SE521574C2 - Förfarande och anordning för tidanpassning av signaler för mottagning i ett kommunikationssystem med koddelad fleranvändaråtkomst - Google Patents

Description

i.>., 15 20 25 30 35 _ ä, ,, :n »o | !,, gï, , , nu :our *_ I á i: .

P *' 2 ' ° k . . :- I y f: * * *"'* x ' ' 1 1 » . f enkelt via en synkroniserad process för kombinering av trafikkanalerna med varandra i varje basstation. Tidan- passning av returkanalssignaler (från abonnentenheterna till en viss basstation) är emellertid inte lika enkelt pga den tidsmässiga slumpmässigheten i abonnentenheternas sändningar. Försök har gjorts för att synkronisera retur- kanalssignalerna i en basstation, men sådana försök krä- ver extra kretsar i basstationen, vilken i sin tur leder till både ökad komplexitet hos och en ökad kostnad för basstationen.

Således finns det ett behov av ett enkelt och kost- nadseffektivt förfarande och en motsvarande anordning för tidanpassning av signaler för mottagning i ett CDMA-kom- munikationssystem.

Kort beskrivning av ritningarna Fig l visar allmänt, i blockschemaform, ett kommu- nikationssystem i enlighet med uppfinningen.

Fig 2 visar allmänt en framkanalram som har en bit för tidigareläggande/fördröjning i enlighet med uppfin- ningen.

Fig 3 visar allmänt, i blockschemaform, en alterna- tiv utföringsform av en sändare som kan nyttjas i enlig- het med uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av en föredragen utföringsform En koherent returkanal, en chip-för-chip-spridnings- funktion, ortogonala spridningsfunktioner och tidanpass- ning av samtliga trafikkanaler implementeras så att hu- vudsignalen på varje kanal anländer till en basstation inom en del av en chip av varandra i enlighet med uppfin- ningen. Med detta upprätthålls ortogonaliteten bland samtliga kanaler och samtliga kanaler utom den intressan- ta kanalen ger, efter demodulering, en korskorrelation som i stort sett är noll med avseende på de återstående signalerna. På detta sätt kan en extra känslighet på åt- minstone 2 dB åstadkommas i typiska CDMA-kommunikations- system, och så mycket som 10 dB i en miljö av typen per- sonligt kommunikationssystem (PCS), där det är mindre 10 15 20 25 30 35 I . i .a f! >r-.- :aa u v ß* ***' *_ , _ ,_ , , Q- r n x; ~ = ;~ _ f* '1 ø' ' *V02 .i i =VÄ 5,, _, f ' _ i :. r * ' , .- s k' sannolikt att spridningseffekter pga fördröjning uppkom- mer.

Fig 1 visar allmänt, i blockschemaform, ett kommu- nikationssystem i enlighet med uppfinningen. I den före- dragna utföringsformen är kommunikationssystemet i fig 1 det koherenta kommunikationssystem som i allt väsentligt visas och beskrivs i patentansökan nr 08/031258, med ti- teln "Method and Apparatus for Coherent Communication in a Spread Spectrum Communication System", ingiven 11 mars 1993, med uppfinnare Fuyun Ling och införlivad häri genom hänvisning. I fig 1 visas också en komparator 169, dulator 170, och en klocka 151.

Komparatorn 169 har som insignal en klocksignal 149, en mo- en demodulator 178 vilken utmatas från klockan 151, och en effektestimat- signal 148, som utmatas från en effektestimator 146. I den föredragna utföringsformen utnyttjar effektestimatorn 146 en teknik för summering och kvadrering för att utföra effektestimering som är välkänd inom teknikomràdet. Under driften utmatar en demodulator 122 utsignalerna 148 och 149 (och det gör även en demodulator 123, med sin motsva- rande klocksignal 153 och effektestimatsignal 155) till komparatorn 169, där signalen med den största estimerade effekten bestäms. I den föredragna utföringsformen an- vänds fyra demodulatorer för att ta emot en enda trans- mission från en abonnentenhet. Varje demodulator demodu- lerar en fördröjd stràle i abonnentenhetens sändning, ba- serat pà en tilldelning som bestäms av den fördröjda stràlens energi. Även om det inte visas separat kan var och en av de fyra demodulatorerna omkopplas mellan ett flertal antenner, som är anslutna till en basstation.

Klocksignalen från den demodulator som har den högsta es- timerade effekten utnyttjas därefter för jämförelse, i komparatorn 169, av den tidpunkt vid vilken den fördröjda signalen togs emot med ett referensvärde för att bestämma ett tidsläge för varje signal. Två strålar som har i stort sett samma fördröjning kommer att kombineras i kom- paratorn 169 före jämförelsen med referensvärdet. Vidare 10 15 20 25 30 35 <- www.- «-..-»- 521 574 vr.-. 1 ~.~- »t-. ~1~ i :fia I š' l; v .'.. f 2 » ' ' 3 t c _ I i kan på samma sätt ett medelvärde av ankomsttiderna för de flera (fyra) fördröjda strålarna, som är representativa för signalen, utnyttjas för jämförelse med referensvärdet i komparatorn 169.

