år har opplevd en vekst uten like i både typen og behovet for trådløse kommunikasjonstjenester. Trådløse talekommunikasjonstjenester, innbefattende mobiltelefon, personlige kommunikasjonstjenester (PCS) og lignende systemer, gir nå nesten allestedsnærværende dekning. Infrastrukturen for slike nett er blitt utbygd til det punkt hvor de fleste boliger i USA, Europa og andre industriali-serte områder i verden vil ha ikke bare én, men mange tjenesteleverandører å velge blant.

Fortsatt vekst i elektronikk- og datamaskin-industrien bidrar i økende grad til behov for tilgang til internett og den myriade av tjenester og egenskaper som det leverer. Denne utbredelsen i bruken av datautstyr, spesielt av den bærbare typen, innbefattende bærbare datamaskiner, håndholdte personlige digitale assistenter (PDA), internett-tilkoplede mobiltelefoner og lignende anordninger, har resultert i en tilsvarende økning i behovet for trådløs datatilgang.

Selv om mobiltelefon- og PCS-nettene er vidt utbredt, var disse systemene ikke opprinnelig ment å overføre datatrafikk. I stedet ble disse nettene konstruert for effektivt å understøtte kontinuerlige, analoge signaler sammenlignet med de skuraktige, digitale kommunikasjonsprotokoller som er nødvendig for internett-kommunikasjoner. Ta også i betraktning at talekommunikasjon er tilstrekkelig med en kommunikasjonskanalbredde på omtrent 3 kilohertz (kHz). Imidlertid er det vanlig akseptert at for effektiv internettkommunikasjon, slik som for nettlesing, er det nød-vendig med en datahastighet på minst 56 kilobiter per sekund (kbps) eller høyere.

I tillegg er beskaffenheten til datatrafikken forskjellig fra beskaffenheten til tale-kommunikasjonen. Tale krever en kontinuerlig dupleksforbindelse, dvs. at brukeren ved en ende av en forbindelse venter å kunne sende og motta til brukeren ved en annen ende av en forbindelse kontinuerlig, selv om brukeren ved den annen ende samtidig også er i stand til å sende og motta. Tilgang til nettsider over internett er imidlertid generelt meget skur-orientert. Brukeren av en fjerntliggende klientdata-maskin spesifiserer typisk adressen til datamaskinfiler, slik som en nettserver. Denne anmodningen blir så formatert som en forholdsvis kort datamelding, typisk mindre enn 1000 byte av lengde. Den annen ende av forbindelsen, slik som en nettserver i nettet, svarer så med den etterspurte datafil som kan være fra 10 kilobyte til flere megabyte med tekst, bilde, audio eller video-data. På grunn av forsinkelser som er iboende i selve internettet, venter brukere ofte forsinkelser på minst flere sekunder eller mer før det etterspurte innhold begynner å bli levert til dem. Og så når dette innholdet er levert, kan brukeren bruke flere sekunder eller endog minutter på å se gjennom og lese innholdet på siden før brukeren spesifiserer at neste side skal lastes ned.

Talenett ble videre bygd for å understøtte bruk med høy mobilitet; dvs. at ekstreme forholdsregler ble tatt for å understøtte hovedvei-mobilitet med høy hastighet for å opprettholde forbindelser når brukerne av talebaserte mobil- og PCS-nett reiser med høye hastigheter langs en hovedvei. Den typiske bruker av en bærbar datamaskin er imidlertid forholdsvis stasjonær, slik som ved skrivebordet. Mobiliteten med høy hastighet fra celle til celle som ble betraktet som kritisk for tråd-løse talenett, er således vanligvis ikke nødvendig for å understøtte datatilgang.

US 6,249,517 beskriver et apparat som støtter en rekke forskjellige over-føringshastigheter i et CDMA-system med spredt spektrum. Det blir valgt én av to transmisjonsbaner, hvor hver bane anvender et forskjellig spredningsskjema. Det første spredningsskjema anvender en ortogonal spredningsprosess på trafikkdata, mens det andre spredningsskjema ikke gjør dette.

US 6,516,007 vedrører en fremgangsmåte for synkronisering av reverslink-overføringer ved bruk av synkroniseringskontrollmeldinger som mottas i en mobil stasjon.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Hovedtrekkene ved oppfinnelsen fremgår av de selvstendige patentkrav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav.

En foroverlink i et CDMA-kommunikasjonssystem (kodedelt multippelaksess-kommunikasjonssystem) innbefatter typisk ortogonale koder for å definere kanaler for overføring av informasjon fra en enkelt kilde til flere mottakere. En basestasjon kan f.eks. samtidig sende over mange foroverlink-kanaler definert ved hjelp av ortogonale koder, fordi slike overføringer over flere kanaler kan styres nøyaktig slik at de utsendte signaler er ortogonale i forhold til hverandre. Synkronisering på foroverlinken er generelt ikke en oppgave, fordi en enkelt kilde sender flere signaler til flere brukere.

