PL196661B1 - Sposób przesyłania sygnałów oraz urządzenie do przesyłania sygnału pilota, sygnału kanałem wspólnym i sygnału kanałem danych w stacji bazowej w systemie łączności ruchomej - Google Patents

Abstract

1. Sposób przesy lania sygna lów w stacji ba- zowej w systemie laczno sci ruchomej, maj acym sygna l pilota i co najmniej jeden kana l danych, zgodnie z którym przesy la si e sygna l pilota o ustalonym poziomie mocy, znamienny tym, ze zwi eksza si e moc transmisji sygna lu pilota przez ustalony czas. PL PL PL PL PL PL PL

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196661 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 357207 ⁽¹³⁾ (51) Int.Cl.

H04Q 5/00 (2006.01) H04Q 7/00 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 04.08.1999 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:

04.08.1999, PCT/KR99/00430 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

17.02.2000, WO00/08869 PCT Gazette nr 07/00

Opis patentowy przedrukowano ze względu na zauważ one błędy

Sposób przesyłania sygnałów oraz urządzenie do przesyłania sygnału pilota, (54) sygnału kanałem wspólnym i sygnału kanałem danych w stacji bazowej w systemie łącznoś ci ruchomej
(30) Pierwszeństwo: 04.08.1998,KR,1998/31952	(73) Uprawniony z patentu: SAMSUNG ELECTRONICS CO., LTD., Suwon-city,KR
14.08.1998,KR,1998/33359
03.09.1998,KR,1998/36679	(72) Twórca(y) wynalazku:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	Hi-Chan Moon,Seoul,KR
26.07.2004 BUP 15/04	(74) Pełnomocnik:
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.01.2008 WUP 01/08	Grabowska Małgorzata, SULIMA-GRABOWSKA-SIERZPUTOWSKA, Biuro Patentów i Znaków Towarowych Sp.j.

⁽⁵⁷⁾ 1. Sposób przesyłania sygnałów w stacji bazowej w systemie łączności ruchomej, mającym sygnał pilota i co najmniej jeden kanał danych, zgodnie z którym przesyła się sygnał pilota o ustalonym poziomie mocy, znamienny tym, że zwiększa się moc transmisji sygnału pilota przez ustalony czas.

FIG. 1A

PL 196 661 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób przesyłania sygnałów oraz urządzenie do przesyłania sygnału pilota, sygnału kanałem wspólnym i sygnału kanałem danych w stacji bazowej w systemie łączności ruchomej.

Wynalazek znajduje zastosowanie ogólnie w komórkowych systemach łączności. W szczególności dotyczy on urządzenia i sposobu uzyskiwania kanału, nadzorowania grupy, ustalania położenia, detekcji wielodrogowości, oceny opóźnienia, oceny statusu kanału i przydziału torów w systemach łączności CDMA (code division multiple access - dostęp wielokrotny z kodowym rozdziałem sygnałów) po detekcji ustalonego kanału w łączu w kierunku od stacji bazowej do terminala.

Z międzynarodowej publikacji patentowej nr WO97/08909 jest znany sposób wyrównywania przepływu obciążenia stacji bazowej poprzez zmniejszanie mocy nadawania sygnału pilota, gdy stacja bazowa jest przeciążona.

Natomiast z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr US 5754583 jest znany odbiornik przeczesujący, który wskazuje stan zablokowania w celu zmniejszania prawdopodobieństwa odblokowania podczas zanikania sygnału, gdy filtrowany sygnał pilota przekracza ustalony próg blokowania.

Rozwiązanie znane z europejskiego zgłoszenia patentowego EP0795969 dotyczy sposobu przeprowadzania detekcji koherentnej poprzez wykorzystanie kanału komunikacyjnego, w który wstawia się znaki pilota.

Na rysunku pos. I przedstawia strukturę połączenia w kierunku od stacji bazowej do stacji ruchomej w konwencjonalnym systemie łączności ruchomej, pos. II - pomiary sygnałów odbieranych przez konwencjonalny terminal z grupy aktywnej i grupy sąsiadów, a pos. III - wyjście stacji ruchomej w przypadku zastosowania konwencjonalnego impulsu PUF.

Pos. I przestawia różne poziomy mocy sygnału przesyłanego w konwencjonalnym systemie łączności CDMA (np. IS-95) przez stację bazową. Połączenie w kierunku od stacji bazowej do terminala zawiera kanał pilota, kanał synchronizacyjny, kanał wywoławczy, kanał sterujący oraz kanał rozmówny. Kanał rozmówny jest kanałem dedykowanym, natomiast kanał synchronizacyjny, kanał wywoławczy i kanał sterujący są kanałami wspólnymi. Sygnały rozmówne przesyłane są kanałami rozmównymi z różnymi poziomami mocy transmisji, natomiast sygnał synchronizacyjny i sygnał pilota przesyła się kanałem synchronizacyjnym i kanałem pilota przy stałych poziomach mocy. Terminal w tym systemie uzyskuje synchronizację początkową od kanału pilota, odbieranego ze stałym poziomem mocy, a nastę pnie dokonuje przydział u torów i nadzoruje grup ę celem przeniesienia połączenia, mierzą c poziom odbieranego kanału pilota. W trakcie nadzorowania grupy terminal może zarządzać informacjami generowanymi przez wiele stacji bazowych, monitorując nieprzerwanie sygnały pilota odbierane od grupy kandydatów i grupy sąsiadów, jak również grupy aktywnej komunikującej się z terminalem. Terminal dokonuje pomiaru poziomu i opóźnienia lub opóźnienia względnego składowych sygnału wielodrogowego, odbieranych od stacji bazowych. Jeśli poziom sygnału pilota odebranego od stacji bazowej w grupie aktywnej spadnie do wartości T_Drop lub poniżej w trakcie wywołania albo poziom sygnału pilota odebranego od stacji bazowej w grupie sąsiadów wzrośnie do wartości T_Add lub powyżej w trakcie wywołania, terminal wysyła do stacji bazowej wiadomość o pomiarze poziomu pilota. Po odebraniu wiadomości ta stacja bazowa traktuje to jako przeniesienia połączenia i wysyła do terminala wiadomość o przeniesieniu połączenia. Poprzez szereg procedur terminal realizuje przenoszenie połączeń w trakcie poruszania się.

Dla poszczególnych stacji bazowych zostają wyznaczone okna i terminal wyszukuje odpowiedniego okna dla każdej stacji bazowej. W miarę zwiększania szerokości pasma systemu łączności CDMA, jak to ma miejsce w systemie IMT (Międzynarodowa telekomunikacja ruchoma/ang. International Mobile telekomunications/)-2000, odpowiednio zmniejsza się rozdzielczość czasowa w odbiorniku. W ten sposób zwiększa się czas trwania impulsu rozpraszającego w oknie, które powinien monitorować terminal. Ponadto energia odbierana od jednej drogi może być mniejsza niż w istniejącym systemie wąskopasmowym o wartość przyrostu rozdzielczości czasowej. Jeśli ponadto ma zostać zmniejszona moc kanału pilota względem wszystkich pozostałych sygnałów transmisji ze względu na szerokie pasmo, operacji wyszukiwania stawia się szczególnie duże wymagania. Dlatego postać systemu szerokopasmowego powoduje w konsekwencji to, że moc kanału pilota nie może zostać zmniejszona do lub poniżej ustalonej wartości.

PL 196 661 B1

System IMT-2000 w porównaniu z konwencjonalnym systemem łączności ruchomej umożliwia obsługę przesyłania danych z dużą szybkością. Aby umożliwić szybkie przesyłanie danych, sygnał należy przesyłać z większym poziomem mocy niż przy usługach wolnych, takich jak przesyłanie głosu. Ze względu na to, że przesyłanie sygnału o większym poziomie mocy może niekorzystnie wpływać na całkowitą pojemność systemu w systemach łączności CDMA, zachodzi potrzeba ograniczania dostępnych usług odpowiednio do lokalizacji terminala i statusu kanału. Dokonuje się tego poprzez konwencjonalne zarządzanie grupą. Jednakże konwencjonalne zarządzanie grupą ma jednak ograniczenia, ponieważ opiera się ono na usłudze wolnego przesyłania danych. Aby pokonać ograniczenia związane z konwencjonalnym zarządzaniem grupą, należy zbadać sposób, w którym terminal może uzyskiwać sygnały od większej liczby stacji bazowych i szybciej oraz dokładniej oceniać status kanału.

Komisja FCC (Komisja Federalna ds. Telekomunikacji) Stanów Zjednoczonych Ameryki zastrzega, że terminal powinien być wyposażony w urządzenie informujące w nagłej potrzebie o lokalizacji użytkownika w promieniu 125 m przez 67% czasu lub dłużej. Jeśli terminal może odbierać sygnały od wielu stacji bazowych w trakcie procedury zarządzania grupą, sygnały mogą pomóc w zlokalizowaniu stacji ruchomej. Ponieważ sygnały są odbierane od wielu stacji bazowych z grupy sąsiadów, zlokalizowanie może odbywać się z większą dokładnością.

Jednakże terminal usytuowany bliżej stacji bazowej nie może odbierać sygnału z innej stacji, ponieważ sygnał pochodzący od stacji bliskiej jest dużo mocniejszy od sygnału ze stacji oddalonej. Nawet terminal usytuowany w obszarze przeniesienia połączenia ma duże trudności z odbiorem sygnałów z wielu stacji bazowych, ponieważ moc kanału pilota wysyłanego przez każdą stację bazową łączem „w dół jest ograniczona. Pos. II przedstawia dla przykładu pomiary mocy sygnałów pilota wysyłanych przez wiele stacji bazowych. Nawet terminal znajdujący się pobliżu obszaru przeniesienia nie potrafi odróżnić sygnału pilota od składowej szumu wskutek niewystarczającej mocy transmisji sygnału pilota. W tym wypadku układ wyszukujący w terminalu wykrywa sygnał pilota tylko wtedy, gdy przez dłuższy czas dokonuje on koncentracji sygnału wejściowego. Aby dokładnie i szybko odebrać sygnał pilota, terminal powinien być wyposażony w układ wyszukujący o złożonej budowie.

Wobec powyższego, nie łatwo jest ocenić położenie terminala przy połączeniu w kierunku od stacji bazowej do terminala. Aby rozwiązać ten problem, system IS-95 określa lokalizację terminala za pomocą funkcji zwiększenia mocy (PUF). Aby w razie nagłej potrzeby umożliwić określenie położenia terminala, terminal przy połączeniu zwrotnym wysyła sygnał o wysokim poziomie mocy tak długo, dopóki nie odbierze go większość stacji bazowych. Pos. III przedstawia sygnał zapoczątkowany przez stację ruchomą. Stacja bazowa odbiera sygnał z terminala i dokonuje pomiaru opóźnienia na jego drodze oraz jego poziomu. Na podstawie zmierzonych danych można oszacować odległość między terminalem i odpowiednią stacją bazową.

Po odebraniu od stacji bazowej komendy żądającej zaimplementowania funkcji PUF, terminal wysyła sygnał PUF wykorzystując w tym celu początkową sekwencję kanału rozmownego zwrotnego, jak pokazano na rysunku pos. III. Stacja bazowa ustala położenie sygnału PUF, odstępy między impulsami PUF, okres PUF-PERIOD i inne stosowne parametry, a terminal wysyła impulsy PUF w ustalonych położeniach i z poziomem mocy INC_PWR dla pierwszego impulsu, a następnie z poziomem mocy wyższym o PWR_STEP od poziomu poprzedniego. Maksymalną liczbę impulsów, jaką terminal może wysłać, określa parametr TOTAL_PUF. Okres pojedynczego impulsu PUF jest całkowitą wielokrotnością wartości 16 PCG i jest podzielony na trzy segmenty, przy czym segmenty PUF_SETUP i INC_PUF_SIZE wysyłane są ze zwykłym poziomem mocy, ale segment COMPLETE_FRAME wysyłany jest z mocą większą niż zwykle.

Aby wielu stacjom bazowym umożliwić odbieranie sygnału ze stacji ruchomej, występują sytuacje, gdy moc połączenia zwrotnego powinna być o 30 do 40 dB większa od mocy połączenia wywołania. Może to mieć fatalny wpływ na wydajność i pojemność połączenia zwrotnego. Ponadto impuls PUF generowany przez stację ruchomą jest ograniczony jej maksymalną mocą transmisji. Pochodzący od stacji ruchomej impuls PUF ma ograniczenia co do skuteczności oceny położenia stacji, jeśli termi- nal jest usytuowany w miejscu, w którym odległość między nim a stacją bazową jest duża albo jego bateria została wyczerpana.

Celem wynalazku jest dostarczenie skutecznego sposobu przesyłania sygnałów w stacji bazowej w systemie łączności ruchomej CDMA, jak również opracowanie urządzenia do przesyłania sygnału pilota, sygnału kanałem wspólnym i sygnału kanałem danych w stacji bazowej w systemie łączności ruchomej CDMA.

PL 196 661 B1

Zgodny z wynalazkiem sposób przesyłania sygnałów w stacji bazowej w systemie łączności ruchomej, mającym sygnał pilota i co najmniej jeden kanał danych, w którym przesyła się sygnał pilota o ustalonym poziomie mocy, charakteryzuje si ę tym, ż e zwię ksza się moc transmisji sygnał u pilota przez ustalony czas.

Korzystnie przesyła się kanałem wspólnym sygnał o ustalonym drugim poziomie mocy, przesyła się sygnał w kanale danych, przy czym sygnał pilota przesyła się o ustalonym trzecim poziomie mocy większym od ustalonego drugiego poziomu mocy przez ustalony czas.

Korzystnie sygnał pilota przesyłany z ustalonym poziomem mocy rozprasza się pierwszym kodem rozpraszania, a sygnał pilota przesyłany na wyższym poziomie mocy przez ustalony czas rozprasza się drugim kodem rozpraszania.

W korzystnej postaci wykonania sygnał pilota rozprasza się jednym kodem rozpraszania.

Korzystnie stosuje się pierwszy i drugi kod rozpraszania stanowiące kody ortogonalne.

Korzystnie stosuje się kody ortogonalne stanowiące kody Walsha.

W korzystnej postaci wykonania ustalony czas umieszcza się na granicy dwóch kolejnych ramek danych drugiego sygnału. Korzystnie ustalony czas zajmuje połowę tych ramek danych.

Korzystnie ustalony czas wyznacza się z uwzględnieniem warunków propagacji wokół stacji bazowej, sposobu rozmieszczenia stacji bazowych i szerokości pasma sygnału.

W korzystnej postaci wykonania ustalony czas wynosi uł amek jednej ramki danych.

Korzystnie wyższy poziom mocy jest równy całkowitej mocy transmisji stacji bazowej.

Korzystnie ustalony czas umieszcza się na granicy między dwoma ramkami kanału danych.

W korzystnej postaci wykonania moc transmisji sygnału pilota zwiększa się okresowo na ustalony czas.