I den föredragna utföringsformen kan referensvärdet vara en (absolut) förväntad ankomsttid för signalen (det vill säga en enda abonnentenhetssändning) eller ett värde som är relaterat till ankomsttiden för signaler i förhål- lande till varandra (dvs en grupp av abonnentenheters sändningar). Exempelvis skulle ett värde som är relaterat till ankomsttiden för signalerna i förhållande till var- andra kunna vara ett medelvärde av ankomsttiderna för samtliga signaler (och/eller deras fördröjda strålar), den senaste ankomsttiden av samtliga signalers ankomst- tider etc. Såsom inses av en medelgod fackman inom tek- nikområdet finns det många karakteristiker/kombinationer av signalerna/strålarna för bestämningen av referensvär- det.

När signalens tidsläge har bestämts alstrar kompa- ratorn 169 en anpassningssignal 171, som sänds till en abonnentenhet, såsom en abonnentenhet vilken är uppbyggd av exempelvis block 100 och 116. Abonnentenheten tar emot anpassningssignalen, ställer in klockan med utgångspunkt från anpassningssignalen och sänder information till en basstation med utnyttjande av den inställda klockan. På detta sätt utnyttjas tekniken i enlighet med uppfinningen för att antingen tidigarelägga eller fördröja en abon- nentenhetssändning sett ur basstationens perspektiv.

I den föredragna utföringsformen är funktionen hos en modulator 170 i stort sett likadan som funktionen hos modulatorn 117. En anpassningssignal 171 inmatas i modu- latorn 170 och så sker också med en signal 172 (väsent- ligen ekvivalent med signalen 114). Modulatorn 170 sänder därefter, bland annat, anpassningsignalen 171 till den motsvarande abonnentenheten (och andra anpassningssigna- ler till andra motsvarande abonnentenheter), så att vilka som helst efterföljande signaler som sänds av nämnda ..-~.< 1 ,..uv 10 15 20 25 30 5.. .aa f-»a v v 'V *"' F' , _ - . a. = 4 . 5 1 . . I « .g a, s r iv Y ° ' = .- » e ~» _ , a x: 2,; flertal abonnentenheter tas emot av basstationen väsent- ligen tidsanpassat.

I den föredragna utföringsformen kan anpassnings- signalen l7l alstras på många sätt. För det första kan den alstras som ett meddelande. I IS 95, som publiceras av Telecommunications Industry Association, 2001 Pennsylvania Avenue NW, Washington, D.C., finns det en sats med titeln "Ordered Messages" som gör det möjligt för en tillverkare av utrustningen att skapa kundmedde- landen. För anpassningssignalen l7l i enlighet med upp- finningen kan meddelandet se ut som meddelandet i Tabell I nedan: TABELL l _ I AKTIONS- Person- Fram- Ordnings- Ordnings- TID kan Ytter- sök- trafik- kod, kval.-kod C-f-_ ligare f kanal- kanal- ORDNING ORDQ äïïaš l fait Namn/ unk' ordning ordning (binär) (binär) Gamo andra Naj Ja 011111 annnnnnn Nej Nej Tldan' pass- ningsord ning där nnnnnnn är ett tidvärdesfält, vari värdet på ändring- en i tidsanpassningen (i nanosekunder) finns, och s är ett polaritetändringsfält, vari ändringens polaritet (tidigarelägga/fördröja) anges. Meddelandet skulle sändas på framtrafikkanalen med en ordningskod (t ex) på "Olllll" och ges titeln "Tidanpassningsordning".

En andra utföringsform skulle införliva en bit för tidigareläggande/fördröjning, som införs i en framkanals- ram som den i fig 2 visade. Ramen skulle vara en modifie- rad version av framkanalsramen som definieras i standard- en IS 95. I bitposition l skulle en abonnentenhet, när en meddelandemod (MM) är "O", veta att det erfordras tidiga- reläggande/fördröjning. I bitposition 2 skulle en bit för tidigareläggande/fordröjning (AR) ange vilken åtgärd som skall vidtas; om AR = "l" så är tidanpassningen ett tidi- gareläggande och om AR = "O" så är tidanpassningen en ;v»«. lO l5 20 25 30 f) _ , av =zol -ß ~ F' " ' / ' ' , F y , v; å i Vi , i ,_ i _ i , é ,_ . . a x I q I .i fördröjning. Vanligtvis är tidanpassningsändringen en li- ten del av en chip (t ex mindre än l/10 av perioden för denna chip).