I en reverslink blir imidlertid ortogonale koder ikke brukt til å sende fra en fjerntliggende anordning til basestasjonen på grunn av den unike forsinkelsesprofil som er tilknyttet hver fjerntliggende anordning for overføring tilbake til basestasjonen. Mer spesielt tar et signal sendt fra en annen fjerntliggende anordning lenger borte, typisk lenger tid for å nå basestasjonen enn en utsendelse fra en fjerntliggende anordning som ligger nærmere denne basestasjonen. Ortogonaliteten til kanaler kan således gå tapt når disse signalene ikke blir mottatt slik at de er synkronisert i forhold til hverandre ved basestasjonen.

Nåværende CDMA-standarder, slik som IS-2000 og IS-95 forsøker ikke å opp-nå ortogonalitet mellom separate fjerntliggende, sendende anordninger, i stedet benytter standardene en krypteringskode på chip-nivå som innbefatter unike forskyvninger i en lang kode for å skjelne hvilken av flere reverslink-tilgangsterminaler som sender til basestasjonen. I henhold til denne metoden kan kanalene ikke defineres slik at de er ortogonale i forhold til hverandre.

En fremgangsmåte for synkronisering av reverslink-kanaler er beskrevet i be-slektede søknader. Basert på slike fremgangsmåter kan reverslink-kanaler fra mange enkelte fjerntliggende anordninger defineres ved hjelp av ortogonale koder for å understøtte høyere datahastigheter på reverslinken. Dette skyldes rimelig nøyaktig tidsinnretting mellom feltenhetene og den tilsvarende basestasjon som et resultat av tilbakemeldinger. Mange kanaler definert ved hjelp av ortgononale koder kan følgelig opptre som ortogonale i forhold til hverandre ved basestasjonen når utsendelsene fra fjernanordningene blir justert for å ta hensyn til deres forsinkelsesprofil og tilsvarende multibane-forvrengningsprofil. Reverskanaler kan derfor defineres ved kryptering av hvert utsendt symbol med ortogonale sekvenser eller koder, slik som Walsh-koder.

Ett aspekt ved foreliggende oppfinnelse medfører å oppgradere visse kompo-nenter i den eksisterende trådløse infrastruktur for mer effektivt å romme trådløse data. Den ytterligere funksjonalitet som blir implementert for en ny klasse brukere som er høy datahastighet, men lav mobilitet, kan være bakoverkompatible med eksisterende funksjonalitet for brukere med lav datahastighet og høy mobilitet. Dette vil muliggjøre bruk av de samme frekvenstildelingsplaner, basestasjonsantenner, utbygningssteder og andre aspekter ved den eksisterende talenett-infrastruktur for å tilveiebringe den nye høyhastighetsdatatjenesten.

Det kan være spesielt fordelaktig å understøtte så høy datahastighet som mulig på reverslinken i et slikt nett at det blir overført data på reverslinken, f.eks. fra fjernenheten til basestasjonen. Ta i betraktning at eksisterende digitale celledelingsstandarder, slik som IS-95 kodedelt multippelaksess (CDMA) spesifiserer bruken av forskjellige kodesekvenser i en foroverlink-retning for å opprettholde minimum interferens mellom kanalene. Et slikt system anvender spesielt ortogonale koder på foroverlinken, som definerer individuelle logiske kanaler. Den optimale drift av et slikt system krever imidlertid at alle slike koder må være tidsinnrettet i forhold til en spesiell grense for å opprettholde ortogonalitet ved mottakeren.

Dette er ikke en spesiell bekymring i en foroverlink-retning, siden alle utsendelser stammer fra det samme sted, dvs. fra posisjonen til en basestasjon. For tiden forsøker imidlertid digitale, celledelte CDMA-standarder ikke å bruke eller krever ortogonalitet mellom kanaler i reverslink-retningen. Det blir vanligvis antatt at det er for vanskelig å synkronisere utsendelser som stammer fra fjernenheter som befinner seg i forskjellige posisjoner og ved potensielt ganske forskjellige avstander fra basestasjonen. I stedet bruker disse datasystemene typisk en krypteringskode på chip-nivå med unike forskyvninger av denne lange, pseudotilfeldige kode for å skjelne de individuelle reverslink-kanalene. Bruk av denne krypteringskoden ute-lukker imidlertid at forskjellige brukeres utsendelser er ortogonale i forhold til hverandre.

Et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse er et system som understøtter kommunikasjon blant medlemmer av en første gruppe brukere og en annen gruppe brukere. Den første gruppe brukere som kan være nedarvede brukere i et digitalt, kodedelt multippelaksess-mobiltelefonsystem, kan kode sine utsendelser med en felles første kode. En slik første gruppe med brukere kan identifiseres entydig ved å tilveiebringe en unik kodefaseforskyvning for hver bruker. Den annen gruppe med brukere som kan være brukere av en høyhastighetsdatatjeneste, kan kode sine utsendelser ved å benytte den samme kode og en av kodefaseforskyvningene til denne koden, dvs. at en entydig fasedreid, lang kode kan brukes til spredning. Hver av brukerne i den annen gruppe kan videre kode sine utsendelser med en ytterligere kode. Denne ytterligere kode kan være unik for hver av brukerne i den annen gruppe. Dette muliggjør at utsendelsene til den annen gruppe med brukere kan være ortogonale i forhold til hverandre, samtidig som utseendet kollektivt er som en eneste bruker i den første gruppe.

