SE526529C2 - CDMA-spridningskrets med variabel hastighet - Google Patents

Description

526 529 2 heten. I denna metod där man använder sig av en kombination av CDMA och TDMA är emellertid intervallet av bithastigheter som lätt kan förverkligas begränsat av' antalet tidsslitsar. När antalet tidsslitsar som skall användas reduceras för att intermittent sändning skall utföras blir sändningseffektstyr- intervallet som är väsentligt för CDMA långt, varvid sändnings- effektstyrfelet ökas. Eftersom sändnings/mottagningstidgiv- ningarna måste anpassas för alla kanalerna blir dessutom flexibiliteten dålig.

I ett system i vilket huvudsakligen talbetjäning anordnas och bithastigheten sänks endast i en tyst del, såsom i IS-95, finns inget problenx inonx teknikens ståndpunkt. I fallet då multimediabetjäning förekommer, där sådana signaler som taldata, bilddata och andra data vars bithastigheter för sändning är olika förekommer samtidigt, uppträder emellertid, om spridningskoderna med grundhastigheten tilldelas en kanal som endast kräver en låg hastighet, problemet att spridningskoderna.blir otillräckliga. Då det gäller användning av ett radioband kan exempelvis en kanal som endast använder 1,2 kbps ge plats åt åttatidkanalen på 9,6 kbps i en enda bärvåg. Emellertid kan endast två- eller tretid~ kanaler tilldelas därför att tillräckliga spridningskoder inte kan tilldelas. I När ett antal kanaler med bithastigheter lägre än grund- hastigheten föreligger i CDMA-systemet med ett flertal bithastig- heter tillsammans och spridningskoderna (korta koder) för en grundhastighet är tilldelade kanalerna, är antalet spridnings- koder (d.v.s. antalet kanaler) som är inbördes ortogonala korta, varvid frekvenserna inte kan användas effektivt.

Ett ändamål med denna uppfinning är att åstadkomma en CDMA- spridningskrets med variabel hastighet, vilken krets kan erhålla ett tillräckligt antal spridningskoder (d.v.s. kanaler) som är inbördes ortogonala i fallet då ett flertal kanaler med olika bithastigheter finns i ett mobilkommunikationssystem som arbetar med CDMA-planen. Ett annat ändamål med uppfinningen är att minska interferens genom att erhålla ett tillräckligt antal kanaler som är inbördes ortogonala och att därigenom använda frekvenserna effektivt.

En CDMA-spridningskrets med variabel hastighet tenligt oo o n o 0 0 I nano o.

.'° 'O oo oc: .. 00:; oc; . . . ' ° . . nas 0:0 n g . . 0 I c 00 g 9 I 00 nu g ,. :z s 5 2 9 Ijïš - . jjrf 3 föreliggande uppfinning innefattar N kanalsändningsbehandlings- enheter (101-103 i fig. 1), ett adderings/kombineringsorgan (lll i fig. 1) för att addera/kombinera sändningssignaler sonxmatas ut från det befintliga flertalet kanalsändningsbehandlingsenheter, ett tredje spridningskodgenereringsorgan (114 i fig. 1) för att generera en spridningskod (lång kod) med en lång period cnh tilldelad i enheter av basstationer, ett tredje spridningsorgan (112 i fig. 1) för att sprida den syntetiserade sändningssignalen i enlighet med spridningskoden (den långa koden) och ett module- ringsorgan (113 i fig. 1) för att modulera den av det tredje spridningsorganet spridda sändningssignalen för att omvandla denna till en radiosignal och för att mata ut radiosignalen till en antenn.