För varje abonnentenhet i kommunikationssystemet finns det en till denna hörande, unik spridningskod. När en basstation sänder en anpassningssignal l7l till varje abonnentenhet kommer varje abonnentenhet att tidigareläg- ga/fördröja sin sändning så att varje efterföljande sänd- ning kommer att vara tidanpassad när den tas emot och de- moduleras av basstationen.

Fig 3 visar generellt i blockschemaform, en alterna- tiv utföringsform av en sändare som kan nyttjas i enlig- het med uppfinningen. I denna utföringsform innefattar en sändardel ll6 en modulator som arbetar med kvadraturfas- skiftsteknik (QPSK), som är välkänd inom teknikomràdet, och som är ansluten till en linjär effektförstärkare (LPA) 318). Sändardelen ll6 i fig 3 kan likaledes imple- menteras med nyttjande av en n/4-QPSK-modulator om en krets 306 roterar fasen med n/4 radianer varje chip. En fackman på området skulle också inse att sändardelen ll6 enkelt kan anpassas för implementering av offset-QPSK-mo- dulation.

Såsom är välkänt för en medelgod fackman på området utnyttjar CDMA-kommunikationssystem mjuk handoff. I en situation med mjuk handoff tar en abonnentenhet emot (synkroniserade) överföringar från fler än en basstation.

En abonnentenhet som tar emot den i enlighet med uppfin- ningen sända anpassningssignalen, i en föredragen utfö- ringsform, skulle ta emot flera överföringar men endast följa det kommando för tidigareläggande/fördröjning som finns i en av överföringarna (t ex den överföring som har den högsta effekten sett från abonnentenheten). I en al- ternativ utföringsform skulle en abonnentenhet kunna in- strueras av en basstation att följa en viss basstations tidanpassningskommandon av de mottagna basstationerna.

Tidanpassningen i enlighet med uppfinningen är tillämpbar på ett typiskt mikrocellssystem, som visas i -m-s 10 15 20 25 30 (A) (fl 521 514 fig 4, där en styrenhet 400 kopplar basstationer 409, 412 i mikroceller 403 resp 406 till varandra. I fig 4 visas också en cell 415 i ett cellulärt system som har en bas- station 418 vilken också är kopplad till styrenheten 400 (kopplingslänken visas inte). I typiska mikrocellssystem är cellen 403, 406 avsevärt mindre än cellen 415 i ett traditionellt cellulärt system, vilket kan ses i fig 4.

Som en följd av detta är tidigareläggan- det/fördröjningen vanligtvis inte något bekymmer i mikro- cellssystem, eftersom enskilda abonnentenheters över- föringar i en mikrocell 403 eller 406 anländer väsentli- gen tidanpassat tack vare att cellen är liten. Intill varandra belägna mikroceller 403, 406 uppvisar ändå in- bördes interferens, såsom uppkommer i grannceller i cel- lulära system. Följaktligen kan det värde som är relate- rat till signalers inbördes ankomsttider användas för att ställa in en hel grupp abonnentenhetsöverföringar (inom en viss mikrocell) med hjälp av en gemensam tid, så att ortogonalitetsprincipen kan utnyttjas pà ett vägvinnande sätt mellan intill varandra belägna mikroceller. Om exem- pelvis ortogonala spridningskoder implementeras mellan mikroceller jämfört med ortogonala spridningskoder som implementeras mellan abonnentenheter) så skulle en in- ställning för att i stort sett tidanpassa en hel grupp av abonnentenhetsöverföringar (inom en viss mikrocell) med en hel grupp av abonnentenhetsöverföringar (inom en an- gränsande mikrocell) ge de ortogonalitetsvinster mellan mikroceller som kan ses mellan abonnentenheter i den ovan beskrivna, föredragna utföringsformen. I denna alterna- tiva utföringsform skulle komparatorn 169, för varje mot- tagare som demodulerar en enskild abonnentenhets överfö- ring, ha en utsignal (visas ej) som skulle inmatas i styrenheten 400. Styrenheten 400 skulle bestämma en sig- nal för anpassnings-"grupp"-tid, och ge kommando till basstationer 409, 412 att se till att varje abonnentenhet i gruppen blir inställd i enlighet därmed. Genom att man ställer in hela gruppen i en mikrocell 403, 406 kan orto- 10 8 f i f §;V, - axl I' 521 574f#§2% t¿"fiÜ' "y ¿~f¶f ; . = H gonalitetsprincipen utnyttjas pà ett fördelaktigt sätt mellan intill varandra belägna mikroceller, så att vilken som helst korskorrelation mellan mikrocellerna är i stort sett O. Ett exempel på en tillämpning av grupptidtidiga- reläggande/-fördröjning skulle vara att tidigare- lägga/fördröja en abonnentgrupp i en lätt belastad mikro- cell för att en tungt belastad mikrocell skall dra fördel därav. Även om uppfinningen har visats och beskrivits under hänvisning till en särskild utföringsform inser fackman- nen på området lätt att olika ändringar i form och detal- jer kan göras utan att man avviker från uppfinningens Iam.