En chip-hastighet hvor den ortogonale kode blir anvendt for å definere en kanal, kan være lik en chip-hastighet ved hvilken den unike, fasedreide, lange kode blir anvendt.

I andre anvendelser kan det imidlertid være fordelaktig å anvende den ortogonale kode ved en lavere chip-hastighet enn for den unike, fasedreide, lange kode. For å øke bit-hastigheten, kan høyere ordens modulasjonsteknikker anvendes. For eksempel kan QPSK, 8-psk, 16-psk og høyere ordensmodulasjon anvendes til å overføre datainformasjon.

I en spesiell utførelsesform kan adaptive modulasjonsteknikker benyttes til overføring av datainformasjon. En modulasjonshastighet kan f.eks. velges for å optimalisere dataflyten gjennom systemet.

Den kode som er tildelt den første gruppe med brukere, kan ha en pseudotilfeldig kode med felles chip-hastighet. Den kode som er tildelt den annen gruppe med terminaler, kan være et sett med unike, ortogonale koder, slik som Walsh-koder. De enkelte medlemmer av den første gruppe med terminaler kan skjelnes ved krypteringskoder som har unike faseforskyvninger i en valgt, lengre pseudotilfeldig støysekvens.

Visse forholdsregler kan tas for å sikre riktig drift av signaleringen blant den annen gruppe med brukere, eller såkalt "pulsslag". En felles kodekanal kan spesielt være utpekt for bruk som en synkroniseringskanal. Dette tillater opprettholdelsen av riktig tidsstyring av utsendelsene fra den annen gruppe med terminaler hvis f.eks. kodingsplanen blir implementert i en reverslink-retning. En tilbakekoplingssløyfe kan med andre ord opprettes for hver av flere fjernanordninger, slik at deres samtidige utsendelser blir synkronisert mottatt ved basestasjonen. En melding i tilbakekoplings-kanalen til en spesiell feltenhet kan indikere om tidsstyringen kan fremskyndes eller forsinkes for fremtidige kommunikasjoner, slik at de blir mottatt ved det riktige tids-punkt ved basestasjonen.

Brukere i den annen gruppe kan tildeles spesielle tidsluker i hvilke de kan sende og dermed opprettholde ortogonaliteten ved bruk av tidsdelt multippel aksess. Igjen kan den annen gruppe med brukere kollektivt opptre som en enkelt bruker for utsendelsene til brukerne i den første gruppe.

Et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse innebærer å tilveiebringe et CDMA-kommunikasjonssystem hvor brukerkanaler i reverslinken blir definert ved hjelp av ortogonale koder og systemet ikke innbefatter nedarvede brukere. I et slikt system vil det ikke være nødvendig å ta hensyn til bakoverkompabilitet i forbindelse med gamle eller nedarvede brukere.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

De foregående og andre formål, trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå tydelig av den følgende, mer spesielle beskrivelse av foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen, som illustrert på de vedføyde tegninger, hvor like henvisningstall refererer til de samme deler på de forskjellige deler. Tegningene er ikke nødvendig-vis i skala, idet det i stedet er lagt vekt på å illustrere prinsippene bak oppfinnelsen. Fig. 1 er et blokkskjema over et system som anvender to forskjellige typer kanalkoding i henhold til visse prinsipper bak oppfinnelsen. Fig. 2 er et mer detaljert skjema over en kanalkodingsprosess for en første klasse med brukere i henhold til visse prinsipper bak oppfinnelsen. Fig. 3 er et mer detaljert skjema over en kanalkodingsprosess for en annen klasse med brukere i henhold til visse prinsipper bak foreliggende oppfinnelse. Fig. 4 er et blokkskjema over en kanalspredningsprosess for overføring fra en fjernanordning til en basestasjon i henhold til visse prinsipper bak foreliggende oppfinnelse.

DETALJERT BESKRIVELSE AV EN FORETRUKKET UTFØRELSESFORM

Fig. 1 er et blokkskjema over et kodedelt multippelaksess-kommunikasjonssystem (CDMA-system) 10 som gjør bruk av en signalkodingsmåte, hvor en første klasse med logiske kanaler blir tildelt unike, lange koder med forskjellige kodefaseforskyvninger, og en annen klasse med logiske kanaler blir tilveiebrakt ved å bruke en felles kode og felles kodefaseforskyvning, kombinert med en ytterligere kodings-prosess under anvendelse av en unik ortogonal kode for hver kanal. I en utførelses-form innbefatter imidlertid kommunikasjonssystemet 10 ikke nedarvede brukere.

I den følgende detaljerte beskrivelse av en foretrukket utførelsesform blir kommunikasjonssystemet 10 beskrevet slik at den delte kanalressurs er en trådløs kanal eller en radiokanal. Det skal imidlertid bemerkes at teknikkene som er beskrevet her, anvendes for å implementere delt tilgang til andre typer media slik som telefonforbindelser, datanett-forbindelser, kanalforbindelser og andre fysiske media hvor tilgang blir gitt på grunnlag av forespørsel.