I var och en av kanalsändningsbehandlingsenheterna (101-103 i fig. 1) vindlingskodar ett vindlingskodningsorgan (104 i fig. 1) sändningsdata. När bithastigheten är lägre än grundhastigheten matar ett symbolupprepningsorgan (105 i fig. 1) repetitivt ut en kod för att bringa bithastigheten att överensstämma med grund- hastigheten. Ett första spridningskodgenereringsorgan (110 i fig. 1) genererar en spridningskod (kort kod) som svarar mot kodtalet för grundhastigheten och som har en period lika med symbollängden liksom inom teknikens ståndpunkt. Ett andra spridningskodgenereringsorgan (109 i fig. 1) genererar en andra spridningskod som svarar mot ett underkodtal för att särskilja ett flertal kanaler vilkas maximala bithastigheter alltid är lägre än grundhastigheten. Ett andra spridningsorgan (106 i fig. 1) sprider symbolen som har upprepats så att bithastigheten bringas att överensstämma.med grundhastigheten i enlighet med den andra spridningskoden svarande mot underkodtalet. Ett blockinter- folieringsorgan (107 i fig. 1) utför blockinterfoliering för att bringa inflytandet av försämring i kvalitet till följd av fädning i fortplantningsbanan att bli slumpvis. Ett första spridnings- organ (108 i fig. 1) sprider sändningsdatana i enlighet med den första spridningskoden (den korta koden) svarande mot kodtalet för grundhastigheten och matar ut datana.

Såsom är visat i fig. 1 kan i kanalen med en bithastighet lägre än grundhastigheten spridningskoder (korta koder) för en grundhastighet användas gemensamt av ett flertal låga bithas- 526 529 4 tighetskanaler genom att symbolen upprepas så att symbolhastigheten tvingas att bli lika med grundhastigheten och genom att datana sprids i enlighet med underkoder (delkoder) som är inbördes ortogo- nala och som har en kodlängd lika med antalet symbolrepetitionsgång- er. Dessa spridningskanaler är inbördes ortogonala oberoende av bit- hastigheten, varför interferens mellan dem kan minimeras så att ing- en distorsion genereras i fortplantningsbanan.

Uppfinningen kommer att beskrivas i detalj med hänvisning till bifogade ritningar, i vilka fig. 1 är ett blockschema som visar en första utföringsform av uppfinningen, fig. 2,är ett tidsschema som visar tidgivningarna för spridningsorgan i den första utföringsfor- men av uppfinningen, fig. 3 är ett blockschema som visar en andra utföringsform av uppfinningen, och fig. 4A till 4D är vyer som visar ett sätt att generera en syntetiserad spridningskod i den andra ut- föringsformen av uppfinningen.

I fig. 1 på bifogade ritningar, som såsom nämnts är ett block- schema som visar en första utföringsform av uppfinningen, innefattar en CDMA-spridningskrets med variabel hastighet enligt uppfinningen N kanalsändningsbehandlingsenheter 101 till 103, ett adderings/kombi- neringsorgan lll för att addera/kombinera sändningssignaler som ma- tas ut från det befintliga flertalet kanalsändningsbehandlingsenhe- ter 101 till 103, ett spridningskodgenereringsorgan 114 för att ge- nerera en tredje spridningskod (läng kod) med en lång period och tilldelad i enheter av basstationer, ett spridningsorgan 112 för att sprida sändningssignalen syntetiserad av adderings/kombinerings- organen 111 i enlighet med den tredje spridningskoden (den långa ko- den), och ett moduleringsorgan 113 för att modulera spridningssänd- ningssignalen för att omvandla denna till en radiosignal och för att mata ut radiosignalen till en antenn.

Var och en av kanalsändningsbehandlingsenheterna 101 till 103 innefattar ett vindlingskodningsorgan (convolutional coding means) 104 för vindlingskodning av sändningsdata, ett symbolupprepande or- gan 105 för att, när bithastigheten är lägre än grundhastigheten, upprepa data för att bringa bithastigheten att överensstämma med grundhastigheten, ett spridningskodgenereringsorgan 110 för att ge- nerera en första spridningskod (kort kod) svarande mot kodtalet för grundhastigheten och med en period lika med symbollängden, liksom inom teknikens ståndpunkt, ett spridningskodgenereringsorgan 109 för att generera en andra spridningskod (underkod) svarande mot ett underkodtal för att särskilja ett flertal kanaler vars maximala bithastigheter alltid är lägre än grundhastigheten, ett sprid- ningsorgan 106 för att sprida symbolen som har upprepats för att bringa bithastigheten att överensstämma med grundhastigheten, i enlighet med den andra spridningshastigheten svarande mot under- kodtalet, ett blockinterfolieringsorgan 107 för att bringa inflytandet av försämring i kvalitet till följd av fädning i fortplantningsbanan att uppträda slumpvis för att förbättra felkorrigeringseffekten, och ett spridningsorgan 108 för att sprida transmissionsdatana i enlighet med den första spridnings- koden (den korta koden) svarande mot kodtalet för grundhastig- heten och för att mata ut datana från kanalsändningsbehand- lingsenheten.