Claims (9)

lO 15 20 25 30 35 ry . .. i L . »i - ; . , -. i .> . . . ' i. . . .. , ._ . . ,, _ ,. . . . . . . PATENTKRAV

1. Förfarande för tidanpassning av signaler för mot- tagning i ett kommunikationssystem med koddelad fleran- (CDMA), vändaràtkomst k ä n n e t e c k n a t att: av stegen ta emot, i en basstation, signaler som sänds av ett flertal abonnentenheter; bestämma ett tidläge för varje mottagarsignal, base- rat pà estimat av effekten i ett flertal fördröjda strå- lar som är representativa för varje signal; och från basstationen sända en anpassningssignal, som baseras på bestämningssteget, till var och en av nämnda flertal abonnentenheter, så att efterföljande signaler som sänds av nämnda flertal abonnentenheter tas emot av basstationen väsentligen tidanpassade.

2. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e - t e c k n a t av att de efterföljande signalerna, som sänds av nämnda flertal abonnentenheter och tas emot av basstationen väsentligen tidanpassade, moduleras med spridningskoder som är ortogonala mot varandra.

3. Förfarande enligt patentkrav 2, k ä n n e - t e c k n a t av att mottagning och demodulering av en av de efterföljande sända signalerna ger en korskorrela- tion som är i stort sett noll med avseende pá de återstå- ende, efterföljande sända signalerna.

4. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid steget att bestämma ett tidläge för varje signal som tas emot base- rat pà estimat av effekten i ett flertal fördröjda strå- lar, som är representativa för signalen, vidare innefat- tar steget att bestämma ett tidläge för varje mottagar- signal baserat på ankomsttidpunkten för det starkaste effektestimatet av nämnda flertal fördröjda strålar som är representativa för signalen.

5. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e - t e c k n a t av att steget att bestämma ett tidläge för 10 l5 20 25 30 35 521 574 ' Ii: varje mottagen signal baserat på estimat av effekten i ett flertal fördröjda strålar, som är representativa för signalen, vidare innefattar steget att bestämma ett tid- läge för varje mottagen signal baserat på medelvärdet av ankomsttiden för nämnda flertal fördröjda strålar som är representativa för signalen.

6. Basstation för tidanpassning av signaler för mot- tagning i ett kommunikationssystem med koddelad fleran- (CDMA), organ för mottagning av signaler vilka sänds av ett fler- vändaràtkomst k ä n n e t e c k n a d av ett tal abonnentenheter; ett organ, som är kopplat till orga- net för mottagning, för bestämning av ett tidläge i varje mottagen signal baserat på estimat av effekten i ett flertal fördröjda strålar som är representativa för varje som är kopplat till organet för signal; och ett organ, bestämning, för sändning av en anpassningssignal till var och en av nämnda flertal abonnentenheter så att efterföl- jande signaler som sänds av nämnda flertal abonnentenhe- ter tas emot av basstationen väsentligen tidanpassade.

7. Basstation enligt patentkrav 6, k ä n n e - t e c k n a d av att anpassningsignalen vidare innefat- tar en bit för tidigareläggande/fördröjning, vilken bit periodiskt sänds till var och en av nämnda flertal abon- nentenheter.

8. Basstation enligt patentkrav 6, k ä n n e - t e c k n a d tar ett meddelande som innehåller åtminstone ett tidvär- desfält och ett polaritetsfält. av att anpassningssignalen vidare innefat-

9. Förfarande för tidanpassning av signaler för mot- tagning i ett mikrocellulärt kommunikationssystem med (CDMA), koddelad fleranvändaràtkomst k ä n n e t e c k - n a t av stegen att: i basstationer inom första och andra mikroceller ta emot signaler som sänds av första och andra abonnenten- hetsgrupper; 10 för varje signalgrupp bestämma ett tidläge för sig- nalerna inom den mottagna gruppen i förhållande till var- andra; jämföra tidläget för varje grupp; och fràn antingen den första eller andra basstationen sända en anpassningsignal, vilken är baserad på jämförel- sesteget, till de motsvarande första och andra abonnent- enhetgrupperna, så att efterföljande signaler vilka sänds av abonnentenhetsgrupperna tas emot av basstationen inom den första eller andra mikrocellen väsentligen i tidan- passning med signaler som tas emot av basstationen inom den andra mikrocellen.