Systemet 10 understøtter trådløs kommunikasjon for en første gruppe brukere 110 så vel som en annen gruppe brukere 210. Den første gruppe brukere 110 er typisk nedarvede brukere med mobiltelefonutstyr, slik som trådløse håndsett 113-1, 113-2, og/eller mobiltelefoner 113-h installert i kjøretøy. Denne første gruppe med brukere 110 bruker hovedsakelig nettet i talemodus, slik at deres kommunikasjoner blir kodet som kontinuerlige utsendelser. I en foretrukket utførelsesform blir disse brukernes utsendelser fremskyndet fra abonnentenhetene 113 gjennom radiokanalene i foroverlinken 40 og radiokanalene i reverslinken 50. Deres signaler blir administrert ved et sentralt sted som innbefatter en basestasjonsantenne 118, en kombinert sender/mottaker-basestasjon (BTS) 120, en basestasjons-styringsenhet (BSC) 123. Den første gruppe med brukere 110 er derfor vanligvis opptatt med tale-konversasjoner under bruk av de mobile abonnentenhetene 113, BTS 120 og BSC 123 for å kople telefonforbindelser gjennom det offentlige telefonnett (PSTN) 124.

Foroverlinken 40, som er i bruk av den første gruppe med brukere, kan være kodet i henhold til velkjente, digitale celledelingsstandarder, slik som kodedelt multippel aksess-standarden som er definert i IS-95B spesifisert av the Tele-communications Industry Association (TIA). Denne foroverlinken 40 innbefatter minst en søkekanal 141 og en trafikkanal 142, så vel som andre logiske kanaler 144. Disse nedarvede kanalene 141, 142, 144 i foroverlinken 40 er definert i et slikt system ved å benytte ortogonalt kodede kanaler. Denne første gruppen med brukere 110 koder altså sine utsendelser over reverslinken 50 i samsvar med IS-95B-standarden. De gjør derfor bruk av flere logiske kanaler i en reverslink-retning 50, innbefattende en tilgangskanal 151, en trafikkanal 152 og andre logiske kanaler 154.1 denne reverslinken 50 koder den første gruppe med brukere 110 typisk signalene med en felles lang kode under anvendelse av forskjellige kodefaseforskyvninger. Kodingsmåten av signalene for de nedarvede brukere 110 på reverslinken 50 er også velkjent på området.

Kommunikasjonssystemet 10 innbefatter også en annen gruppe med brukere 210. Denne annen gruppe med brukere 210 er typiske brukere som krever trådløse datatjenester med høy hastighet. Deres systemkomponenter innbefatter et antall fjern plasserte personlige datamaskin-anordninger (PC-anordninger) 212-1, 212-2,... 212-h, ... 212-1, tilsvarende fjerntliggende abonnenttilgangsenheter (SAU'er) 214-1, 214-2 214-h, ...214-1, og tilhørende antenner 216-1, 216-2, ... 216-h, ...216-1. Sentralt lokalisert utstyr innbefatter en basestasjonsantenne 218 og en basestasjonsprosessor (BSP) 220. BSP 220 tilveiebringer forbindelser til og fra en internett-gateway 222, som igjen tilveiebringer tilgang til et datanett slik som internettet 224 og en nettfilserver 230 koplet til nettet 222.

PCene 212 kan sende data til og motta data fra nettserveren 230 gjennom to-veis, trådløse forbindelser implementert over en foroverlink 40 og en reverslink 50 anvendt av de nedarvede brukere 110. Det skal bemerkes at i et punkt til multipunkt, trådløst multippelaksess-kommunikasjonssystem 10 som vist, understøtter en gitt basestasjonsprosessor 220 kommunikasjon med et antall forskjellige aktive abonnenttilgangsenheter 214 på en måte i likhet med et celledelt telefonkommuni-kasjonsnett.

I det foreliggende scenario er de radiofrekvenser som er tildelt for bruk av den første gruppe 110, de samme som de som er tildelt for bruk av den annen gruppe 210. Foreliggende oppfinnelse er spesielt rettet mot hvordan en annen kodings-struktur kan gjøre det mulig å bli brukt av den annen gruppe 210 samtidig som det skapes minimal interferens i forhold til den første gruppe 110.

PCene 212 er typisk dataanordninger av typen bærbare datamaskiner 212-1, håndholdte enheter 212-h, internett-klargjorte mobiltelefoner eller personlige digitale assistenter (PDA'er). PCene 212 er hver koplet til en respektiv SAU 214 gjennom en egnet ledningsforbindelse, slik som en forbindelse av Ethernet-typen.

En SAU 214 tillater sin tilhørende PC 212 å bli koplet til nettfilserveren 230 gjennom BSP 220, gateway 222 og nettet 224. I reverslink-retningen, dvs. for datatrafikk som beveger seg fra PC 212 mot serveren 230, leverer PCen 212 en internettprotokoll-nivåpakke (IP-nivåpakke) til SAU 214. SAU 214 innkapsler så den ledningsoverførte rammen (dvs. Ethernet-rammen) med passende trådløs for-bindelsesinnramming og koding. Den riktig formaterte, trådløse datapakke sendes så over en av radiokanalene som omfatter reverslinken 50 gjennom antennene 216 og 218. Ved stedet for den sentrale basestasjon ekstraherer så BSP 220 radiolink-rammen, reformaterer pakken til IP-form og videresender den gjennom internett-gatewayen 222. Pakken blir så rutet gjennom et hvilket som helst antall og/eller en hvilken som helst type TCP/IP-nett, slik som internettet 224, til endedestinasjonen, slik som nettfilserveren 230.