Godtyckliga koder kan användas som den första spridnings- koden (korta koden) som genereras av kanalsändningsbehandlings- enheten 101 och den andra spridningskoden (underkoden) som _genereras av spridningskodgenereringsorganet 109 såvitt de är inbördes ortogonala. När walshkoder som används i IS-95 utnyttjas kan de ortogonala koderna lätt genereras. Ortogonala goldkoder smm har' utmärkta. autokorrelationskarakteristikor och son! kan generera ett flertal kodgrupper kan användas som korta koder.

Arbetssättet hos den första utföringsformen av uppfinningen kommer nu att beskrivas med hänvisning till de bifogade rit- ningarna.

Fig. 2 är ett tidsschema som visar tidgivningarna för sprid- ningsorganen 106 och 108 i den första utföringsformen av upp- finningen.

I fig. 2 representerar (al), (a2) resp. (a3) sändningsdata på kanaler nr l till nr 3 efter att ha utsatts för vindlingskod- ningsbehandling, (b2) resp. (b3) representerar sändningsdata för kanaler nr 2 resp. nr 3 sedan de har utsatts för dataupprepning, och (c2) resp. (c3) andra spridningskoder för kanalerna nr 2 resp. nr 3, (d2) och (d3) data för kanalerna nr 2 resp. nr 3 sedan de har utsatts för spridningsbehandling av nämnda andra spridningsorgan och (el), (e2) och (e3) första spridningskoder för kanalerna nr 1 till nr 3. oo oo oo ooo 0 0 o o 0000 ooo ooo oo; ° O o o g II oo oo oooo o o o o OO 526 529 ¿¿~â; 6 Kanal nr 1 visar arbetssättet för sändning av data i grund- hastigheten medan kanalerna nr 2 och nr 3 visar arbetssättet för sändning av data i en bithastighet svarande mot 1/4 av grund- hastigheten. Blockinterfoliering har utelämnats i. detta tids- schema för att beskrivningen skall bli mera behändig.

Med hänvisning till fig. 2 sprids sändningsdatana i grund- hastigheten i enlighet med den första spridningskoden (den korta koden el) lika med symbollängden liksom inom teknikens stånd- punkt. Symbolupprepningsorganen 105 och spridningsorganen 106 genomsläpper datana direkt utan att utföra någon behandling. För kanalerna nr 2 och nr 3 med en bithastighet svarande mot 1/4 av grundhastigheten upprepas en symbol fyra gånger av symbolupprep- ningsorganen 105 så att bithastigheten omvandlas till samma symbolhastighet som grundhastigheten. En underkod (i detta exempel +l, -1, +l, -l för kanalen nr 2 och +l, +l, -1, -l för kanalen nr 3) lika med upprepningsperioden (4 i detta exempel) multiplexeras.

Efter blockinterfoliering (inte visad i detta tidsschema) sprids kanal nr l med grundhastigheten i enlighet med en kort kod (+1, -l, +l, -1) som skiljer sig från den i. de återstående kanalerna, ehuru de båda kanalerna nr 2 och nr 3 med delhastig- heten sprids i enlighet med samma korta kod (+l, +l, -1, -1). Det kan lätt beräknas att de tre kanalerna som sprids på detta sätt är inbördes ortogonala.