Korzystnie powiadamia się stację ruchomą przez stację bazową o przedziale ustalonego czasu.

Korzystnie moc transmisji, co najmniej jednego z sygnałów w innych kanałach zmniejsza się przez ustalony czas, gdy jest zwiększona moc transmisji sygnału pilota.

W korzystnej postaci wykonania transmisj ę , co najmniej jednego sygnał u w innych kanałach wstrzymuje się na ustalony czas, gdy jest zwiększana moc transmisji sygnału pilota.

Zgodne z wynalazkiem urządzenie do przesyłania sygnału pilota, sygnału kanałem wspólnym i sygnału kanałem danych w stacji bazowej w systemie łącznoś ci ruchomej, zawierające pierwszy układ rozpraszający do rozpraszania sygnału pierwszym kodem rozpraszania w celu wygenerowania pierwszego sygnału pilota, charakteryzuje się tym, że ma drugi układ rozpraszający do rozpraszania sygnału drugim sygnałem rozpraszania przez ustalony czas w celu wygenerowania drugiego sygnału pilota, sumator do sumowania sygnałów rozproszonych oraz trzeci układ rozpraszający do rozpraszania zsumowanego sygnału wspólnym kodem rozpraszania.

Korzystnie różne kody rozpraszania stanowią kody ortogonalne.

Korzystnie wspólny kod rozpraszania stanowi kod PN.

W korzystnej postaci wykonania urządzenie zawiera ponadto sterownik czasowy do sterowania wzmocnieniem sygnału pilota przez ustalony czas oraz wiele regulatorów wzmocnienia do odbioru odpowiednich rozproszonych sygnałów pilota, sterujących wzmocnieniami rozproszonych sygnałów pilota pod kontrolą sterownika czasowego i podających wynik operacji na sumator.

Korzystnie urządzenie zawiera ponadto sterownik czasowy, podający sygnał sterowania na regulator wzmocnienia, do sterowania wyjściem drugiego układu rozpraszającego.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1A i 1B przedstawiają połączenie w kierunku od stacji bazowej do terminala, w którym następuje natychmiastowe zwiększenie mocy kanału pilota w taki sposób, aby terminal mógł odbierać sygnały od wielu stacji bazowych zgodnie z postacią wynalazku, fig. 2A i 2B - przykład zwiększenia mocy kanału pilota w przypadku wielu stacji bazowych, fig. 3 - przykład ilustrujący efekty zwiększenia mocy kanału pilota zgodnie z postacią wynalazku, fig. 4 - sposób dystrybucji mocy transmisji stacji bazowej, gdy kanał pilota jest wysyłany z podziałem poziomów mocy z wykorzystaniem wielu różnych kodów rozpraszania, fig. 5 - schemat blokowy urządzenia nadawczego w stacji bazowej, służącego do oddzielnego wysyłania kanału pilota z wykorzystaniem wielu kodów rozpraszania, fig. 6A i 6B - przykład zmniejszenia całkowitej mocy transmisji w stacji bazowej przez czas Tp, fig. 7A - przykład, w którym wiele stacji bazowych jednocześnie zmniejsza swą całkowitą moc transmisji, fig. 7B - przykład, w którym wiele stacji bazowych kolejno zmniejsza swą całkowitą moc transmisji, fig. 7C - przykład, w którym wiele stacji bazowych wstrzymuje nadawanie sygnałów na ustalony czas, fig. 8A i 8B - przykłady, w których nastę puje równoczesne zwiększenie mocy pilota i zmniejszenie całkowitej mocy transmisji,

PL 196 661 B1 fig. 9 - schemat blokowy układu wyszukującego w odbiorniku terminala zgodnym z postacią wynalazku, fig. 10 - schemat blokowy koncentratora (despreader) w układzie wyszukującym z fig. 9, fig. 11 schemat blokowy pierwszej postaci koncentratora w odbiorniku terminala, fig. 12 - schemat blokowy drugiej postaci koncentratora w odbiorniku terminala, fig. 13 - schemat blokowy trzeciej postaci koncentratora w odbiorniku terminala, fig. 14 - schemat blokowy czwartej postaci koncentratora w odbiorniku terminala, fig. 15 - działanie stacji ruchomej podczas wyszukiwania sąsiednich częstotliwości, fig. 16A do 16D - inną postać łącza w kierunku od stacji bazowej do terminala, który umożliwia terminalowi odbieranie sygnałów z wielu stacji bazowych poprzez natychmiastowe zwiększenie mocy ustalonego kanału danych, fig. 17A i 17B - rozwiązanie zwiększania mocy ustalonego kanału danych w przypadku wielu stacji bazowych, fig. 18 - schemat blokowy urządzenia nadawczego w stacji bazowej do regulacji mocy ustalonego kanału danych przez z góry ustalony czas przed transmisją, fig. 19 - realizacje zmniejszenia całkowitej mocy transmisji stacji bazowej przez z góry ustalony czas Td, fig. 20A - inną postać równoczesnego obniżenia ogólnej mocy transmisji w wielu stacjach bazowych, fig. 20B - kolejną realizację zmniejszenia ogólnej mocy transmisji w wielu stacjach bazowych po kolei, fig. 21A i 21B - jeszcze inny sposób równoczesnego wystąpienia wzrostu mocy kanału danych i zmniejszenia ogólnej mocy transmisji, fig. 22 - działanie terminala podczas wyszukiwania częstotliwości sąsiedniej, zgodnie z przykładami realizacji z fig. 16 do 21B.

Korzystne przykłady wykonania wynalazku zostaną opisane szczegółowo w odniesieniu do załączonych figur. Takie same oznaczenia liczbowe oznaczają te same elementy składowe. Zwraca się ponadto uwagę, że szczegółowe opisy znanych funkcji lub struktur wynalazku będą pomijane, o ile mogą one zaciemnić istotę wynalazku.

Zgodnie z przykładem wykonania wynalazku, stacja bazowa w kanale pilota wysyła sygnał pilota o zwiększonej mocy przez ustalony czas, umożliwiając terminalowi efektywne wyszukiwanie. Terminal dokonuje koncentracji odbieranego sygnału o zwiększonej mocy przez ustalony czas, dokonuje jego detekcji spośród wielu stacji bazowych i mierzy jego poziom, opóźnienie lub opóźnienie względem innych dróg sygnału wielodrogowego odbieranego od każdej stacji bazowej.

Należy zauważyć, że poniższy opis wynalazku odnosi się również do pozostałych kanałów, z wyjątkiem kanału pilota, tzn. do kanału synchronizacyjnego, kanału wywoławczego, kanału sterującego oraz kanałów rozmównych, jako kanałów danych. Również wymienione niżej ramki danych są zawarte w sygnale rozmównym kanału rozmównego.

Figury 1A i 1B przestawiają strukturę łącza w kierunku od stacji bazowej do terminala, zgodną z przykładem realizacji wynalazku. Stacja bazowa wysyła sygnał pilota o chwilowo zwiększonej mocy, aby terminal mógł odebrać sygnały pilota od wielu stacji bazowych. Kanały w kierunku od stacji bazowej do terminala zawierają kanał pilota, kanał synchronizacyjny, kanał wywoławczy, kanał sterujący i kanał rozmówny.

Figura 1A przedstawia zwiększenie przez stację bazową mocy sygnału pilota w kanale pilota o wartość ΔP1 względem poziomu normalnego przez z góry ustalony czas Tp. Przy tym tej postaci wynalazku całkowita moc transmisji stacji bazowej pozostaje niezmieniona. Oznacza to, że sygnały w niektórych kanałach danych są wysyłane z mniejszą mocą albo w ogóle nie są wysyłane, a reszta dostępnej mocy zostaje przydzielona sygnałowi pilota w kanale pilota. W ten sposób moc sygnału pilota jest wyższa niż zwykle przez krótki czas Tp. Dla bardziej efektywnego zarządzania grupą cała moc transmisji stacji bazowej może zostać przydzielona kanałowi pilota na przeciąg czasu Tp.

Sygnał pilota może być przesyłany tylko przez z góry ustalony czas Tp. Oznacza to, że poziom mocy pilota można ustalić na wartość 0, z wyjątkiem z góry ustalonego czasu Tp. Przyrost mocy pilota _P1 może być proporcjonalny do poziomu mocy normalnego kanału pilota, o ile ten kanał istnieje.

Figura 1A pokazuje przypadek, w którym niektóre kanały danych przesyłane są z małą mocą albo w ogóle nie przesyłane w czasie Tp. Czas Tp ustala się ponadto na granicy pomiędzy dwiema ramkami danych. Jest to celowe i ma na celu zapobieżenie obniżeniu wydajności pojedynczej ramki, spowodowanemu przez przesyłanie sygnału w kanale danych o mniejszej niż zwykle mocy. Ponadto czas Tp ustala się najkorzystniej ponad dwoma kolejnymi ramkami danych - po Tp/2 dla każdej ramki co zapewnia jednakowe wydajności obydwu ramek. Terminal uzyskujący synchronizację powinien już znać wartość ustaloną przez Tp oraz jego położenie względem ramek danych.

Tp może się zmieniać zależnie od warunków propagacji stacji bazowej, sposobu rozmieszczenia stacji bazowych i szerokości pasma sygnału. W przypadku większych wartości (tzn. dłuższych czasów) uzyskuje się większy zysk. Ponadto przy większych wartościach Tp terminal może odebrać

PL 196 661 B1 sygnał pilota przesyłany nawet z mniejszą mocą. Jednakże istnieje górna granica długości czasu Tp w tym sensie, ż e jeśli czas ten jest zbyt długi, to sygnał pilota w kanale pilota zajmuje moc, która w przeciwnym razie mogłaby zostać przydzielona transmisji danych, w wyniku czego zmniejsza się pojemność systemu. Dlatego system musi dopasować wartość Tp do warunków otoczenia. Zakładając na przykład, że system charakteryzuje się częstotliwością impulsów 3,6864 Mcps (milionów impulsów na sekundę), czasem trwania ramki równym 20 ms, a Tp zawiera 2048 impulsów, wartość Tp wyniesie 0,55 ms. W przypadku postaci przedstawionej na fig. 1A, Tp dzieli się równo na dwie ramki i w ten sposób moc sygnału pilota jest większa niż zwykle przez okres 0,28 ms (=0,55ms/2) dla każdej ramki danych. Jest to bardzo krótki czas i równy jest on 1,4% okresu ramki danych, który wynosi 20 ms. Wynikające z tego pogorszenie wydajności połączenia od stacji bazowej do terminala jest pomijalnie małe.

Figura 1B pokazuje inny sposób zwiększenia mocy sygnału pilota w kanale pilota na czas Tp.

W tym przypadku sygnały w kanale danych przesyłane są przez czas Tp, całkowita moc transmisji stacji bazowej zostaje zwiększona o wartość ΔΡ2 na czas Tp. Moc sygnału pilota zostaje zwiększona o ΔP1 przez czas Tp. Wartości ΔP2 i ΔP1 mogą tu mieć równe lub różne wartości. Ten sposób charakteryzuje się więc, równoczesnym wzrostem całkowitej mocy transmisji stacji bazowej oraz mocy sygnału pilota. W rezultacie następuje chwilowe zwiększenie mocy sygnału pilota i całkowitej mocy transmisji stacji bazowej względem ich normalnych wartości. Przy założeniu, że normalna gęstość mocy transmisji stacji bazowej wynosi lor i że energia na jeden impuls sygnału pilota w kanale pilota jest równa Ec, _χ Ec pilota Ior

Ec pilota + ΔP1 Ior + ΔP2 (1)

Równanie 1 ilustruje fakt, że stosunek mocy sygnału pilota do całkowitej mocy transmisji stacji bazowej staje się chwilowo większy od normalnego.

Należy zauważyć, że możliwe jest zwiększenie mocy sygnału pilota w kanale pilota do poziomu całkowitej mocy transmisji stacji bazowej (tzn. normalnej całkowitej mocy transmisji + Δ P2). W takim wypadku stacja bazowa transmituje tylko sygnał pilota i przerywa przesyłanie innych kanałów danych.

Postać pokazana na fig. 1B jest taka sama jak na fig. 1A w tym sensie, że Tp znajduje się na granicy ramek danych i że terminal powinien znać wartość Tp i jego położenie. Tp może być okresowy lub ustalany przez stację bazową.

Jeśli wokół terminala znajduje się wiele stacji bazowych, są one synchronizowane względem Tp, aby mogły równocześnie zwiększyć moc swych sygnałów pilota. Ponadto rozważa się możliwość zwiększania mocy sygnału pilota przez stacje bazowe po kolei. Czas Tp, przez jaki każda stacja bazowa zwiększa moc swojego sygnału pilota może być okresowy lub ustalany przez stację bazową.

Figury 2A i 2B pokazują działanie stacji bazowych z synchronizacją wielu sygnałów. Na rysunku pokazano jedynie moc sygnału pilota. Całkowita moc transmisji stacji bazowej może tu być utrzymywana na normalnym poziomie lub zwiększona o ΔP ΔP2, jak pokazano na fig. 1A. Istotne jest to, że stosunek mocy sygnału pilota do całkowitej mocy transmisji stacji bazowej jest chwilowo większy od normalnego.

Figura 2A przedstawia postać wynalazku, w której każda stacja bazowa zwiększa moc swojego sygnału pilota w innym momencie. O tym, która stacja bazowa wysyła sygnał pilota o większej mocy i w którym momencie chwili, decyduje ustawienie pomiędzy terminalem a stacjami bazowymi. Ponieważ terminal może identyfikować stację bazową, która wysyła sygnał pilota o większej mocy, koncentruje on odpowiedni sygnał pilota w sygnale wejściowym i mierzy poziom odbioru sygnału pilota. Do tego celu można użyć powszechnie stosowany układ wyszukujący szeregowy lub filtr dopasowany. Zastosowanie układu szeregowego zmniejsza stopień złożoności sprzętu, ale wymaga długich czasów Tp, co negatywnie wpływa na pojemność systemu. Z drugiej strony, mimo zwiększonej złożoności sprzętu, filtr dopasowany może znacznie zredukować wartość Tp, co jest korzystne dla pojemności systemu. Ponadto sygnał wejściowy może zostać zapamiętany w pamięci przed jego koncentracją. Przy takim rozwiązaniu Tp może mieć mniejszą wartość bez zwiększenia stopnia złożoności odbiornika. Budowa odbiornika wykazującego zalety odpowiadające wynalazkowi zostanie opisana w dalszej części na podstawie fig. 9.