Data kan også sendes fra nettfilserveren 230 til PCene 212 i en foroverlink-retning 40. I dette tilfelle føres en internettprotokoll-pakke (IP-pakke) som stammer fra filserveren 230, gjennom internettet 224, gjennom internett-gatewayen 222 og ankommer ved BSP 220. Passende trådløs protokoll-innramming og koding blir så tilføyd IP-pakken. Pakken forplanter seg så gjennom antennen 218 og 216 til den tilsiktede mottaker SAU 214. Den mottakende SAU 214 dekoder den trådløse pakke-formatering og videresender pakken til den tilsiktede PC 212 som utfører IP-lag-behandlingen.

En gitt PC 212 og filserveren 230 kan derfor betraktes som endepunktene i en dupleksforbindelse ved IP-nivået. Straks en forbindelse er opprettet, kan derfor en bruker ved PC 212 sende data til og motta data fra filserveren 230.

Fra perspektivet til den annen gruppe med brukere 210, består reverslinken 50 i virkeligheten av et antall forskjellige typer logiske og/eller fysiske radiokanaler som innbefatter en tilgangskanal 251, flere trafikkanaler 252-1, ... 252-t, og en vedlikeholdskanal 53. Reverslink-tilgangskanalen 252 blir brukt av SAU'ene 240 til å sende meldinger til BSP 220 for å anmode om at trafikkanaler blir tildelt dem. De tildelte trafikkanaler 252 overfører så nyttedata fra SAU 214 til BSP 220. Det skal bemerkes at en gitt IP-lagforbindelse i virkeligheten kan være tildelt mer enn en trafikkanal 252.

I tillegg kan en vedlikeholdskanal 253 overføre informasjon slik som synkroniserings-og effektstyrings-meldinger for ytterligere å understøtte informasjonsoverføring over reverslinken 50.

Den annen gruppe med brukere har likeledes en foroverlink 40 som innbefatter en søkekanal 241, flere trafikkanaler 242-1, ... 242-t, og en vedlikeholdskanal 243. Søkekanalen 241 blir brukt av BSP 220 til ikke bare å informere SAU 214 om at foroverlink-trafikkanalene 252 er blitt tildelt denne, men også til å informere SAU 214 om tildelte trafikkanaler 252 i reverslink-retningen. Trafikkanalene 242-1, ... 242-t på foroverlinken 40 blir så brukt til å overføre nyttedatainformasjon fra BSP 220 til SAU'ene 214. I tillegg overfører vedlikeholdskanalene 243 synkroniserings- og effektstyrings-informasjon på foroverlinken 40 fra basestasjonsprosessoren 220 til SAU'ene 214. Det skal videre bemerkes at det typisk er mange flere trafikkanaler 241 enn søkekanalen 243 eller vedlikeholdskanaler 242.

I den foretrukne utførelsesform blir de logiske foroverlink-kanaler 241, 242 og 243 og 251, 252 og 253 bestemt ved å tildele hver kanal en pseudostøy-kanalkode (PN-kanalkode). Systemet 10 er derfor et såkalt kodedelt multippel aksess-system (CDMA-system), hvor multippelkodede kanaler kan benytte den samme radio-frekvens-kanal (RF-kanal). De logiske kanalene eller kodekanalene kan også videre være inndelt eller tildelt blant flere aktive SAU'er 214.

Sekvensen med signalbehandlingsoperasjoner blir typisk utført for å kode de respektive logiske kanaler 51, 52 og 53 på reverslinken 50. I reverslink-retningen er senderen en av SAU'ene 214, og mottakeren er basestasjonsprosessoren (BSP) 220. Den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen er implementert i et miljø hvor nedarvede brukere av et digitalt, celledelt, CDMA-telefonsystem, slik som et som opereres i samsvar med IS-95B-standarden, også er tilstede på reverslinken 50.1 et IS-95B-system blir CDMA-kanalsignalene på reverslinken identifisert ved å tildele ikke-ortogonale, pseudostøy-koder (PN-koder).

Det vises nå til fig. 2, hvor kanalkodingsprosessen for den første gruppe med nedarvede brukere 110 vil bli beskrevet mer detaljert. Den første klasse med brukere innbefatter f.eks. celledelte, digitale CDMA-mobiltelefonbrukere som koder signaler i henhold til IS-95B-standarden som nevnt ovenfor. De enkelte kanaler blir derfor identifisert ved å modulere det innmatede digitaliserte talesignal ved hjelp av en pseudotilfeldig støykodesekvens (PN-kodesekvens) for hver kanal. Spesielt tar kanalkodingsprosessen et digitalt inngangssignal 302 som representerer den informasjon som skal overføres. En kvadraturmodulator 304 tilveiebringer en fase (i) og en kvadratur (q)-signalbane til et par multipliserere 306-i og 306-q. En kort, pseudotilfeldig støykodegenerator (PN-kodegenerator) 305 tilveiebringer en kort (i dette tilfelle en 2<15>-1 eller 32767 biter) kode som brukes til spektrumspredningsformål. Den korte koden er derfor typisk den samme kode for hver av de logiske kanalene for den første gruppe 110.