I exemplet ovan används två koder som underkoder. Emellertid finns det fyra koder som har kodlängden 4 och som är inbördes ortogonala. Av denna anledning kan spridningskoder som är inbördes ortogonala i ett antal fyra gånger grundhastigheten tilldelas varje kanal med en bithastighet svarande mot l/4 av grundhastigheten. På likartat sätt kan M spridningskoder som är inbördes ortogonala tilldelas en kanal med en bithastighet svarande mot l/M (M är digniteten 2) av grundhastigheten.

I beskrivningen ovan är bithastigheterna för de M delhastig- hetskanalerna lika. Emellertid kan.delhastighetskanaler med olika bithastigheter gemensamt använda en kort kod med grundhastig- heten. Exempelvis kan en kanal nr 1 med hastigheten 1/2 och två kanaler nr 2 och nr 3 med hastigheten l/4 göras inbördes ortogonala.genon1att de följande underkoderna tilldelas dessa kanaler. 526 529 7 Underkoden för kanal nr 1 är (+l, -1) därför att kodlängden är 2.

Underkoden för kanal nr 2 är (+l, -1, +1, ~l) därför att kodlängden är 4.

Underkoderna för kanal nr 3 är (+l, -l, -1, +l) därför att kodlängden är 4.

När på detta sätt underkoder skall tilldelas i systemet med ett flertal bithastigheter möjliggörs systematiseringen genonxatt man använder walshkoder som kvadraturkoder.

Låt närmare bestämt en walshkod med kodlängden I, UL är digniteten 2) vara (WQ). Två koder (WQ, WL) och (Kg, -Wg) är walshkoder med var sin kodlängd 2L. När (Hg, Kg) och (WQ, -W¿) används i stället för spridningskoden (Wg) kan två spridnings- koder användas i en hastighet 1/2 som vid användning av (Mg) förekommer som en spridningskod. Det är lätt att förstå att de på detta sätt genererade spridningskoderna är inbördes ortogonala och även ortogonala mot spridningskoder med kodlängden L, utom den ursprungliga spridningskoden (W¿) och spridningskoder' i hastigheten 1/2, vilka genereras ur spridningskoden (Hg).

Den andra utföringsformen av föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas med hänvisning till fig. 3 och 4.

Fig. 3 är ett blockschema som visar en andra utföringsform av uppfinningen.

Skillnaden mellan fig. 3 och fig. 1 är följande. Symbol- upprepningsorganen 105 och spridningsorganen 106 har utelämnats.

Ett genereringsorgan 302 för en syntetiserad spridningskod för att multiplicera utsignalen (den första spridningskoden (en kort kod)) från ett spridningskodgenereringsorgan 110 med utsignalen (den andra spridningskoden (underkoden)) från ett spridningskod- genereringsorgan 109 för att generera en syntetiseringssprid- ningskod finns. Sändningsdata efter att ha blivit utsatt för blockinterfoliering sprids i enlighet med denna syntetiserade spridningskod.

I den första utföringsformen utförs blockinterfoliering sedan delhastighetskanalen har gjorts lika med grundhastigheten.

I den andra.utföringsformen utförs emellertid.blockinterfoliering utan att delhastigheten ändras. Av denna anledning kan, ehuru in- terfolieringseffekten blir ringa, en mobilstation för att enbart 0:0 a. ,, ..

I I 0 0 Q . 0 0 0 0 Q o: g . , . Û OI coca u. 0000 ., .. . o. ou . . ' ° .

. , U' :00. 0:0 un. oo ., ..' '..0 526 529 šßyï;ïï?¿¶m,¿w? 8 mottaga en bestämd låg bithastighet få en enklare utformning när data sprids och sänds medelst metoden i den andra utförings- formen.

Fig. 4A till 4D är vyer som visar generering av den synteti- serade spridningskoden i den andra utföringsformen.

Såsom är visat i fig. 4B till 4D upprepas i hastigheten l/2 eller l/4 den första spridningskoden (den korta koden) i enlighet med den andra spridningskoden (underkoden) för generering av en syntetiserad spridningskod med en kodlängd av två eller fyra gånger. En sådan syntetiserad spridningskod kan genereras direkt i enlighet med kodtalet och bithastigheten. Särskilt kan en mobilstation för att enbart mottaga en specifik bithastighet få en enklare utformning genom att sättet att direkt generera den syntetiserade spridningskoden tillämpas.