W sytuacji pokazanej na fig. 2A, jedna ze stacji bazowych zwiększa moc sygnału pilota w kanale pilota, a pozostałe utrzymują moc kanałów pilota na zwykłym poziomie. Rozważa się także podział

PL 196 661 B1 stacji roboczych na grupy, w których jedna lub kilka grup będzie podnosić moc kanału pilota. Jeśli na przykład całkowita liczba stacji bazowych określa zbiór S, to zbiór ten można podzielić na wiele podzbiorów S1, S2,..., SM. Wówczas stacje bazowe danego podzbioru zwiększałyby moc pilota przez ustalony czas, a pozostałe utrzymywałyby moc pilota na zwykłym poziomie. Podzbiory S1, S2,..., SM można tak zaprojektować, aby one się nie przecinały wzajemnie albo przecinały.

Figura 2B pokazuje inną postać wynalazku dotyczącą wielu stacji bazowych. Kilka stacji bazowych zwiększa tu równocześnie moc sygnału pilota w kanale pilota. Pomiędzy terminalem i stacjami bazowymi uzgadnia się moment zwiększenia mocy sygnału pilota względem jego normalnego poziomu. Ponieważ terminal wie, która stacja bazowa wyśle sygnał pilota o większej mocy, dokonuje on koncentracji sygnału wejściowego kodem rozpraszającym dla odpowiedniego kanału pilota i mierzy poziom odbioru kanału pilota. Sygnały z wielu stacji bazowych mogą być równocześnie koncentrowane w celu pomiaru mocy sygnału pilota odbieranego z każdej stacji bazowej lub też mogą być kolejno natychmiast zapamiętywane w pamięci przed przystąpieniem do ich koncentrowania. Budowa odbiornika wykazującego zalety odpowiadające wynalazkowi zostanie opisana w dalszej części na podstawie fig. 9.

Tp można z góry przypisać stałą wartość lub też parametr ten może przyjmować różne wartości dla każdej stacji bazowej po to, aby osiągnąć najlepsze efekty przy uwzględnieniu środowiska geograficznego danej stacji bazowej i wielkości jej komórki, zgodnie z przykładem postaci pokazanym na fig. 2A i 2B. Ponadto poziomy mocy pilota PWR(A), PWR(B) i PWR(C), które określają pomierzone poziomy mocy kanałów pilota, można ustawić na taką samą wartość, gdy terminal znajduje się w obszarze przejmowania połączenia. Terminal porównuje moc kanałów pilota odbieranych od stacji bazowych w chwili implementowania przeniesienia i jeśli moce pilota są różne, terminal ma trudności z porównaniem wzglę dnych mocy stacji bazowych.

Figura 3 pokazuje efekt zwiększenia mocy sygnału pilota zgodnie z przykładem postaci wynalazku. Założono tu, że istnieją dwie stacje bazowe i że terminal koncentruje sygnały wejściowe w tym samym przedziale czasu, aby pokazać obszar, w którym sygnały od dwóch stacji bazowych są odbierane w konwencjonalny sposób. Na rysunku pokazano również powiększony obszar odbioru sygnału ze stacji bazowej oraz obszar umożliwiając odbiór sygnału wynikający ze zwiększenia mocy sygnału pilota zgodnie z realizacją wynalazku. Częstotliwość impulsów wynosi w tym wypadku 3,6864 Mcps, zaś pilot Ec/Ior jest przesyłany zwykle na poziomie 12dB. lor jest gęstością widmową mocy sygnału wysyłanego przez stację bazową, a okres scalania podczas koncentrowania sygnałów jest równy 2048 impulsom. Tp zaś zajmuje czas trwania 2048 impulsów, a terminal zapamiętuje sygnały wejściowe w pamięci przed przystąpieniem do ich koncentracji. Zakłada się, że kanały istnieją w stacjonarnym środowisku propagacji bez wielodrogowości, moc fali jest proporcjonalna do 3,5 krotności kwadratu odległości, a terminal może odbierać sygnał ze stacji bazowej tylko wtedy, gdy wartość Et pilota/Io wynosi 11 dB lub więcej po operacji koncentracji. Et reprezentuje energię sygnału skoncentrowanego, natomiast Io jest gęstością widmową mocy sygnału wejściowego.

W przypadku, gdy odległość między stacjami bazowymi wynosi L (na fig. 3), położenie stacji bazowej będzie równe 0, a położenie stacji bazowej B wyniesie L. Wtedy przy dotychczasowym rozwiązaniu sygnały ze stacji bazowych A i B mogą być wykrywane tak długo, jak długo terminal znajduje się w obszarze pomiędzy 0,35L i 0,65L od stacji bazowej A. Natomiast obszar wykrywalności obydwu sygnałów znacznie się zwiększa do wartości 0,19L - 0,81L po przydzieleniu całkowitej mocy stacji bazowej kanałowi pilota na przeciąg czasu Tp, zgodnie z postacią wynalazku. Taki sam efekt można osiągnąć dla wielu stacji bazowych. Ten sposób można np. zastosować dla oceny położenia przy połączeniu w kierunku od stacji bazowej do terminala.

Istnieje jeszcze dodatkowa korzyść płynąca z chwilowego zwiększenia stosunku mocy sygnału pilota do całkowitej mocy transmisji wskutek zwiększenia mocy sygnału pilota. Sygnał pilota jest wykorzystywany do początkowego wykrywania, oceny kanału i zarządzania grupą przy przenoszeniu połączenia. W miarę wzrostu szerokości pasma zwiększa się równocześnie rozmiar okna do przydziału torów. Dlatego trudno jest zmniejszać moc pilota do lub poniżej ustalonej wartości. Większą w porównaniu z rozwiązaniem dotychczasowym pojemność systemu można osiągnąć przez obniżenie mocy sygnału pilota przez większość czasu i zwiększenie tej mocy tylko na ustalony przeciąg czasu, jak opisano odnośnie niniejszej postaci.

Jeśli moc sygnału pilota spada do lub poniżej ustalonej wartości, odbiornik celem pomiaru poziomu wejściowego sygnału pilota w kanale pilota powinien scalać sygnał wejściowy przez dłuższy czas, w wyniku czego pogarsza się wydajność pomiaru na potrzeby przydziału torów i zarządzania

PL 196 661 B1 grupą. Pogorszenie wydajności można poprawić przez użycie terminala o bardziej złożonej budowie i większym poborze mocy. Jednakże wynalazek, dzięki chwilowemu zwiększaniu mocy sygnału pilota, gwarantuje wydajność terminala tak samo dobrą lub lepszą od wydajności terminala opartego na systemie IS-95, mającego prostszą budowę i mniejszy pobór mocy.

Możliwość rozróżniania wielodrogowości odbieranego sygnału rośnie wraz z szerokością pasma, co implikuje spadek energii odbioru dla każdej drogi. Odbiornik typu „rake wymusza lepszą wydajność podczas demodulacji sygnałów z wielu dróg. Aby jednak móc wykrywać wiele dróg na lub poniżej ustalonego poziomu i przypisywać je torom, wartości korelacji powinny być generowane przez długi czas. To może spowodować wzrost poboru mocy i złożoności odbiornika. Wynalazek umożliwia skuteczne przydzielanie torów przez detekcję sygnału wielodrogowego o niskim poziomie poprzez obliczanie wartości korelacji przez stosunkowo krótki czas.

Czynione były wysiłki mające na celu zapamiętywanie odbieranych sygnałów w pamięciach przed ich przetwarzaniem w systemach łączności CDMA. Sposób ten przestudiowano w celu ustalenia, czy jest on skuteczny przy pomiarze poziomu odbioru podczas twardego przenoszenia połączenia między częstotliwościami. Poprzez wykorzystanie sposobu zwiększania mocy pilota według prezentowanego wynalazku znacznie zmniejsza się liczba próbek sygnału wejściowego, które należy przechować w pamięci, upraszcza się budowa terminala, skraca się czas wymagany do obliczenia wartości korelacji i przez to oszczędza się na mocy. Oznacza to, że jeśli równocześnie nastąpi chwilowe zwiększenie mocy sygnału pilota oraz operacja poszukiwania mająca na celu twarde przeniesienie między częstotliwościami, a sygnał odebrany przez okres chwilowego wzrostu mocy pilota zostanie zapamiętany, to liczba próbek wejściowych przeznaczonych do zapamiętania w terminalu oraz czas przeszukiwania ulegną znacznemu zmniejszeniu. Oprócz operacji przeszukiwania w celu wykonania twardego przeniesienia między częstotliwościami, zapamiętywanie sygnału wejściowego przed koncentracją i przetwarzaniem sygnału pilota może spowodować zmniejszenie stopnia złożoności wymaganej pamięci i liczby operacji przetwarzania sygnału.

Podczas gdy wpływ zwiększania mocy sygnału pilota na przeciąg ustalonego czasu opisano na podstawie fig. 1A i 1B, to wpływ ten nie ogranicza się do postaci przedstawionej na rysunku, ale odnosi się również do struktur zasugerowanych w opisie wynalazku.

Figura 4 pokazuje rozkład mocy transmisji stacji bazowej przez podział mocy sygnału pilota z wykorzystaniem różnych kodów rozpraszania. Wzrost siły sygnału pilota przez krótki czas wpłynie prawdopodobnie na bloki odbiorcze, również na układ oceny kanałów. Jeśli w tym samym obszarze znajduje się terminal, który nie został poinformowany o zmianie mocy sygnału pilota na krótki czas albo terminal, który jeszcze nie został zsynchronizowany, to zmiana kanału pilota może spowodować wystąpienie takich problemów, jak połączenie z niewłaściwą stacją bazową.

Zgodnie z postacią przedstawioną na fig. 4A, zwiększana jest moc kanału pilota, sygnał pilota o zwię kszonej mocy jest rozpraszany przez róż ne kody rozproszenia i wynikł e z tego róż ne kanał y są przesyłane przez czas Tp. Kody rozpraszania zaznaczono przykładowo jako W'0, W'1,... W'n na fig. 4A. Taki kanał pilota daje się zastosować do struktur opisanych uprzednio na fig. 1A do 2B. Moc do wykorzystania we wspólnym kanale pilota jest równomiernie przydzielana do Tp i pozostałego zwykłego okresu, a moc sygnału pilota zwiększona na czas Tp jest rozpraszana przez wiele kodów rozpraszania, różniących się od kodów dla wspólnego sygnału pilota przed transmisją, aby nie wpłynąć na inne odbiorniki. Wspólny sygnał pilota dotyczy pilota wykorzystywanego w innym niż Tp okresie.

W tym wypadku sygnał pilota P(t) jest równy

P(t) = G0*C0(t) + G1*C1(t) + ...Gn*Cn(t) (2), gdzie G0 do Gn przedstawiają wzmocnienia kanałów kodowych, a C0(t) do Cn(t) są kodami rozpraszania dla kanałów pilota.

W równaniu (2) przyję to, ż e kanał pilota jest przesył any róż nymi (n+1) kanałami kodowymi. Wzmocnienia G0 do Gn można wyrazić jako liczby zespolone, a kody rozpraszania C0(t) do C(t) mogą być kodami ortogonalnymi. Jest również możliwe, aby kody C0(t) do Cn(t) nie były względem siebie ortogonalne.

Figura 5 jest schematem blokowym urządzenia nadawczego w stacji bazowej, służącego do oddzielnego przesyłania sygnału pilota z wieloma kodami rozpraszania. Sygnał kanału pilota jest rozpraszany przez wiele kodów ortogonalnych, wymnażany przez różne wzmocnienia i rozpraszany przez te same kody przed przesyłaniem. Urządzenie nadawcze stacji bazowej z fig. 5 przedstawia

PL 196 661 B1 nadajniki innych kanałów, jak również nadajnik kanału pilota. Urządzenie nadawcze stacji bazowej zawiera nadajnik kanału pilota, nadajnik kanału wywoławczego oraz M nadajników kanałów rozmównych. Sterownik czasowy 81 steruje wzmocnieniem każdego kanału w ustalonym momencie.

W postaciach pokazanych na fig. 1A i 1B, w przypadku których moc sygnał u pilota zostaje chwilowo zwiększana, sterownik czasowy 81 steruje wzmocnieniem każdego kanału w czasie Tp w taki sposób, aby sygnał pilota był przesyłany z mocą większą niż zwykle. Moc pozostałych kanałów zmienia się w zakresie wyznaczonym przez całkowitą moc transmisji stacji bazowej przez czas Tp. Należy zaznaczyć, że chociaż urządzenie nadawcze stacji bazowej służące zwiększaniu mocy sygnału pilota przez ustalony czas zostało opisane na podstawie fig. 5, to przy odpowiednim sterowaniu wzmocnieniem każdego kanału daje się ono zastosować również do struktur, które zostaną opisane w dalszym cią gu.

W trakcie pracy urządzenia sygnał pilota, składający się z samych 1 jest rozpraszany kodami ortogonalnymi W'0, W'1,..., W'n w odnośnych układach mnożących 80-0, 80-1,..., 80-n, a następnie wymnażany z różnymi wzmocnieniami G0, G1,..., Gn w stosownych regulatorach 82-0, 82-1,..., 82-n wzmocnienia, których czasy działania sterowane są przez sterownik czasowy 81. Wyjścia regulatorów 82-0, 82-1,..., 82-n wzmocnienia są przed transmisją sumowane w sumatorach 84, 86 i 68 i wymnażane przez taki sam kod rozpraszania PN (pseudoszum). Innymi słowy, sygnał kanału pilota przed transmisją jest rozpraszany wieloma kodami ortogonalnymi, mnożony przez różne wzmocnienia i rozpraszany takim samym kodem rozpraszania.

Pokazany na fig. 5 symbol danych w kanale synchronizacyjnym jest rozpraszany kodem ortogonalnym Ws w układzie mnożącym 50 i mnożony przez wzmocnienie Gs w regulatorze 52 wzmocnienia, którego czas działania jest sterowany regulatorem czasowym 81. Następnie sygnał wyjściowy regulatora 52 wzmocnienia jest sumowany w sumatorze 66 i mnożony przez taki sam kod rozpraszania PN w układzie mnożącym, zanim nie zostanie przesłany.

Symbol danych w kanale wywoławczym jest rozpraszany za pomocą kodu ortogonalnego Wp w układzie mnożącym 54 i mnożony przez wzmocnienie Gp w regulatorze 56 wzmocnienia, którego czas działania jest sterowany regulatorem czasowym 81. Następnie sygnał wyjściowy regulatora 56 wzmocnienia jest sumowany w sumatorze 64 i mnożony przez taki sam kod rozpraszania PN w układzie mnożącym 88, zanim nie zostanie wysłany.

Symbol danych w kanale rozmównym 1 jest rozpraszany za pomocą kodu ortogonalnego Wt1 w ukł adzie mnożącym 58-1 i mnoż ony przez wzmocnienie GT1 w regulatorze 60-1 wzmocnienia, którego czas działania reguluje sterownik czasowy 81. Następ nie sygnał wyjściowy regulatora 60-1 wzmocnienia jest sumowany w sumatorze 62 i mnożony przez taki sam kod rozpraszania PN w układzie mnożącym 88, zanim nie zostanie przesłany. W ten sposób sygnał symbolu M-tego kanału rozmównego jest rozpraszany za pomocą kodu rozpraszania, w tym w układzie mnożącym 58-M i mnożony przez wzmocnienie Gtm w regulatorze 60-M wzmocnienia, którego czas działania jest regulowany regulatorem czasowym 81. Następnie wyjście regulatora 60-M wzmocnienia jest sumowane w sumatorze 62 i mnożone przez taki sam kod rozproszenia PN w układzie mnożącym 88.