Et annet kodemoduleringstrinn blir anvendt på (i)- og (q)-signalbanene ved å multiplisere de to signalbanene med en ytterligere lang PN-kode. Dette blir utført ved hjelp av den lange kodegenerator og de lange kodemultipliserere 308-i og 308-q. Den lange koden tjener til entydig å identifisere hver bruker på reverslinken 50. Den lange koden kan være en meget lang kode som f.eks. bare gjentar hver 2<42>-1 biter. Den lange koden blir anvendt ved chip-hastigheten til den korte koden, f.eks. blir en bit av den lange koden tilført hver bit-utmating ved hjelp av den korte kode-moduleringsprosessen, slik at ytterligere spektrumspredning ikke inntreffer.

Individuelle brukere blir identifisert ved å anvende forskjellige faseforskyvninger av den lange PN-kode for hver bruker.

Det skal bemerkes at andre synkroniseringstrinn ikke må gjennomføres for den første gruppe med brukere 110. Disse utsendelsene på reverslinken 50 er spesielt utformet for å være asynkrone, og er derfor ikke nødvendigvis perfekt ortogonale.

Fig. 3 er en mer detaljert skisse av kanalkodingsprosessen for den annen gruppe med brukere 210. Denne annen gruppe 210 innbefatter f.eks. trådløse data-brukere som koder signaler i henhold til et format optimalisert for dataoverføring.

De enkelte kanaler blir identifisert ved å modulere inngangsdataene ved hjelp av en pseudotilfeldig støykodesekvens (PN-kodesekvens) som er den samme kodesekvens som benyttes for den første gruppe med brukere 110. Som forklart nedenfor, blir imidlertid kanalene i den annen gruppe 210 entydig ved hjelp av spesielle ortogonale koder slik som Walsh-koder. Spesielt tar kanalkodingsprosessen for denne annen gruppe med brukere 210 et digitalt inngangssignal 402 og tilfører et antall koder som er generert ved hjelp av en kortkodegenerator 405, en Walsh-kodegenerator413 og en langkodegenerator 407.

Som et første trinn tilveiebringer en kvadraturmodulator 404 en fase (i)- og en kvadratur (q)-signalbane til et første par med multipliserere 406-i og 406-q. Den korte pseudotilfeldige støykodegenerator (PN-kodegenerator) 405 leverer en kort, i dette tilfelle med en lengde 2<15>, kode som brukes til spektrumspredningsformål. Den korte koden er derfor den samme som den korte PN-koden som benyttes for hver av kanalene i den første gruppe 110.

Et annet trinn i prosessen er å anvende en ortogonal kode slik som en som er generert ved hjelp av Walsh-kodegeneratoren 413. Dette blir utført ved hjelp av multiplisererne 412-i og 412-q, som påtrykker den ortogonale kode på hver av fase-og kvadratur-signalbanene. Den ortogonale kode som er tildelt hver logisk kanal, er forskjellig og identifiserer på entydig måte disse kanalene.

I et sluttrinn i prosessen blir den annen lange pseudotilfeldige støykode (PN-kode) påført (i)- og (q)-signalbanene. Den lange kodegenerator 407 videresender således den lange kode til en respektiv av fase- og kvadratur-multiplisererne, hen-holdsvis 408-i og 408-q. Denne lange koden identifiserer ikke entydig hver bruker i den annen gruppe 210. Denne koden kan spesielt være en av akkurat de samme som blir brukt i den første gruppe som entydig identifiserer den første gruppe med brukere 110. For eksempel blir den derfor anvendt på samme måte som en kort chip-hastighetskode, slik at den ene bit i den lange kode blir tilført hver bit utmatet av kortkode-modulasjonsprosessen. På denne måten opptrer alle brukere i den annen gruppe 210 som en enkelt nedarvet bruker i den første gruppe 110. Brukerne i den annen gruppe 210 kan imidlertid identifiseres på entydig måte hvis de er blitt tildelt unike, ortogonale Walsh-koder.

Ettersom implementeringen i henhold til den foretrukne utførelsesform er en reverslink 50, må ytterligere informasjon tilveiebringes for å opprettholde ortogonalitet blant de forskjellige brukere i den annen gruppe 210. Spesielt er derfor en ved likeholdskanal 243 derfor innbefattet i foroverlinken 40. Denne vedlikeholds- eller "pulsslag"-kanalen leverer synkroniseringsinformasjon og/eller andre tidssignaler, slik at fjernenhetene 214 kan synkronisere sine utsendelser på riktig måte. Vedlikeholds-kanalen kan være i form av tidsluker.

Det skal bemerkes at en viss infrastruktur derfor kan deles av både den annen gruppe med brukere 210 og den første gruppe med brukere 110. Antennene 218 og 118 kan f.eks., selv om de er vist som separate basestasjonsantenner på fig. 1, i virkeligheten være en delt antenne. Likeledes kan posisjonen til antennene derfor være den samme. Dette gjør det mulig for den annen gruppe med brukere 210 å dele utstyr og fysiske utbyggingsposisjoner som allerede er på plass og i bruk av de nedarvede brukere 110. Dette forenkler i høy grad utplasseringen av trådløs infrastruktur for denne nye gruppe med brukere 210, f.eks. behøver nye anlegg og nye antennesteder ikke å bygges opp.