När både den korta koden och underkoden är walshkoder kan den syntetiserade spridningskoden genereras direkt ur det desig- nerade kodtalet därför att den syntetiserade spridningskoden också är en walshkod.

Den första effekten är att även då kanaler med ett flertal bithastigheter föreligger kan datana spridas i enlighet med spridningskoderna ortogonalt mot varandra så att interferens i CDMA kan minimeras.

Den andra effekten är att även då ett stort antal kanaler med låga bithastigheter finns, kan ett tillräckligt antal koder som är ortogonala mot varandra säkerställas genom att man tilldelar underkoder.

Claims (5)

526 529 9 PATENTKRAV

1. l. CDMA-spridningskrets med variabel hastighet i. ett mo- bilkommunikationssysten1 sonl använder sig av «direkt spridnings- koddelningsmultiplexátkomst och med kanaler med ett flertal bit- hastigheter och med ett flertal kanaler av vilka var och en kan sända med en godtycklig hastighet bland nämnda flertal bithas- tigheter, vari i varje kanal överföringsdata, - efter att ha spridits i enlighet med en första spridningskod och en' andra spridningskod, där nämnda första spridningskod och nämnda andra spridningskod används för att definiera kanaler och där sprid- ningssignalen i varje kanal syntetiseras av ett adderings/kom- bineringsorgan, - omvandlas till en radiosignal och sänds, kän- netecknad därav, att då en spridningsfaktor med en grundhastig- het definieras som R(R är ett positivt heltal) är nämnda första spridningskod en kod med kodlängden R och ortogonal mot en för- sta spridningskod i en annan kanal, att nämnda andra kod är en kod med kodlängden M och ortogonal mot en andra spridningskod i en annan kanal för delhastighetskanaler med en bithastighet sva- rande mot l/M av grundhastigheten (M är ett positivt heltal), och att nämnda första spridningskod används gemensamt av ett flertal delhastighetskanaler vilkas maximiantal är M, varvid var och en av nämnda delhastighetskanaler diskrimineras av nämnda andra spridningskod med kodlängden M och ortogonal mot en andra spridningskod i en annan kanal.

2. CDMA-spridningskrets med variabel hastighet i. ett mo- bilkommunikationssysten1 som använder sig av direkt spridnings- koddelningsmultiplexåtkomst med kanaler med ett flertal bithas- tigheter och med ett flertal kanaler av vilka var och en kan sända med en godtycklig hastighet bland nämnda flertal bithas- tigheter, vari i varje kanal överföringsdata, - efter att ha spridits i. enlighet. med en "ömsesidigt ortogonal spridningskod för att definiera kanaler, varvid spridningssignalen i varje ka- nal syntetiseras av ett adderings/kombineringsorgan, - omvandlas till en radiosignal och sänds, kännetecknad därav, att med en 526 529 gg; 10 spridningsfaktor med grundhastigheten definierad som R (där R är ett positivt heltal) är för delhastighetskanaler med en bithas- tighet svarande mot 1/M av grundhastigheten (M är ett positivt heltal) nämnda första spridningskod en syntetiserad spridnings- signal med kodlängden R >< M bildad av en första spridningskod med kodlängden R och ortogonal mot en första spridningskod i en annan kanal och en andra spridningskod med kodlängden M och or- togonal mot en andra spridningskod i en annan kanal.

3. Krets enligt krav 1 eller 2, kännetecknad därav, att den första spridningskoden är vald bland ortogonala goldkoder medan den andra spridningskoden är vald bland walshkoder.

4. Krets enligt krav 1, kännetecknad därav, att den första spridningskoden är vald bland walshkoder och att den andra spridningskoden är vald bland walshkoder.

5. Krets enligt krav 2, kännetecknad därav, att den första spridningskoden är vald bland walshkoder med kodlängden R, att den andra spridningskoden är vald bland walshkoder med kodläng- den PL och att den syntetiserade spridningskoden också är en walshkod med kodlängden M x R.