Rozpraszanie sygnału pilota za pomocą różnych kodów rozpraszania przez ustalony czas dla celów transmisji, urządzenie nadawcze implementujące ten sposób opisano powołując się na fig. 4 i.5. Sposób ten daje się powszechnie zastosować względem wszystkich struktur zgodnych z wynalazkiem, jak również postaci pokazanych na fig. 1A i 1B.

Trudnym zagadnieniem przy odbiorze sygnałów z wielu stacji bazowych na łączu w kierunku od stacji do terminala jest fakt, że terminal znajdujący się w pobliżu stacji bazowej nie może wykrywać sygnałów od innej stacji bazowej, ponieważ odbiera on bardzo silny sygnał od stacji bliższej. Sygnał pochodzący od bliskiej stacji bazowej interferuje z sygnałem ze stacji oddalonej, uniemożliwiając terminalowi wykrycie sygnału pochodzącego od tej stacji. Aby rozwiązać ten problem, prezentowany wynalazek powoduje obniżenie całkowitej mocy transmisji stacji bliskiej przez ustalony czas Tp.

Figury 6A i 6B przedstawiają postać, w której zmniejsza się całkowitą moc transmisji stacji bazowej na czas Td. Stacja bazowa wysyła niektóre sygnały z mniejszą mocą niż zwykle albo też w ogóle ich nie wysyła w czasie Td. Td ustala się na podstawie wzajemnego uzgodnienia między stacją bazową i terminalem. Td może zmieniać się okresowo lub zależeć od ustawienia w stacji bazowej.

Figura 6A przedstawia postać, przy której stacja bazowa wysyła sygnał o mniejszej od normalnej mocy przez czas Td. Spadek mocy wynosi tu ΔΡ3, przy czym możliwa jest zmiana mocy transmisji sygnału pilota. Pokazany na fig. 6A spadek mocy sygnału pilota wynosi ΔP4. Przy założeniu, że cał10

PL 196 661 B1 kowita gęstość mocy transmisji wynosi lor, a energia przypadająca na jeden impuls kanału pilota jest równa Ec, otrzymujemy równanie

Ec pilota + ΔP4 _χ Ec pilota ₍₃₎

Ior -,AP3 ' Ior ( )

Chociaż ΔP4 jest liczbą dodatnią dla postaci według fig. 6A, może również być liczbą ujemną, o ile tylko spełnia równanie 3. ΔP4 może być równe zeru w celu zminimalizowania wpływu na inne bloki odbiornika.

W równaniu 3 można zauważyć, że stosunek mocy sygnału pilota do całkowitej mocy stacji bazowej jest chwilowo większy niż normalnie przez czas Td. Przy postaci pokazanej na fig. 6A, całkowita moc transmisji stacji bazowej zostaje obniżona, a moc sygnału pilota jest zmieniana w zakresie spełniającym równanie 3 w taki sposób, aby stosunek mocy sygnału pilota do całkowitej mocy transmisji stacji bazowej był chwilowo większy od normalnego. Celem postaci przedstawionych na fig. 1A i 1B jest sterowanie stosunkiem mocy kanału pilota do całkowitej mocy transmisji poprzez zwiększanie mocy kanału pilota. Natomiast postać pokazana na fig. 6A koncentruje się na sterowaniu stosunkiem mocy kanału pilota do całkowitej mocy transmisji poprzez obniżenie całkowitej mocy transmisji. Jak widać na fig. 6A, zwiększenie mocy kanału pilota oraz zmniejszenie całkowitej mocy transmisji może następować równocześnie. Stacja bazowa może też wysyłać tylko kanał pilota przez czas Td.

Przez czas Td stacja bazowa może nie wysyłać żadnych sygnałów, również sygnału pilota. Figura 6A przedstawia taką sytuację. W normalnym zakresie czasu stacja wysyła sygnały, ale w okresie Td nie wysyła ona żadnych sygnałów, włącznie z sygnałem pilota.

Jeśli w pobliżu terminala znajduje się wiele stacji bazowych, Td implementuje się przez synchronizowanie stacji bazowych. Przedstawiono to na fig. 7A, 7B i 7C. Założono tu, że każda stacja bazowa jest synchronizowana za pomocą systemu GPS (ang. Global Positioning System - Globalny System Lokalizacji). Td może zmieniać się okresowo lub zależeć od ustawienia w stacji bazowej.

Figury 7A, 7B i 7C pokazują całkowitą moc transmisji stacji bazowej. W postaciach przedstawionych na fig. 7A i 7B moc sygnału pilota spełnia równanie 3. Poza tym moc sygnału pilota z wielu stacji bazowych może być ustawiona na identyczną wartość, aby ułatwić porównywanie poziomów odbioru sygnałów pilota ze stacji bazowych. Postacie z fig. 7A i 7B opierają się na założeniu, że moc sygnału pilota nie zmienia się w czasie Td.

W sytuacji pokazanej na fig. 7A wszystkie stacje bazowe są synchronizowane, a ich całkowita moc transmisji jest zmniejszana w tej samej chwili. Kanał pilota jest nieprzerwanie wysyłany przez czas Td, a jego moc można zmieniać w zakresie spełniającym równanie 3. Moc kanału pilota każdej stacji bazowej można tu ustawić na stałą wartość. Moce transmisji stacji bazowych A, B i C są niższe od normalnych odpowiednio o ΔP3(A), ΔP3(B) i ΔP3(C).

Czas Td(A), Td(B) i Td(C), w którym odpowiednio stacje bazowe zmniejszają swoją całkowitą moc transmisji można zmieniać w zależności od warunków otoczenia i wielkości komórek. Efekt działania rozwiązania pokazanego na fig. 7A jest taki, że następuje chwilowe zwiększenie stosunku mocy kanału pilota do całkowitej mocy transmisji wskutek obniżenia całkowitej mocy transmisji stacji bazowej. Innymi słowy, stosunek mocy kanału pilota do całkowitej mocy transmisji stacji bazowej zostaje chwilo zwiększony przez zwiększenie mocy kanału pilota zgodnie z fig. 1A i 1B, podczas gdy w sytuacji pokazanej na fig. 7A odbywa się to przez obniżenie całkowitej mocy transmisji stacji bazowej. W postaci pokazanej na fig. 7A terminal może łatwo wykrywać sygnały z innych stacji bazowych, ponieważ sygnały pilota wysyłane przez stacje bazowe są stosunkowo silne.

Figura 7B przedstawia inną postać sposobu obniżania całkowitej mocy transmisji stacji bazowej przez ustalony czas. Założono tu, że każda stacja bazowa jest synchronizowana przez system GPS. W odróżnieniu od poprzedniej postaci, nie wszystkie stacje bazowe obniżają swoją całkowitą moc transmisji. Tylko jedna stacja bazowa obniża swoją całkowitą moc transmisji. Jednak i kilka stacji bazowych może obniżać swoją całkowitą moc transmisji, a inne stacje bazowe mogą normalnie funkcjonować. W pokazanej postaci występują trzy stacje bazowe A, B i C. Czas Td(A), Td(B) i Td(C), w którym odpowiednio stacje bazowe A, B i C zmniejszają swoją całkowitą moc transmisji jest różny, a obniżenie mocy następuje kolejno na stacjach bazowych A, B i C, podczas gdy inne stacje bazowe wysyłają sygnały ze zwykłą całkowitą mocą transmisji.

Figura 7C jest jeszcze jedną postacią sposobu obniżania całkowitej mocy transmisji stacji bazowej przez ustalony czas w obszarze występowania wielu stacji bazowych. W sytuacji pokazanej na

PL 196 661 B1 fig. 7C całkowita moc transmisji stacji bazowej zostaje obniżona do 0, jak pokazano na fig. 6B, i stacja bazowa nie wysyła żadnych sygnałów - włącznie z sygnałem kanału pilota - przez czas TD, w którym stacja bazowa zmniejsza swą całkowitą moc transmisji. Z tego powodu terminal znajdujący się bliżej stacji bazowej nie wysyłającej sygnałów może odbierać sygnały od innych stacji bazowych.

Gdy wszystkie stacje bazowe zostaną zgrupowane w postaci zbioru S, a zbiór ten zostanie podzielony na podzbiory S1, S2,..., SM, to wówczas stacje bazowe należące do ustalonego podzbioru obniżają swoją całkowitą moc transmisji - najlepiej do zera - przez ustalony czas, a pozostałe stacje bazowe zachowują swoje normalne poziomy mocy transmisji. Jeśli całkowite poziomy mocy transmisji odpowiednich stacji bazowych nie zostaną obniżone do zera, to moce ich sygnałów kanałów pilota można zmieniać w zakresie spełniającym równanie 3 przez okres Td. M reprezentuje tu ilość podzbiorów. Podzbiory S1, S2, ..., SM można zaprojektować w taki sposób, aby nie przecinały się wzajemnie albo tak, żeby każdy podzbiór przecinał się z innym.

Jak to opisano wyżej, wynalazek pozwala terminalowi na łatwe wykrywanie sygnałów od wielu stacji bazowych poprzez zmianę mocy sygnału pilota wysyłanego przez ustaloną stację bazową lub zmianę całkowitej mocy transmisji stacji bazowej przez ustalony czas Tp lub Td, powodującą w ten sposób zwiększenie stosunku mocy kanału pilota do całkowitej mocy transmisji w porównaniu z wartością normalną. W innej sytuacji, terminal znajdujący się blisko stacji bazowej może z łatwością odbierać sygnały od innych stacji bazowych poprzez chwilowe wstrzymanie transmisji sygnałów od bliskiej stacji bazowej. Połączenie sposobu zwiększenia mocy sygnału pilota i obniżenia całkowitej mocy transmisji prowadzi do dodatkowych korzyści. Sposób ten zostanie szczegółowo opisany w dalszej części opisu na podstawie fig. 8A i 8B.

Figura 8A przedstawia postać łącznego sposobu zwiększania mocy sygnału pilota i zmniejszania całkowitej mocy transmisji. Założono, że wszystkie stacje A, B i C są względem siebie synchronizowane, np. z wykorzystaniem systemu GPS. W sytuacji pokazanej na fig. 8A, niektóre stacje bazowe obniżają swoją całkowitą moc transmisji, a inne zwiększają moc swoich sygnałów pilota. Pokazano trzy stacje bazowe, ale liczba stacji bazowych nie jest ograniczona. Te trzy stacje bazowe nie wysyłają sygnałów łączem w kierunku od stacji do terminala przez okres Td. Czas Tp(A), Tp(B) i Tp(C), gdy stacje bazowe A, B i C zwiększają moc swoich sygnałów pilota można ustawiać na różne wartości. Czas Td(A), Td(B) i Td(C), gdy stacje obniżają swoją całkowitą moc transmisji również mogą być różne. Chociaż przy tej postaci całkowita moc transmisji stacji bazowych pozostaje niezmienna w czasie Tp, to można ją zwiększać w sposób pokazany na fig. 1A. Tp i Td mogą zmieniać się okresowo lub zależeć od ustawienia w stacji bazowej.

Sygnały pilota można zwiększać do identycznego poziomu w stacjach bazowych, które nie obniżają swojej całkowitej mocy transmisji. W sytuacji pokazanej na fig. 8A, gdy stacja bazowa A obniża całkowitą moc transmisji, poziom mocy sygnału pilota PWR(B) stacji bazowej B staje się równy poziomowi PWR(C) stacji bazowej C w taki sposób, aby terminalowi umożliwić dokładny pomiar względnego poziomu mocy sygnału wejściowego. Jeśli stacje bazowe A, B i C zawsze podnoszą moc swych sygnałów pilota do ustalonego poziomu, tzn. PWR(A) = PWR(B) = PWR(C) = K (ustalony poziom), to terminal może dokładnie zmierzyć poziomy mocy sygnałów pilota odbieranych na kanale pilota od stacji bazowych A, B i C.

Chociaż moc sygnału pilota każdej ze stacji bazowych jest częścią całkowitej mocy stacji bazowej w czasie Tp w przypadku postaci pokazanej na fig. 8A, to moc sygnału pilota można zwiększać do poziomu całkowitej mocy transmisji.

Figura 8B przedstawia inną postać sposobu łączonego, polegającego na zwiększaniu mocy sygnału pilota i obniżaniu całkowitej mocy transmisji. W sytuacji pokazanej na fig. 8B, stacje bazowe A, B i C przesyłają niektóre kanały bez wstrzymywania transmisji sygnału dla okresów Td(A), Td(B) i Td(C). Tylko kanał pilota jest transmitowany w okresach Td(A), Td(B) i Td(C). Przy takiej postaci również inne kanały można transmitować w okresach Td(A), Td(B) i Td(C). Ponadto można zmieniać moc sygnału pilota dla tych okresów. To znaczy, sposób pokazany na fig. 6A można zastosować dla okresu Td, natomiast sposób z fig. 1A i 1B - dla czasu Tp. Czasy Tp(A), Tp(B) i Tp(C), w których stacje bazowe A, B i C zwiększają moc swych sygnałów pilota można ustawiać na różne wartości. Okresy Td(A), Td(B) i Td(C), dotyczące obniżenia całkowitej mocy transmisji również mogą być różne.

Jak to opisano wyżej, prezentowany wynalazek pozwala terminalowi na łatwe wykrywanie sygnałów od wielu stacji bazowych poprzez zmianę mocy sygnału pilota wysyłanego przez stację bazową lub całkowitej mocy transmisji stacji bazowej przez ustalony czas Tp lub Td lub poprzez połączenie

PL 196 661 B1 obu tych sposobów, zwiększając przy tym stosunek energii impulsu pilota Ec odbieranego kanału pilota do gęstości mocy odbieranej przez stację ruchomą lo w przeciągu ustalonego czasu.

W rozmaitych układach zgodnych z postaciami tego wynalazku, terminal wykrywa sygnały od wielu stacji bazowych przez koncentrację sygnałów odbieranych w czasie Tp lub Td, mierzy poziomy, opóźnienia propagacji lub względne opóźnienia propagacji wielodrogowych odbieranych sygnałów. Wybór odpowiedniego parametru pomiaru zależy od zamierzonych celów do osiągnięcia. Jeśli zamierzeniem terminala jest pomiar odległości między terminalem a stacją bazową celem ustalenia jego położenia, to niezbędnym głównym parametrem będzie opóźnienie propagacji. Jeśli celem jest przydział torów lub przeniesienie połączenia, to najważniejszymi parametrami pomiaru będą opóźnienie propagacji wielodrogowej i poziom sygnału.