Fig. 4 er et blokkskjema som illustrerer et kommunikasjonssystem i henhold til visse prinsipper ved foreliggende oppfinnelse. Som tidligere diskutert, kan et slikt system innbefatte eller ikke innbefatte nedarvede brukere. Generelt er prinsippene lik de som er diskutert i forbindelse med fig. 3.

Som vist på fig. 4, blir bit-informasjon 502 matet inn i demultiplekseren i modulator 580 hvor bitene blir demultiplekset til modulasjonssymboler for å generere et I- og Q-modulasjonssignal. Generelt blir N biter tilordnet basert på den anvendte modulasjonsorden. Den følgende tabell illustrerer f.eks. forskjellige modulasjonshastigheter som kan brukes til overføring av informasjon over et RF-signal.

I henhold til spredningsprosessen er utmatingshastigheten = R/(log2lM).

De enkelte kanaler blir identifisert ved å modulere inngangsdataene med en pseudotilfeldig støykodesekvens (PN-kodesekvens), slik som en kort kode og en lang kode. Som forklart nedenfor kan imidlertid kanalene identifiseres entydig ved hjelp av spesifikke ortogonale koder slik som Walsh-koder. Nesten ortogonale koder kan også brukes til å definere kanaler.

En kanalkodingsprosess kan spesielt innebære å demultiplekse et digitalt signal 502 og påføre et antall koder som er generert av kortkodegeneratoren 505, Walsh-kodegeneratoren 513 og langkodegeneratoren 507. Generelt kan disse spredeteknikkene anvendes i en hvilken som helst rekkefølge, selv om en spesiell rekkefølge er vist på fig. 4.

Som et første trinn tilveiebringer modulatoren en fase (i)- og en kvadratur (q)-signalbane til et første par med multipliserere 506-i og 506-q. Den korte pseudotilfeldige støykodegenerator 505 tilveiebringer en kort kode, i dette tilfelle en kode med lengde 2<15>som benyttes for spektralspredningsformål. Denne korte koden kan brukes for hver av flere kanaler.

Et annet trinn i prosessen er å anvende en ortogonal kode slik som en som er generert av Walsh-kodegeneratoren 513. Dette kan utføres ved hjelp av multipliserere 512-i og 512-q som påtrykker en ortogonal kode på hver av fase- og kvadratur-signalveiene. En ortogonal kode tilordnet hver logisk kanal, kan være forskjellig for entydig å identifisere separate kanaler.

I et sluttrinn i prosessen kan en annen pseudotilfeldig, lang støykode (PN-kode) anvendes på (i)- og (q)-signalbanene. Langkodegeneratoren 507 videresender således den lange koden til en respektiv av fase- og kvadratur-multiplisererne, hen-holdsvis 508-i og 508-q. Denne lange koden identifiserer vanligvis ikke hver kanal på en entydig måte.

Avhengig av anvendelsesområdet, kan sprederekkefølgen variere. Spredningskoder slik som de korte og lange koder, kan f.eks. anvendes sekvensielt og i en hvilken som helst rekkefølge. Vanligvis blir kodingshastigheten fastsatt ved den radiofrekvente (RF) båndbredde, slik som 1,2288 e+6 chips per sekund.

Selv om chip-hastigheten til kodene kan variere, er i en anvendelse chip-hastigheten til den ortogonale kode mindre enn chip-hastigheten til den korte eller lange PN-spredekode. Dette minsker tidsinnrettingsbehovene for kommunikasjons-systemene og reduserer den negative virkning av flerbaneforvrengning i forbindelse med hver av flere brukere som sender over kanaler definert ved hjelp av ortogonale koder. Ortogonal kanalstøy (OCN, Orthogonal Channel Noise) kan med andre ord reduseres ved å justere de relative hastighetene til spredekoden og de ortogonale koder i forhold til hverandre.

Lavchip-hastigheter for den ortogonale kode vil typisk redusere en dataover-føringshastighet for en kanal. Høyere ordens modulasjon kan imidlertid benyttes for å øke datahastigheten som diskutert tidligere. Se tabellen ovenfor. Adaptive modulasjonsteknikker kan anvendes for optimal overføring for en spesiell anvendelse. Tilbakemeldingsinformasjon kan med andre ord indikere en optimal hastighet ved hvilken data vil bli overført på en spesiell kanal. En optimal modulasjonshastighet kan således velges for overføring over en spesiell kanal. Når høyere gjennomflyt er nødvendig, kan økte bit-hastigheter oppnås ved å benytte høyere modulasjonshastigheter. Dette er spesielt fordelaktig i dynamiske miljøer hvor brukere krever høyhastighetsdataoverføringsmulighet. Hver av flere ortogonale kanaler kan benytte forskjellige modulasjonshastigheter for overføring av data.

Selv om de ovenfor diskuterte konsepter er diskutert for bruk i en reverslink, kan de også med fordel anvendes i foroverlink-kanaler i et CDMA-kommunikasjonssystem.