Przykładowo, w celu oceny położenia terminal dokonuje pomiaru odległości między stacjami bazowymi a nim samym, wykorzystując między innymi pomiar opóźnień propagacji, i informację o odległościach przesyła do stacji bazowej, z którą się komunikuje. Dzięki temu na podstawie informacji o odległości można określić położenia terminala względem stacji bazowej. W przypadku przydziału torów lub zarządzania grupą w celu wykonania przeniesienia terminal będzie nadzorować grupę z sąsiednich stacji bazowych, wykorzystując między innymi pomiar opóźnień i poziomów sygnału.

Do operacji wyszukiwania i koncentrowania sygnałów w odbiorniku terminala można wykorzystać powszechnie stosowany szeregowy układ wyszukiwania. Jednakże użycie takiego układu powoduje problemy tego rodzaju, że Tp lub Td mogą zostać ustawione na zbyt dużą wartość. Aby zmniejszyć wartości Tp lub Td, układ wyszukiwania w odbiorniku podczas operacji koncentracji i wyszukiwania jest skonfigurowany w następujący sposób.

(1) W układzie stosuje się filtr dopasowany. Filtr dopasowany potrafi szybko wyliczyć wartość korelacji między odbieranym sygnałem a częściowo wygenerowanym kodem rozpraszania. Mimo korzyści z szybkiego generowania wartości korelacji, filtr dopasowany zwiększa stopień złożoności budowy odbiornika i pobór mocy.

Filtr dopasowany jest trudny do zrealizowania ze względu na istniejące ograniczenia. Jeśli w szczególności moc kanału pilota jest mała, okres całkowania jest długi podczas obliczania wartoś ci korelacji między odbieranym sygnałem a częściowo wygenerowanym kodem rozpraszania. Taki filtr dopasowany powoduje duże problemy wtedy, gdy się go zastosuje w terminalu. Jednakże możliwa zbieżność między czasem działania filtru dopasowanego a chwilą, w której stosunek mocy kanału pilota do całkowitej mocy stacji bazowej zostaje tymczasowo zmieniony, może znacznie skrócić czas całkowania niezbędny do wyliczenia wartości korelacji. Jak pokazano na fig. 2A, wiele stacji bazowych kolejno zmienia stosunek mocy kanału pilota do całkowitej mocy transmisji, a filtr dopasowany może dokonywać koncentracji sygnału z kodem rozpraszania stacji bazowej, która chwilowo zwiększa stosunek mocy sygnału pilota do całkowitej mocy transmisji. Niemożliwe jest wyliczenie wartości korelacji między odebranym sygnałem a kodem rozpraszania przez zastosowanie filtru dopasowanego nawet dla sytuacji pokazanej na fig. 2B. W takim wypadku koncentracji można dokonać z wykorzystaniem kodu rozpraszania stacji bazowej lub też sygnał wejściowy zapamiętywany jest w pamięci, a potem następuje sekwencyjne koncentrowanie.

(2) Sygnał odebrany w pobliżu Tp lub Td zostaje zapamiętany w pamięci odbiornika, po czym obliczana jest wartość korelacji między tym sygnałem a częściowo wygenerowanym kodem rozpraszania. Ten sposób wymaga pamięci do zapamiętywania odebranego sygnału, ale upraszcza proces koncentracji (despreading) i ogranicza pobór mocy. Zakłada się tu, że układ wyszukiwania jest układem szeregowym.

W postaci tego wynalazku ukł ad wyszukiwania jest skonfigurowany wedł ug drugiego sposobu. Budowa układu wyszukiwania według postaci wynalazku pokazana jest na fig. 9.

Pokazany na fig. 9 układ wyszukiwania, zgodny z postacią wynalazku, składa się z koncentratora 100, generatora 102 kodów rozpraszania, pamięci 104 do zapamiętywania sygnału wejściowego, kalkulatora 106 energii oraz sterownika 108. Pamięć 104 zapamiętuje sygnał wejściowy w pobliżu Tp lub Td pod kontrolą sterownika 108. Sterownik 108 podaje sygnał sterujący S1 (odczyt/zapis, nakazujący zapamiętanie sygnału z zakresu Tp lub Td w pamięci 104 oraz sygnał sterujący S2 (adres) wskazujący na miejsce, w którym w pamięci 104 ma zostać zapamiętany sygnał wejściowy. Po odebraniu sygnału sterownik 108 zwiększa adres sygnału sterującego S2 i zapamiętuje sygnał wejściowy w pamięci 104. Następnie sterownik 108 powoduje, że sygnał zapamiętany w pamięci 104 zostaje podany na jej wyjście i udostępniony koncentratorowi 100. Sterownik 108 steruje pamięcią 104 przy podawaniu na wyjście zapamiętanego sygnału za pomocą sygnału sterującego S1 i określa adres pamięci za

PL 196 661 B1 pomocą sygnału sterującego S2. Generator 102 kodu rozpraszania generuje lokalnie taki sam kod rozpraszania co nadajnik stacji bazowej i podaje go na układ koncentratora 100. Koncentrator 100 wymnaża sygnał wejściowy odebrany z pamięci 104 z kodem rozpraszania i całkuje wartość wynikową przez okres ustalonego czasu. Generator 102 kodu rozpraszania generuje lokalnie kod rozpraszania (tzn. kod Walsha). Kalkulator 106 energii oblicza energię skoncentrowanego sygnału. Aby to zrobić, wylicza się sumę kwadratów ze skoncentrowanych wartości względem osi I i Q, tzn. I² + Q². Daje to wartość Ec/lo dla odebranego kanału pilota. Ec reprezentuje tu energię przypadającą na jeden impuls sygnału wejściowego, a lo oznacza gęstość widmową mocy całkowitego odebranego sygnału CDMA.

Figura 10 przedstawia schemat blokowy koncentratora 100 pokazanego na fig. 9. Wszystkie pokazane na fig. 10 sygnały wyrażone są w postaci liczb zespolonych. W przypadku postaci z fig. 10 kanał pilota jest poddawany koncentracji z użyciem kodu rozpraszania, takim jak w łączu w kierunku od bazy do terminala, pokazanego na fig. 1A.

Pokazany na fig. 10 układ mnożący 110 wymnaża sygnał wejściowy z kodem rozpraszania PN celem jego koncentracji. Układ mnożący 112 wymnaża skoncentrowany sygnał, odebrany od układu mnożącego 110, z odpowiednim kodem ortogonalnym w celu demodulacji ortogonalnej. Akumulator 114 gromadzi sygnały wyjściowe z układu mnożącego 112 w modułach symboli.

Figura 11 jest schematem blokowym znajdującego się w odbiorniku koncentratora do koncentracji sygnału pilota, który został rozproszony wieloma kodami rozpraszania, jak to pokazano na fig. 4 i 5. Rozwią zanie to jest zgodne z pierwszą postacią wynalazku. Pierwsza postać z fig. 11 jest koncentratorem stosowanym w sytuacji, w której kanał pilota został rozproszony w stacji bazowej wieloma kodami ortogonalnymi W'0, W'1,..., W'n, a następnie za pomocą jednego wspólnego kodu rozpraszania PN. Wszystkie sygnały mają tu postać liczb zespolonych.

Pokazany na fig. 11 układ mnożący 210 wymnaża sygnał wejściowy z kodem rozpraszania PN w celu jego skoncentrowania. Układy mnożące 220 do 22N odbierają skoncentrowany sygnał z układu mnożącego 210 i wymnażają sygnał skoncentrowany z odpowiednimi kodami ortogonalnymi W0' do W'N w celu dokonania demodulacji ortogonalnej. Akumulatory 230 do 23N gromadzą sygnały wyjściowe układów mnożących 220 do 22N. Okres akumulacji może być inny dla każdego akumulatora, aby móc akumulować kanał, który jest transmitowany przez cały czas, tak jak sygnał pilota rozpraszany kodem W0' przez dłuższy czas. W takim wypadku zmieniony powinien zostać układ mnożący wzmocnienia odpowiednio do czasu akumulacji. W postaci wynalazku zakłada się, że okres akumulacji akumulatora do odbioru każdego kanału kodu ortogonalnego jest stały. Układy mnożące 240 do 24N wymnażają wyjścia odpowiednich akumulatorów 230 do 23N z zespolonymi sprzężonymi G0* do GN* odpowiednich wzmocnień zespolonych G0 do GN w celu kompensacji fazowej wzmocnień zespolonych G0 do GN. Sumator 250 sumuje wyjścia układów mnożących 240 do 24N. Układ potęgujący 260 oblicza kwadraty sygnałów wyjściowych sumatora 250 i przekształca wartości wynikowe na wartość energii. Układ mnożący 270 wymnaża wyjścia układu potęgującego 260 z sumą kwadratów wzmocnień kanałów w celu normalizacji wyjścia układu potęgującego 260.

Jako pokazano na fig. 11, sygnał wejściowy wymnażany jest z kodem rozpraszania PN w celu jego koncentracji w układzie mnożącym. Skoncentrowany sygnał jest mnożony przez odpowiednie kody ortogonalne w układach mnożących 220 do 22N. Wyjścia układów mnożących 220 do 22N akumulowane są w modułach symboli w akumulatorach 230 do 23N. Następnie układy mnożące 240 do 24N mnożą wyjścia akumulatorów 230 do 23N przez odpowiednie wzmocnienia G0* do GN*, dokonując kompensacji składowych fazowych wzmocnień zespolonych wymnożonych przez kanały ortogonalne. Sumator 250 sumuje skompensowane w fazie sygnały, a układ potęgujący 260 przekształca sumę odebraną z sumatora 250 na wartość energii. Następnie układ mnożący 270 mnoży wzmocnienie wyjściowe sumatora 250 przez

1_

Gi|² w celu normalizacji wzmocnienia wyjściowego sumatora 250. Oznacza to, że wartość wyliczana dla kompensacji wzmocnienia jest równa wyrażeniu 1/suma kwadratów wzmocnień zespolonych Gi (i = 0, 1, 2,..., n) kodów ortogonalnych. Ukł ad mnożący 270 jest tu wykorzystywany do uzyskania dobrej kompensacji wzmocnienia.

PL 196 661 B1

Koncentrator pokazany na fig. 11 dokonuje koncentracji sygnału wejściowego, akumulacji skoncentrowanego sygnału w modułach symboli, a następnie uzyskuje energię zakumulowanych sygnałów.

(n+1) pokazanych na fig. 11 koncentratorów dokonuje koncentracji sygnału wejściowego równolegle. Odbiornik może jednak skoncentrować tylko część (n+1) kodów ortogonalnych otrzymywanych od stacji bazowej. Innymi słowy, może on dokonać koncentracji niektórych lub wszystkich kodów ortogonalnych przypisanych kanałowi pilota na fig. 4, chociaż wtedy ma miejsce niewielkie pogorszenie wydajności.

Figura 12 przedstawia koncentrator w odbiorniku terminala, zgodny z drugą postacią wynalazku, którego używa się w sytuacji, gdy nadajnik w stacji bazowej rozprasza sygnał pilota za pomocą wielu kodów ortogonalnych. W sposobie koncentracji według drugiej postaci tego wynalazku, sygnały wejściowe o takich samych kodach rozpraszania grupowane są razem w celu obniżenia pobieranej mocy względem układu pokazanego na fig. 11. Chociaż wykorzystuje się tu dwa kody ortogonalne, to układ ten można rozszerzyć na wiele kodów ortogonalnych. Wszystkie pokazane na fig. 12 sygnały przyjmują postać liczb zespolonych.

Pokazany na fig. 12 układ mnożący 310 wymnaża sygnał wejściowy z kodem rozpraszania PN w celu dokonania koncentracji. Układ mnożący 320 mnoż y wyjście układu mnożącego 310 przez dowolny kod ortogonalny i generuje ortogonalnie zdemodulowany sygnał wyjściowy. Na rysunku założono, że kod podawany na układ mnożący 320 jest kodem W'0. Sterownik przełączający 380 odbiera kody ortogonalne W0' i W1' i wyszukuje te dwa kody ortogonalne w ciągach bitów. Jeśli W0' (i) = W1' (1), sterownik przełączający 380 generuje sygnał sterujący do wybierania pierwszej drogi, jeśli natomiast W0' (i) ψ W1' (i), sterownik przełączający 380 generuje sygnał sterujący do wybierania drugiej drogi. Kod ortogonalny W0' (i) jest i-tym bitem kodu ortogonalnego, a kod ortogonalny W1' (i) - i-tym bitem kodu ortogonalnego W1'. Przełącznik 381 ma styk wejściowy połączony z układem mnożącym 320, pierwszy styk wyjściowy połączony z pierwszą ścieżką A oraz drugi styk wyjściowy połączony z drugą ścieżką B. Przełącznik 381 przełącza wyjście układu mnożącego 320 na pierwszą ścieżkę A lub drugą ścieżkę B, zależnie od sygnału wyjściowego sterownika przełączającego 380.

Akumulator 330 zbiera sygnały odbierane z pierwszej ścieżki A. Układ mnożący 340 mnoży wyjście akumulatora 330 przez wzmocnienie zespolone (G0+G1)* i tym samym kompensuje wzmocnienie fazowe sygnału wyjściowego dla pierwszej ścieżki. Sygnały przełączane na pierwszą ścieżkę A zawierają kody ortogonalne składające się z impulsów tego samego znaku. Akumulator 331 zbiera sygnały odbierane z drugiej ścieżki B. Układ mnożący 341 mnoży wyjście akumulatora 331 przez wzmocnienie zespolone (G0-G1)* i tym samym kompensuje wzmocnienie fazowe sygnału wyjściowego dla drugiej ścieżki. Sygnały przełączane na drugą ścieżkę B zawierają kody ortogonalne składające się z impulsów o różnych znakach. Sumator 350 sumuje wyjścia układów mnożących 340 i 341. Układ potęgujący 360 podnosi do kwadratu sygnał wyjściowy sumatora 350, przekształcając go na wartość energii. Układ mnożący 370 mnoży wyjście układu potęgującego 360 przez

2ΣI Gil ² w celu normalizacji sygnału wyjściowego z układu potęgującego 360.

Działanie układu pokazanego na fig. 12 zostanie opisane z teoretycznego punktu widzenia. Długość kodów ortogonalnych W0 i W1 wynosi tu 8 bitów (i=8). Zakłada się, że W0' tworzy ciąg +1, + 1, +1, +1, -1, -1, -1, -1, natomiast W1' - ciąg +1, + 1, -1, -1, +1, +1, -1, -1. Wtedy kody ortogonalne W0 i W1 wyglądają następująco

T a b e l a 1

Kod ortogonalny	Numer bitu i1 i2 i3 i4 i5 i6 i7 i8
W0'	+ 1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1
W1'	+1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1

PL 196 661 B1

Przy założeniu, że sygnał wejściowy na koncentratorze ma postać r1, r2, r3, r4, r5, r6, r7, r8, a wzmocnienia pomnożone przez kody ortogonalne wynoszą G0 i G1, sygnał wejściowy rozpraszany ciągiem W0' będzie mieć postać

Y0 = G0* (r1 + r2 + r3 + r4 - r5 - r6 - r7 - r8)

Y1 = G1* (r1 + r2 - r3 - r4 + r5 + r6 - r7 - r8)

Stąd sygnał końcowy na wyjściu koncentratora wynosi Y0 + Y1.

Kody ortogonalne W0' i W1' mają takie same komponenty bitowe na pierwszej, drugiej, siódmej i ósmej pozycji. Komponenty sumy Y0 + Y1 klasyfikuje się w zależności od tego, czy składniki bitowe kodu ortogonalnego W0' są takie same lub różne od tych w kodzie ortogonalnym W1'. Jeśli nazwiemy je X0 i X1, to

X0 = (G0* + G1*) (r1 + r2 - r7 + r8)

X1 = (G0* - G1*) (r3 + r4 - r5 + r6)

Zachodzi tu równość X0 + X1 = Y0 + Y1. Na podstawie powyższego wzoru widać, że klasyfikowanie sygnałów wejściowych według kombinacji składowych bitowych każdego kodu ortogonalnego redukuje liczbę sumowań wykonywanych podczas operacji koncentracji. Jest to rozwiązanie efektywne nie w przypadku krótszych kodów ortogonalnych, ale kodów dłuższych.

Powyższy sposób został pokazany jako hardware na fig. 12. Pokazany na fig. 12 sygnał wejściowy jest mnożony przez kod rozpraszania PN w układzie mnożącym 310 oraz przez kod ortogonalny W0'. Następnie sterownik przełączający 380 generuje przełączający sygnał sterujący zależnie od tego, czy składniki bitowe obydwu kodów ortogonalnych są takie same, czy różne. Przełącznik 381 selektywnie podaje sygnał wyjściowy układu mnożącego 320 na wejścia dwóch akumulatorów 330 i 331 w zależności od przełączającego sygnału sterującego. Sygnał wymnożony przez kod rozpraszania PN, a następnie kod ortogonalny W0' zostaje podany na wejście akumulatora 330 pierwszej ścieżki A, jeśli bity obydwu kodów ortogonalnych W0' i W1' są takie same, albo na wejście akumulatora 331 drugiej ścieżki, jeśli bity te są różne. Sygnały rozdzielone za pomocą przełącznika 381 są sumowane w akumulatorach 330 i 331 w modułach symboli. Następnie układ mnożący 340 mnoży wyjście akumulatora 330 przez G0* + G1*, a sumator 350 sumuje wyjścia akumulatorów 340 i 341. Sygnał wyjściowy sumatora 350 podnoszony jest do kwadratu w układzie potęgującym 360 i tym samym przekształcany na wartość energii. Układ mnożący 370 mnoży sygnał wyjściowy układu potęgującego 360 przez wzmocnienie

2Σ| Gi| ² celem normalizacji wartości wynikających z wymnożenia wzmocnień w układach mnożących 340 i 341.

Jeśli w odbiorniku odbierany jest sygnał pilota rozproszony przed transmisją za pomocą wielu kodów rozpraszania, to terminal powinien znać stosunek mocy lub wzmocnienie przypisane do każdego kodu ortogonalnego. Można je ustalić standardowo lub też stacja bazowa może powiadamiać terminal za pomocą parametrów systemowych. Albo też odbiornik może je mierzyć za pomocą prostego algorytmu. Wartości te można oszacować poprzez wyliczenie stosunku energii sygnału skoncentrowanego dla każdego kodu ortogonalnego.

Figura 13 przestawia budowę koncentratora w odbiorniku, odpowiadającą trzeciej postaci tego wynalazku w sytuacji, gdy sygnał pilota został rozproszony za pomocą różnych kodów rozpraszania, jak to pokazano na fig. 4 i 5. Trzecia postać pokazana na fig. 13 dotyczy przypadku, gdy kanał pilota jest rozproszony wieloma kodami ortogonalnymi W0', W1',..., Wn', a następnie wspólnym kodem rozpraszania PN. Wszystkie pokazane na fig. 13 sygnały przyjmują postać liczb zespolonych.

Pokazany na fig. 13 układ mnożący 210 mnoży odebrany sygnał przez kod rozpraszania PN w celu koncentracji. Układy mnożące 220 do 22N mnożą sygnał skoncentrowany odebrany z układu mnożącego 210 przez odpowiednie kody ortogonalne W0' do WN' w celu dokonania demodulacji ortogonalnej. Akumulatory 230 do 23N zbierają sygnały wyjściowe z układów mnożących 220 do 22N w modułach symboli. Układy mnożące 240 i 24N podnoszą sygnały wyjściowe z akumulatorów 230 do 23N do kwadratu, aby zamienić je w wartość energii. Sumator 250 sumuje sygnały wyjściowe z układów mnożących 240 do 24N.

W koncentratorze pokazanym na fig. 13, odebrany sygnał jest koncentrowany i zbierany w modułach symboli, a następnie otrzymywana jest wartość energii. Rysunek przedstawia szczegółowo

PL 196 661 B1 koncentrator i kalkulator energii z fig. 9. Koncentrator i kalkulator energii na fig. 13 obliczają energię każdego kanału, a następnie w porównaniu z innymi koncentratorami sumują te energie. Chociaż wartości skoncentrowanych kanałów sumowane są w sposób spójny na fig. 11 i 12, na fig. 13 obliczana jest energia każdego kanału, a następnie odbywa się ich sumowanie. W tym przypadku następuje niewielkie pogorszenie wydajności w porównaniu z koncentratorem pokazanym na fig. 11 i 12. Ale jeśli nawet zysk każdego kanału nie jest znany, obliczyć można stosunek mocy kanału pilota odebranego ze stacji bazowej.

Figura 14 przedstawia koncentrator w odbiorniku terminala, odpowiadający czwartej postaci wynalazku. Postać według fig. 14 odnosi się do przypadku, gdy kanał pilota ze stacji bazowej rozpraszany jest (n+1) kodami wzajemnie względem siebie ortogonalnymi W0', W1',..., Wn', a następnie wspólnym kodem rozpraszania PN. Pokazany na fig. 14 koncentrator składa się z układu mnożącego 120, który mnoży sygnał wejściowy przez kod rozpraszania PN, (n+1) akumulatorów 122-0 do 122-n, wykorzystujących (n+1) kodów ortogonalnych do wykonywania operacji koncentracji, (n+1) akumulatorów 124-0 do 124-n do zbierania różnych sygnałów ortogonalnych przez ustalony czas, (n+1) układów mnożących 126-0 do 126-n do kompensacji fazowej wymnożonej przez każdy kanał ortogonalny w nadajniku stacji bazowej, oraz sumatora 128 do sumowania sygnałów wyjściowych z układów mnożących 126-0 do 126-n. Sygnał wejściowy jest mnożony przez kod rozpraszania PN w układzie mnożącym 120, a następnie przez różne kody ortogonalne W0' do WN' w układach mnożących 122-0 do 122-n. Sygnały wyjściowe z układów mnożących 122-0 do 122-n akumulowane są w (n+1) akumulatorach 124-0 do 124-n przez ustalony czas celem koncentracji, a następnie podawane na odpowiednie układy mnożące 126-0 do 126-n. Układy mnożące 126-0 do 126-n dokonują kompensacji składowej fazowej wzmocnienia zespolonego pomnożonego przez każdy kanał ortogonalny w nadajniku. Wartość mnożenia jest wartością wynikającą z podzielenia składowej sprzężonej zysku zespolonego Gi(i = 0, 1,..., n) przez odpowiednią moc sygnału (Gi*/|Gi|). Sumator 128 sumuje sygnały wyjściowe z układów mnożących 126-0 do 126-n.

Gdy terminal w systemie IMT-2000 wyszukuje spośród różnych częstotliwości sąsiadującej częstotliwości w celu wykonania twardego przeniesienia, chwilowo wstrzymuje odbieranie sygnału o częstotliwości f1, przemieszcza się do częstotliwości sąsiedniej f2 i zapamiętuje sygnał wejściowy o częstotliwości f2 w pamięci. Następnie terminal powraca do poprzedniej częstotliwości f1 i kontynuuje odbieranie poprzedniego sygnału. Terminalowi potrzebna jest pamięć do zapamiętywania sygnału wejściowego o częstotliwości sąsiedniej. Jeśli czas, w którym sygnał wejściowy o częstotliwości sąsiedniej jest zapamiętywany w pamięci, jest taki sam jak Tp lub Td, to wtedy można zmniejszyć wielkość pamięci wymaganą do zachowania sygnału wejściowego o częstotliwości sąsiedniej. Zakładając, że wpływ opóźnienia propagacji jest pomijalny, a moc sygnału pilota względem całkowitej mocy transmisji stacji bazowej wynosi -12dB, efekt zapamiętania 4000 impulsów w konwencjonalnym układzie jest taki sam jak zapamiętanie 256 lub 512 impulsów w czasie Tp. Fig. 15 przedstawia postać operacji wyszukiwania między różnymi częstotliwościami częstotliwości sąsiednich w celu dokonania przeniesienia.

W postaci pokazanej na fig. 15 każda stacja bazowa zwiększa moc sygnału pilota na czas Tp. Takie same efekty można osiągnąć w układach z fig. 6A i 6B. Zakłada się tu, że każda stacja bazowa jest synchronizowana przez system GPS. Wiele stacji bazowych chwilowo zwiększa moc kanału pilota na czas Tp. Terminal zapamiętuje w pamięci sygnał wygenerowany w czasie Tp. W zwykłym czasie terminal odbiera sygnał wejściowy o częstotliwości f1. Jeśli musi on odebrać sygnał od częstotliwości sąsiedniej f2, odbiornik chwilowo wstrzymuje odbieranie sygnału i na czas Tt1 przechodzi do częstotliwości f2. Jeśli sygnał o częstotliwości f2 jest stabilny, terminal zapamiętuje sygnał wejściowy o częstotliwości f2 w pamięci przez okres Ts. Ts występuje równocześnie z Tp. Następnie terminal powraca do częstotliwości f1. Zakłada się, że czas wymagany na powrót do częstotliwości f1 i jej stabilizację wynosi Tt2. Jeśli częstotliwość f1 jest ustabilizowana, terminal kontynuuje odbieranie sygnału o częstotliwości f1 i wyszukuje częstotliwość sąsiednią f2 z sygnału zapamiętanego w pamięci. W postaci tego wynalazku wyszukiwanie sąsiedniej częstotliwości f2 rozpoczyna się po czasie Tt2. Ale może ono się rozpoczynać po czasie Ts, o ile zakończona została operacja zapamiętania.

Zgodnie z postacią z fig. 15, Tp występuje równocześnie z chwilą, w której sygnał o częstotliwości sąsiedniej jest zapamiętywany w pamięci w celu wyszukania częstotliwości sąsiedniej. Dzięki temu można zmniejszyć pojemność pamięci i pobór mocy.

W wyżej wymienionych postaciach stacja bazowa przez ustalony czas wysyła sygnał o zwiększonym stosunku mocy sygnału pilota do całkowitej mocy transmisji stacji bazowej po to, aby terminal

PL 196 661 B1 mógł z łatwością odebrać sygnał. W innych postaciach wykrywanie sygnału przez terminal może zostać ułatwione przez zwiększenie stosunku mocy specjalnego kanału danych do mocy transmisji w stacji bazowej.

W przedstawianych postaciach, moc specjalnego kanału danych Chi jest zwiększana przez ustalony przedział czasu w celu efektywnego wyszukiwania przez terminal. Terminal dokonuje koncentracji odbieranego sygnału o większej mocy przez ustalony czas, wykrywa sygnały spośród wielu stacji bazowych i mierzy poziom sygnału, opóźnienie lub opóźnienie względem innych dróg sygnału wielodrogowego odebranego od każdej stacji bazowej.

Użyty tu termin „specjalny kanał danych odnosi się do wspólnego kanału na łączu w kierunku od stacji do terminala, używanego do przesyłania dodatkowych informacji w niżej wymienionych postaciach wynalazku, a moc kanału danych jest podnoszona przez ustalony czas, który powinno się ustalać na podstawie wzajemnego porozumienia między stacją bazową a terminalem.

Figury 16A i 16B przedstawiają strukturę łącza w kierunku od stacji bazowej do terminala, zgodnie z postacią tego wynalazku. Stacja bazowa wysyła wzmocniony sygnał danych specjalnym kanałem przez ustalony czas Tpp, aby terminal mógł odbierać sygnały od wielu stacji bazowych. W prezentowanej postaci zakłada się, że specjalny kanał danych jest kanałem wspólnym w łączu w kierunku od stacji do terminala, wykorzystywanym do przesyłania dodatkowych informacji. Kanał ten może być kanałem do przesyłania niekodowanych lub nieprzeplatanych informacji ze zwiększoną mocą przez czas Tpp. Przesyłanymi informacjami mogłyby w tym wypadku być rozkazy o konieczności zmiany konfiguracji systemu ze względu na zmianę konfiguracji systemu. Sygnał o zwiększonej mocy w czasie Tpp, może być przesyłany kanałem danych tylko w czasie Tpp. Innymi słowy, podczas operacji wyszukiwania przez terminal sygnał o większej mocy istnieje tylko w czasie Tpp.

W sytuacji pokazanej na fig. 16A stacja bazowa zwiększa moc sygnału w kanale danych przez ustalony czas. W tej postaci całkowita moc transmisji stacji bazowej pozostaje bez zmiany. Innymi słowy, sygnały w pozostałych kanałach są przesyłane ze zmniejszoną mocą albo w ogóle nie są przesyłane, a reszta dostępnej mocy zostaje przydzielona kanałowi, którym przesyła się symbole danych ze zwiększoną mocą. Dla bardziej efektywnego zarządzania grupą, całkowita moc transmisji stacji bazowej może zostać przypisana symbolom w kanale danych przez czas Tpp. Jeśli występuje kanał pilota, to moc transmisji, z wyjątkiem mocy sygnału pilota, można przydzielić symbolom w kanale danych.

Poziom mocy kanału danych w normalnym czasie (poza Tpp) można ustalić na 0. Innymi słowy, kanał danych zgodnie z tą postacią można przesyłać przez czas Tpp. Wzrost poziomu mocy w czasie Tpp może być proporcjonalny do poziomu mocy ustalonego kanału wspólnego w łączu w kierunku od stacji bazowej do terminala. Na przykład przyrost mocy w przedziale Tpp może być proporcjonalny do poziomu mocy wspólnego kanału pilota w łączu od stacji do terminala, o ile kanał pilota istnieje.