Generelt er valget av en ortogonal kodingshastighet uavhengig av valget av den anvendte modulasjonsrekkefølge. Den følgende kanal illustrerer potensielle inn-stillinger for relative kodingshastigheter:

Terminalanordninger som sender data over en eller flere kanaler definert ved hjelp av ortogonale koder, kan også benytte foroverfeil-korreksjonskoder (FEC-koder) for å sikre datapålitelighet ved en mottaker. I likhet med de adaptive modulasjonsteknikker som er diskutert, kan en FEC-kode tilpasses for bruk i en spesiell kanal. Det vil si at en FEC-kodehastighet eller modulasjonshastighet kan velges basert på en C/l målt for en spesiell kanal ved en mottaker, slik som en basestasjon. Tilbakemeldinger kan sendes fra basestasjonen til en fjernanordning vedrørende hvordan en modulasjonshastighet skal fastsettes og hvilken av mange FEC-koder som skal brukes til overføring over en spesiell kanal.

Claims (9)

1. Trådløs nettverksanordning omfattende: kretssystem konfigurert til å motta signaler og gjenvinne data fra et første flertall abonnentenheter og et andre flertall abonnentenheter i et tidsintervall; hvor tidsintervallet inkluderer minst én tidsluke; hvor de mottatte signaler fra hver av det første flertall abonnentenheter utledes i det minste fra data og en forskjellig pseudo støysekvens (PN) enn andre av det første flertall abonnentenheter; hvor det mottatte signal fra hver av det andre flertall abonnentenheter utledes i det minste fra data, en forskjellig ortogonal sekvens enn andre av det andre flertall abonnentenheter, og en samme PN-sekvens som de andre av det andre flertall abonnentenheter, og hvor kretssystemet videre er konfigurert til å sende hver abonnentenhet av det andre flertall abonnentenheter konfigureringsinformasjon til bruk av den abonnentenheten for å bestemme den forskjellige ortogonale sekvensen til den abonnentenheten.

2. Trådløs nettverksanordning ifølge krav 1, hvor kretssystemet videre er konfigurert til å sende hver abonnentenhet av det første flertall abonnentenheter konfigureringsinformasjon til bruk av den abonnentenheten for å bestemme den forskjellige PN-sekvensen til den abonnentenheten.

3. Trådløs nettverksanordning ifølge krav 1, hvor kretssystemet videre er konfigurert til å sende i det minste til hver abonnentenhet av det andre flertall abonnentenheter tidsjusteringsinformasjon.

4. Fremgangsmåte omfattende følgende trinn: å motta signaler og gjenvinne data, med en trådløs nettverksanordning, fra et første flertall abonnentenheter og et andre flertall abonnentenheter i et tidsintervall; hvor tidsintervallet inkluderer minst én tidsluke; hvor de mottatte signaler fra hver av det første flertall abonnentenheter utledes i det minste fra data og en forskjellig pseudo støysekvens (PN) enn andre av det første flertall abonnentenheter; hvor det mottatte signal fra hver av det andre flertall abonnentenheter utledes i det minste fra data, en forskjellig ortogonal sekvens enn andre av det andre flertall abonnentenheter, og en samme PN-sekvens som de andre av det andre flertall abonnentenheter; og å sende, med nettverksanordningen, til hver abonnentenhet av det andre flertall abonnentenheter konfigureringsinformasjon til bruk av den abonnentenheten for å bestemme den forskjellige ortogonale sekvensen til den abonnentenheten.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, videre omfattende trinnet med å sende, med nettverksanordningen, til hver abonnentenhet av det første flertall abonnentenheter konfigureringsinformasjon til bruk av den abonnentenheten for å bestemme den forskjellige PN-sekvensen til den abonnentenheten.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, videre omfattende trinnet med å sende, med nettverksanordningen, til i det minste hver abonnentenhet av det andre flertall abonnentenheter tidsjusteringsinformasjon.

7. Abonnentenhet omfattende: kretssystem konfigurert til å sende et trådløst signal til en basestasjon i et første tidsintervall som inkluderer minst én tidsluke; hvor kretssystemet er konfigurert til å utlede det trådløse signal i det minste fra data og en forskjellig pseudo støysekvens (PN) enn andre av det første flertall abonnentenheter og ikke fra en ortogonal sekvens; hvor kretssystemet videre er konfigurert til å sende et andre trådløst signal i et andre tidsintervall som inkluderer minst én tidsluke; hvor kretssystemet videre er konfigurert til å utlede det andre trådløse signal i det minste fra data, en forskjellig ortogonal sekvens enn andre til det andre flertall abonnentenheter, og en samme PN-sekvens som de andre av det andre flertall abonnentenheter; og hvor kretssystemet videre er konfigurert til å motta konfigureringsinformasjon til bruk for å bestemme den forskjellige ortogonale sekvensen.

8. Abonnentenhet ifølge krav 7, hvor kretssystemet videre er konfigurert til å motta fra en nettverksanordning konfigureringsinformasjon til bruk for å bestemme den forskjellige PN-sekvensen.

9. Abonnentenhet ifølge krav 7, hvor kretssystemet videre er konfigurert til å motta tidsjusteringsinformasjon, slik at en transmisjonstiming til i det minste det andre trådløse signal justeres som svar på transmisjonstimingsinformasjonen.