Figura 16A pokazuje przypadek, gdy sygnały w pozostałych kanałach - z wyjątkiem kanału danych o zwiększonej mocy przez czas Tpp - są przesyłane z mniejszą mocą albo w ogóle nie przesyłane w czasie ustalonym przez Tpp. Ponadto Tpp wybiera się na granicy pomiędzy dwoma ramkami danych. Ma to na celu zapobieganie obniżeniu wydajności wskutek transmisji sygnałów na innych kanałach danych o mniejszej mocy niż zwykle. Poza tym Tpp najlepiej usytuować nad dwoma kolejnymi ramkami danych w taki sposób, aby na każdą ramkę przypadała wartość Tpp/2, co zapewni jednakowe wydajności obydwu ramkom danych. Terminal, który się synchronizuje, powinien już znać wartość Tpp i położenie tego momentu względem ramek danych.

Ze względu na to, że Tpp wyznacza się w taki sam sposób jak czas Tp, który już został opisany na podstawie fig. 1A, jego opis zostanie tu pominięty.

Figura 16B pokazuje jeszcze inną postać sposobu zwiększenia mocy ustalonego sygnału w kanale danych na przeciąg czasu Tpp. Sygnały w kanałach danych są w tym wypadku przesyłane przez czas Tpp, całkowita moc transmisji stacji bazowej zostaje zwiększona o ΔP22 na czas trwania transmisji Tpp. Moc sygnału w kanale danych zostaje zwiększona o ΔP11 przez czas Tpp. Wartości ΔP22 i ΔP11 mogą być równe lub różne. Ta postać charakteryzuje się równoczesnym zwiększeniem całkowitej mocy transmisji stacji bazowej i sygnału w specjalnym kanale danych. W wyniku tego, w porównaniu z wartościami normalnymi, następuje chwilowe zwiększenie stosunku mocy sygnału w kanale danych do całkowitej mocy transmisji stacji bazowej. Przy założeniu, że normalna całkowita gęstość mocy transmisji stacji bazowej jest równa lor, a energia przypadająca na jeden bit sygnału w kanale danych wynosi Ec,

PL 196 661 B1 (4)

Ec kanału danych + ΔP11 _x Ec kanału danych ΪθΤΤδΡ22 ' ior

Równanie 4 ilustruje fakt, że stosunek mocy sygnału w kanale danych do całkowitej mocy transmisji stacji bazowej jest chwilowo wyższy od swojej normalnej wartości.

Należy zauważyć, że możliwe jest zwiększenie mocy kanału danych do normalnego poziomu całkowitej mocy transmisji stacji bazowej (tzn. normalnego poziomu mocy transmisji + ΔΡ22). W takim przypadku stacja bazowa przesyła tylko sygnały w kanale danych i wstrzymuje przesyłanie pozostałych kanałów.

Postać pokazana na fig. 16B jest taka sama jak na fig. 16A w tym sensie, że czas Tpp jest umieszczony na granicy ramek danych, a terminal powinien znać wartość Tpp i położenie tej chwili. Tpp może zmieniać się okresowo lub zależeć od ustawienia w stacji bazowej.

Jeśli w otoczeniu terminala znajduje się wiele stacji bazowych, to stacje bazowe są synchronizowane względem Tpp w taki sposób, aby równocześnie mogły podnieść moc swoich sygnałów w specjalnych kanałach danych. Rozważa się ponadto możliwość, w której stacje bazowe zwiększają moce swych sygnałów w specjalnych kanałach danych po kolei. Czas Tpp, w którym każda stacja bazowa zwiększa moc swojego sygnału w specjalnym kanale danych może zmieniać się okresowo lub zależeć od ustawienia w stacji bazowej.

Figura 16C przedstawia kolejną postać zwiększenia mocy sygnału w ustalonym kanale danych na przeciąg czasu Tpp. Sygnał w specjalnym kanale danych Chi jest przesyłany tylko przez czas Tpp. Symbole danych przesyłanych przez czas Tpp mogą być niekodowane lub nieprzeplatane. Całkowita moc transmisji stacji bazowej zostaje podniesiona o ΔΡ22 przez czas Tpp, a moc sygnału w kanale danych jest zwiększona o PWR_S przez czas Tpp. Wartości ΔΡ22 i PWR_S mogą tu być jednakowe lub różne. innymi słowy, ta postać charakteryzuje się równoczesnym zwiększeniem całkowitej mocy transmisji stacji bazowej i mocy sygnału w specjalnym kanale danych. W rezultacie, w porównaniu z wartościami normalnymi, następuje chwilowe zwiększenie mocy sygnału w kanale danych i całkowitej mocy transmisji stacji bazowej. Tym samym stosunek mocy sygnału w kanale danych do całkowitej mocy transmisji. Należy zauważyć, że możliwe jest zwiększenie mocy kanału danych do normalnego poziomu całkowitej mocy transmisji stacji bazowej (tzn. normalnej całkowitej mocy transmisji + ΔΡ22). W takim przypadku stacja bazowa przesyła tylko sygnał w kanale danych i wstrzymuje przesyłanie pozostałych kanałów.

Pokazana na fig. 16C postać jest taka sama jak na fig. 16A w tym sensie, że czas Tpp występuje na granicy ramek danych, a terminal powinien znać wartość Tpp i położenie tego momentu. Tpp może występować periodycznie lub być wyznaczane przez stację bazową.

Figura 16D przedstawia przypadek, gdy sygnały w pozostałych kanałach - z wyjątkiem specjalnego kanału danych z mocą zwiększoną przez czas Tpp i kanału pilota z ustaloną mocą transmisji są przesyłane lub w ogóle nie przesyłane w czasie zdefiniowanym wartością Tpp. Poziom mocy kanału danych w normalnym czasie (z wyjątkiem czasu Tpp) można ustawić na 0. Zatem kanał danych przy takiej postaci może być przesyłany przez czas Tpp.

Jeśli w otoczeniu terminala znajduje się wiele stacji bazowych, to są one synchronizowane względem Tpp w taki sposób, aby mogły równocześnie podnieść moce swoich sygnałów w specjalnych kanałach danych. Rozważa się ponadto możliwość, aby stacje bazowe zwiększały moce sygnałów w specjalnych kanałach danych po kolei. Czas Tpp, gdy każda stacja bazowa zwiększa moc swojego sygnału w specjalnym kanale danych może być periodyczny lub wyznaczany przez stację bazową.

Figury 17A i 17B przedstawiają działanie stacji bazowych wzajemnie ze sobą zsynchronizowanych. W sytuacji przedstawionej na rysunku pokazano tylko moc sygnału w specjalnym kanale danych. Całkowita moc transmisji stacji bazowej może tu być utrzymywana na normalnym poziomie albo zwiększana o ΔΡ22, jak pokazano na fig. 16A. Znaczące jest to, że następuje chwilowe zwiększenie stosunku mocy sygnału w specjalnym kanale danych do całkowitej mocy transmisji stacji bazowej.

Pominięty zostanie szczegółowy opis fig. 17A i 17B, gdyż rysunki te są prawie takie same jak fig. 2A i 2B. innymi słowy, jeśli „moc sygnału pilota zastąpi się terminem „moc sygnału w specjalnym kanale danych, a „Tp zastąpi się przez „Tpp, to dla fig. 17A i 17B będzie można zastosować opis fig. 2A i 2B.

PL 196 661 B1

Również odnośnie szczegółowego opisu wpływu zwiększenia mocy sygnału w specjalnym kanale danych można odwołać się do opisu fig. 3.

Figura 18 jest schematem blokowym urządzenia nadawczego w stacji bazowej, służącego do przesyłania sygnału specjalnym kanałem danych Chi z chwilowym podwyższeniem poziomu mocy. Urządzenie nadawcze składa się z nadajnika dla specjalnego kanału danych, nadajnika kanału pilota, nadajnika kanału synchronizacyjnego, nadajnika kanału wywoławczego i M nadajników kanałów rozmównych.

W sytuacji pokazanej na fig. 18, sterownik czasowy 181 steruje wzmocnieniem każdego kanału przez czas Tpp w taki sposób, żeby sygnał w specjalnym kanale danych był przesyłany z mocą większą niż zwykle. Moce pozostałych kanałów są zmieniane w zakresie wyznaczonym przez całkowitą moc transmisji stacji bazowej na czas Tpp. Należy zauważyć, że chociaż urządzenie nadawcze stacji bazowej, służące do zwiększania mocy specjalnego kanału danych przez ustalony czas zostało opisane w odniesieniu do fig. 18, to urządzenie to dzięki odpowiedniemu sterowaniu wzmocnieniem każdego kanału daje się zastosować do układów, które zostaną opisane później.

W trakcie pracy urządzenia sygnał pilota, składający się z samych 1 jest rozpraszany kodem ortogonalnym W0' w układzie mnożącym 180, a następnie mnożony przez wzmocnienie G0 w regulatorze 182 wzmocnienia, którego czas działania jest sterowany przez sterownik czasowy 181. Sygnał wyjściowy regulatora 182 wzmocnienia jest sumowany z sygnałem z innego kanału w sumatorze 170, a następnie przed transmisją mnożony przez taki sam kod rozpraszania PN w układzie mnożącym 188.

Specjalny kanał danych służący do przesyłania dodatkowych informacji jest rozpraszany kodem ortogonalnym Wchi w układzie mnożącym 184, a następnie mnożony przez wzmocnienie Gch w regulatorze 186 wzmocnienia, którego czas działania jest sterowany przez sterownik czasowy 181. Sygnał wyjściowy regulatora 186 wzmocnienia jest sumowany z sygnałem z innego kanału w sumatorze 168 i przed transmisją mnożony przez taki sam kod rozpraszania PN. Sygnał w specjalnym kanale danych może być nadawany z dużo większą mocą przez czas Tpp lub też przesyłany tylko w tym czasie. Specjalny kanał danych może być wspólnym kanałem łącza od stacji do terminala.

Sygnał symbolu danych w kanale synchronizacyjnym jest rozpraszany kodem ortogonalnym Ws w układzie mnożącym 150 i mnożony przez wzmocnienie Gs w regulatorze 152 wzmocnienia, którego czas działania jest sterowany przez sterownik czasowy 181. Następnie wyjście regulatora 152 wzmocnienia jest sumowane w sumatorze 166 i przed transmisją mnożone przez taki sam kod rozpraszania PN w układzie mnożącym 188.

Sygnał symbolu danych w kanale wywoławczym jest rozpraszany kodem ortogonalnym Wp w układzie mnożącym 154 i mnożony przez wzmocnienie Gp w regulatorze 156 wzmocnienia, którego czas działania jest sterowany przez sterownik czasowy 181. Następnie wyjście regulatora 156 wzmocnienia jest sumowane w sumatorze 164 i przed transmisją mnożone przez taki sam kod rozpraszania PN w układzie mnożącym 188. Sygnał symbolu danych w kanale rozmównym 1 jest rozpraszany kodem ortogonalnym WT1 w układzie mnożącym 158-1 i mnożony przez wzmocnienie GT1 w regulatorze 160-1 wzmocnienia, którego czas działania jest sterowany przez sterownik czasowy 181. Następnie wyjście regulatora 160-1 wzmocnienia jest sumowane w sumatorze 162 i przed transmisją mnożone przez taki sam kod rozpraszania PN w układzie mnożącym 188.

Sygnał symbolu danych w kanale rozmównym M jest rozpraszany kodem ortogonalnym WTM w układzie mnożącym 158-M i mnożony przez wzmocnienie GTM w regulatorze 160-M wzmocnienia, którego czas działania jest sterowany przez sterownik czasowy 181. Następnie wyjście regulatora 160-M wzmocnienia jest sumowane w sumatorze 162 i przed transmisją mnożone przez taki sam kod rozpraszania PN w układzie mnożącym 188.

Urządzenie nadawcze do zwiększania mocy specjalnego kanału danych przez ustalony czas zostało opisane na podstawie fig. 18. Ten układ daje się ogólnie zastosować do wszystkich układów zgodnych z opisywanym wynalazkiem, jak również postaciami pokazanymi na fig. 16A i 16D.

Trudnym problemem przy wykrywaniu sygnałów od wielu stacji bazowych na łączu w kierunku od stacji do terminala jest fakt, że terminal znajdujący się blisko stacji bazowej nie może wykrywać sygnałów od innej stacji bazowej, ponieważ odbiera on bardzo silny sygnał od pobliskiej stacji bazowej. Innymi słowy, sygnał pobliskiej stacji bazowej interferuje z sygnałem ze stacji odległej, uniemożliwiając terminalowi odbiór sygnału ze stacji odległej. Aby rozwiązać ten problem, w prezentowanym wynalazku zmniejsza się całkowitą moc transmisji bliskiej stacji bazowej przez ustalony czas Tdd oraz zmienia

PL 196 661 B1 moc specjalnego kanału danych, aby w ten sposób sterować mocą specjalnego kanału danych i całkowitą mocą transmisji.

Figura 19 przedstawia postać, w której całkowita moc transmisji stacji bazowej jest obniżana na czas Tdd. Odpowiednia stacja bazowa wysyła niektóre sygnały kanałowe z mniejszą niż zwykle mocą lub w ogóle ich nie przesyła przez czas Tdd. Tdd wyznacza się na podstawie wzajemnego uzgodnienia między stacją bazową i terminalem. Tdd może występować periodycznie lub być wyznaczane przez stację bazową.

Figura 19 przedstawia postać, w której stacja bazowa wysyła sygnał o mniejszej niż zwykle mocy przez czas Tdd. Spadek mocy wynosi tu ΔΡ33 i istnieje możliwość zmiany mocy transmisji specjalnego kanału danych. W sytuacji pokazanej na fig. 19, spadek mocy specjalnego kanału danych wynosi ΔΡ44. Przy założeniu, że całkowita gęstość mocy transmisji wynosi lor, a energia przypadająca na jeden bit w specjalnym kanale danych jest równa Ec,

Ec kanału danych + ΔP44 Ec kanału danych (5)

Ior + ΔP33 Ior

Z równania 5 widać, że stosunek mocy sygnału w specjalnym kanale danych do całkowitej mocy transmisji stacji bazowej jest chwilowo wyższy od normalnego przez czas Tdd. W postaci pokazanej na fig. 19, całkowita moc transmisji stacji bazowej jest zmniejszona, a moc sygnału w specjalnym kanale danych jest zmieniana w zakresie spełniającym równanie 5, tak aby stosunek mocy sygnału w specjalnym kanale danych do całkowitej mocy transmisji stacji bazowej był chwilo większy od normalnego. Celem postaci pokazanych na fig. 16A, 16B i 16C jest sterowanie stosunkiem mocy sygnału w specjalnym kanale danych do całkowitej mocy transmisji poprzez zwiększenie mocy sygnału w specjalnym kanale danych. Natomiast w postaci pokazanej na fig. 19 skoncentrowano się na sterowaniu stosunkiem mocy sygnału w specjalnym kanale danych do całkowitej mocy transmisji poprzez obniżenie całkowitej mocy transmisji. Jak pokazano na fig. 19, zwiększenie mocy sygnału w specjalnym kanale danych oraz zmniejszenie całkowitej mocy transmisji może nastąpić równocześnie. Stacja bazowa może też wysyłać tylko sygnał w specjalnym kanale danych przez czas Tdd. Jeśli sygnał w kanale pilota jest przesyłany przez cały czas, to resztę mocy transmisji stacji bazowej - z wyjątkiem mocy sygnału w kanale pilota - można przydzielić sygnałowi w specjalnym kanale danych.

Jeśli w pobliżu terminala znajduje się wiele stacji bazowych, Tdd implementuje się przez wzajemne synchronizowanie stacji bazowych. Zilustrowano to na fig. 20A i 20B. Założono tutaj, że każda stacja bazowa jest synchronizowana za pomocą systemu GPS (Global Positioning System). Tdd może występować periodycznie lub być wyznaczane przez stację bazową.

Figury 20A i 20B przedstawiają całkowitą moc transmisji stacji bazowej. W postaci pokazanej na fig. 20A i 20B, moc sygnału w specjalnym kanale danych spełnia równanie 3. Ponadto moc sygnałów w specjalnym kanale danych na stacjach bazowych można ustawiać na ustalone wartości względem mocy sygnałów pilota, aby ułatwić porównanie poziomów odbierania sygnałów pilota od stacji bazowych. Postacie według fig. 20A i 20B opierają się na założeniu, że moc sygnału w specjalnym kanale danych nie zmienia się przez czas Tdd.

Szczegółowy opis fig. 20A i 20B zostanie pominięty, ponieważ jest on prawie taki sam jak opis fig. 7A i 7B. Innymi słowy, jeśli określenie „moc sygnału pilota zastąpi się określeniem „moc sygnału w specjalnym kanale danych, a „Td przez „Tdd, to opis fig. 7A i 7B będzie można zastosować do postaci pokazanych na fig. 20A i 20B.

Jak napisano wyżej, prezentowany wynalazek pozwala terminalowi na łatwe wykrywanie sygnałów z wielu stacji bazowych poprzez zmianę mocy sygnału w specjalnym kanale danych, wysyłanego przez ustaloną stację bazową albo poprzez zmianę całkowitej mocy transmisji stacji bazowej przez ustalony czas Tpp lub Tdd, a tym samym zwiększenie stosunku mocy sygnału w specjalnym kanale danych do całkowitej mocy transmisji. W innej sytuacji, terminal znajdujący się blisko stacji bazowej może z łatwością odbierać sygnały z pobliskiej stacji bazowej poprzez chwilowe wstrzymanie transmisji sygnałów z bliskiej stacji bazowej. Równoczesne zwiększenie mocy sygnału w specjalnym kanale danych i obniżenie całkowitej mocy transmisji prowadzi do większych korzyści. To połączenie obydwu sposobów zostanie dokładnie opisane w dalszej części na podstawie fig. 21A i 21B.

Szczegółowy opis fig. 21A i 21B zostanie pominięty, ponieważ jest on prawie taki sam jak opis fig. 8A i 8B. Innymi słowy, jeśli termin „moc sygnału pilota zastąpi się określeniem „moc sygnału

PL 196 661 B1 w specjalnym kanale danych, a „Tp zastą pi się „Tpp oraz „Td przez „Tdd, to opis fig. 8A i 8B bę dzie można zastosować do postaci pokazanych na fig. 21A i 21B.

Jak zaznaczono wyżej, prezentowany wynalazek umożliwia terminalowi łatwe wykrywanie sygnałów z wielu stacji bazowych poprzez zmianę mocy sygnału w specjalnym kanale danych, wysyłanego przez stację bazową albo poprzez zmianę całkowitej mocy transmisji stacji bazowej przez ustalony czas Tpp lub Tdd, lub też przez połączenie obu tych sposobów, zwiększając w ten sposób stosunek energii bitu Ec w specjalnym kanale danych do gęstości mocy odbieranej przez stację ruchomą lo przez ustalony czas.

W różnych układach zgodnych z postaciami tego wynalazku, terminal wykrywa sygna ły od wielu stacji bazowych przez koncentrowanie sygnałów odebranych przez czas Tpp lub Tdd i pomiar poziomów odebranych sygnałów, opóźnień propagacji lub względnych opóźnień propagacji w przypadku wielodrogowości. Terminal może tutaj wykrywać sygnały od każdej stacji bazowej poprzez koncentrowanie sygnału w specjalnym kanale danych. Jeśli sygnał pilota jest przesyłany równocześnie z sygnałem w specjalnym kanale danych, to sygnał ze stacji bazowej może zostać wykryty przez kombinację poziomów kanału pilota i specjalnego kanału danych. Odbiornik w postaci zgodnej z tym wynalazkiem jest tak skonfigurowany, aby mógł wykrywać sygnały z każdej stacji bazowej poprzez koncentrowanie sygnału w specjalnym kanale danych. O pomiarze konkretnych parametrów w terminalu decyduje to, jaki jest zamierzony cel. Jeśli zamiarem terminala jest pomiar odległości między nim a stacją bazową celem oszacowania jego położenia, to głównym parametrem będzie opóźnienie propagacji. Jeśli zamiarem terminala jest przydzielenie torów albo przeniesienie połączenia, to głównymi parametrami pomiaru będą opóźnienie propagacji wielodrogowej oraz poziom sygnału. Przykładowo, w celu oszacowania położenia terminal mierzy odległość między stacjami bazowymi a nim samym, wykorzystując między innymi pomiar opóźnień propagacji i przesyłając informację o odległości do stacji bazowej, z którą się komunikuje. Stą d na podstawie tej informacji moż na okreś lić poł o ż enie terminala wzglę dem stacji bazowej, z którą się on komunikuje. W celu przydzielenia torów lub zarządzania grupą przy przenoszeniu połączenia terminal wykona tę operację dla sąsiednich stacji bazowych, wykorzystując między innymi pomiar opóźnień propagacji i poziomów sygnałów. Odbiornik zgodny z wyżej przedstawionymi postaciami tego wynalazku ma taką samą konfigurację i tak samo funkcjonuje jak ten, który omówiono na podstawie fig. 9 i 10. Dlatego pomija się jego szczegółowy opis.

Gdy w systemie IMT-2000 terminal spośród różnych częstotliwości wyszukuje częstotliwości sąsiedniej w celu dokonania przeniesienia, chwilowo wstrzymuje odbieranie sygnałów o częstotliwości f1, przechodzi do częstotliwości sąsiedniej f2 i zapamiętuje sygnał wejściowy o częstotliwości f2 w pamięci. Następnie terminal powraca do poprzedniej częstotliwości f1 i kontynuuje odbieranie poprzednich sygnałów. W takiej sytuacji terminal wymaga pamięci do zapamiętania sygnału wejściowego o częstotliwości sąsiedniej. Jeśli moment, w którym sygnał wejściowy o częstotliwości sąsiedniej jest zapamiętywany w pamięci występuje równocześnie z czasem Tpp lub Tdd, to wymagana pojemność pamięci do zapamiętania sygnału wejściowego o częstotliwości sąsiedniej może być mniejsza. Przy założeniu, że wpływ opóźnienia propagacji jest pomijalny, a moc sygnału pilota względem całkowitej mocy transmisji stacji bazowej wynosi -12dB, efekt zapamiętania 4000 bitów w konwencjonalnym ukł adzie jest taki sam jak zapamię tanie 256 lub 512 bitów przez czas Tp. Fig. 22 przedstawia postać operacji wyszukiwania częstotliwości sąsiednich w celu twardego przeniesienia między częstotliwościami.

W postaci pokazanej na fig. 22, każda stacja bazowa zwiększa moc sygnału w specjalnym kanale danych przez czas Tpp. Taki sam efekt można osiągnąć za pomocą układu pokazanego na fig. 19. Założono tutaj, że każda stacja bazowa jest synchronizowana za pomocą systemu GPS. Wiele stacji bazowych chwilowo podnosi moc sygnału w specjalnym kanale danych przez czas Tpp. Terminal zapamiętuje sygnał wygenerowany przez czas Tpp. Terminal w normalnym czasie odbiera sygnał wejściowy o częstotliwości f1. Jeśli musi on odebrać sygnał o częstotliwości sąsiedniej f2, odbiornik chwilowo wstrzymuje odbieranie sygnału o częstotliwości i przechodzi do częstotliwości sąsiedniej f2 na krótki czas Tt1. Jeśli sygnał o częstotliwości sąsiedniej f2 jest stabilny, terminal zapamiętuje sygnał wejściowy o częstotliwości f2 w swojej pamięci przez czas Ts. Ts występuje równocześnie z Tpp. Następnie terminal powraca do częstotliwości f1. Zakłada się, że czas wymagany na powrót do częstotliwości f1 i jej ustabilizowanie jest równy Tt2. Jeśli częstotliwość f1 jest stabilna, terminal kontynuuje odbieranie sygnału o częstotliwości f1 i wyszukuje częstotliwości f2 na podstawie sygnału zapamiętanego w pamięci. W postaci wynalazku poszukiwanie częstotliwości sąsiedniej

PL 196 661 B1 f2 rozpoczyna się po czasie Tt2, chociaż może rozpoczynać się po czasie T2, o ile zakończona została operacja zapamiętywania.

Zgodnie z postacią pokazaną na fig. 22, Tpp występuje równocześnie z okresem, w którym sygnał o częstotliwości sąsiedniej jest zapamiętywany w pamięci w celu poszukiwania częstotliwości sąsiedniej. Dzięki temu można zmniejszyć pojemność pamięci i pobór mocy.

Zgodnie z wyżej opisywanym wynalazkiem, terminal może wykrywać sygnały od wielu sąsiednich stacji bazowych i w sposób efektywny zarządzać grupami w systemie łączności CDMA. Ponadto terminal może wykrywać sygnały od sąsiednich stacji bazowych przy mniejszym poborze mocy i mniejszej złożoności układowej, i dokładnie mierzyć moc oraz opóźnienie czasowe odebranych sygnałów. Detekcja wielodrogowa oraz efektywne przydzielanie torów zwiększa wydajność odbiornika typu „rake w systemie łączności z rozpraszaniem widma. Ponadto poprzez zapamiętywanie sygnału wejściowego w pamięci celem przetworzenia go w terminalu można zmniejszyć pojemność pamięci i pobór mocy. Pojemność całego systemu może zostać zwiększona przez obniżenie normalnego poziomu mocy kanału pilota i zwiększenie mocy kanału pilota przez krótki czas, a na łączu od stacji do terminala może być zaoferowana usługa oceny położenia.

Chociaż wynalazek opisano szczegółowo w odniesieniu do ustalonych postaci, to istnieje więcej przykładów realizacji. Należy wyraźnie podkreślić, że każdy, kto tylko dysponuje odpowiednimi umiejętnościami może realizować wiele wariantów będących w zgodzie z zakresem i duchem wynalazku.

Claims (21)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób przesył ania sygnał ów w stacji bazowej w systemie łączności ruchomej, mają cym sygnał pilota i co najmniej jeden kanał danych, zgodnie z którym przesyła się sygnał pilota o ustalonym poziomie mocy, znamienny tym, że zwiększa się moc transmisji sygnału pilota przez ustalony czas.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e ponadto przesyła się kanałem wspólnym sygnał o ustalonym drugim poziomie mocy, przesyła się sygnał w kanale danych, przy czym sygnał pilota przesyła się o ustalonym trzecim poziomie mocy większym od ustalonego drugiego poziomu mocy przez ustalony czas.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że sygnał pilota przesyłany z ustalonym poziomem mocy rozprasza się pierwszym kodem rozpraszania, a sygnał pilota przesyłany na wyższym poziomie mocy przez ustalony czas rozprasza się drugim kodem rozpraszania.
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że sygnał pilota rozprasza się jednym kodem rozpraszania.
5. 5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że stosuje się pierwszy i drugi kod rozpraszania stanowiące kody ortogonalne.
6. 6. Sposób wedł ug zastrz. 5, znamienny tym, ż e stosuje się kody ortogonalne stanowią ce kody Walsha.
7. 7. Sposób wedł ug zastrz. 2, znamienny tym, ż e ustalony czas umieszcza się na granicy dwóch kolejnych ramek danych drugiego sygnału.
8. 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, ż e ustalony czas zajmuje połowę tych ramek danych.
9. 9. Sposób wedł ug zastrz. 2, znamienny tym, ż e ustalony czas wyznacza się z uwzglę dnieniem warunków propagacji wokół stacji bazowej, sposobu rozmieszczenia stacji bazowych i szerokości pasma sygnału.
10. 10. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że ustalony czas wynosi ułamek jednej ramki danych.
11. 11. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wyższy poziom mocy jest równy całkowitej mocy transmisji stacji bazowej.
12. 12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ustalony czas umieszcza się na granicy między dwoma ramkami kanału danych.
13. 13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że moc transmisji sygnału pilota zwiększa się okresowo na ustalony czas.
14. 14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powiadamia się stację ruchomą przez stację bazową o przedziale ustalonego czasu.

    PL 196 661 B1
15. 15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że moc transmisji co najmniej jednego z sygnałów w innych kanałach zmniejsza się przez ustalony czas, gdy jest zwiększona moc transmisji sygnału pilota.
16. 16. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że transmisję co najmniej jednego sygnału w innych kanałach wstrzymuje się na ustalony czas, gdy jest zwiększana moc transmisji sygnału pilota.
17. 17. Urządzenie do przesyłania sygnału pilota, sygnału kanałem wspólnym i sygnału kanałem danych w stacji bazowej w systemie łączności ruchomej, zawierające pierwszy układ rozpraszający do rozpraszania sygnału pierwszym kodem rozpraszania w celu wygenerowania pierwszego sygnału pilota, znamienne tym, że ma drugi układ rozpraszający (82-0, 82-1,..., 82-n) do rozpraszania sygnału drugim sygnałem rozpraszania przez ustalony czas w celu wygenerowania drugiego sygnału pilota, sumator (86, 84, 66) do sumowania sygnałów rozproszonych oraz trzeci układ rozpraszający (88) do rozpraszania zsumowanego sygnału wspólnym kodem rozpraszania.
18. 18. Urządzenie według zastrz. 17, znamienne tym, że różne kody rozpraszania stanowią kody ortogonalne.
19. 19. Urządzenie według zastrz. 17, znamienne tym, że wspólny kod rozpraszania stanowi kod PN.
20. 20. Urządzenie według zastrz. 17, znamienne tym, że zawiera ponadto sterownik czasowy (81) do sterowania wzmocnieniem sygnału pilota przez ustalony czas oraz wiele regulatorów wzmocnienia do odbioru odpowiednich rozproszonych sygnałów pilota, sterujących wzmocnieniami rozproszonych sygnałów pilota pod kontrolą sterownika czasowego (81) i podających wynik operacji na sumator.
21. 21. Urządzenie według zastrz. 20, znamienne tym, że zawiera ponadto sterownik czasowy (81), podający sygnał sterowania na regulator wzmocnienia, do sterowania wyjściem drugiego układu rozpraszającego.