WO2003026149A1 - Empfänger für nachrichtenübertragungssysteme - Google Patents

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Jürgen VOLLMER
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0261—Power saving arrangements in terminal devices managing power supply demand, e.g. depending on battery level
    • H04W52/0287—Power saving arrangements in terminal devices managing power supply demand, e.g. depending on battery level changing the clock frequency of a controller in the equipment
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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the invention relates to a receiver for message transmission systems with a receiving part and a decoder circuit for recovering a symbol sequence from a received signal.
  • Recipients of the generic type are known. These are used, for example, in spread-band message transmission systems, which also include UMTS (Universal Mobile Telecommunication System).
  • a UMTS transmitter can transmit signals intended for a plurality of different receivers simultaneously in a single frequency band by multiplying each symbol by a sequence of values of a so-called spreading code, whereby so-called chips are obtained for each symbol, SF being the number of elements of the spreading code or the spreading factor.
  • Each receiver reconstructs the portion intended for it from the transmitting chips by forming the dot product of the received chip sequence with the spreading code assigned to it. This reconstruction is possible because the spreading codes used are orthogonal, that is, the dot product of two spreading codes, interpreted as vectors in an SF-dimensional vector space, is zero.
  • Standby mode of complex receivers requires a relatively high energy requirement, in particular in so-called standby times of the receivers, that is to say in times when messages, in particular data or voice, are not received, which leads to a reduction in the stand -by time leads.
  • Stand-by time is understood here to mean the time within which the receiver remains operational without charging an accumulator or the like. The reduction in the standby time would lead to an inadequate loss of comfort compared to receivers based on other standards, for example GSM (Global System for Mobile Communication) standards.
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • the invention has for its object to provide a receiver of the generic type, which is characterized by a high stand-by time.
  • the decoder circuit comprises two switchable detector circuits, of which a first detector circuit is designed for receiving messages and a second detector circuit is designed for ready reception, is advantageously possible while the receiver is in the ready state, that is to say in the period in which no messages, in particular, data and / or voice are transmitted, to switch to the detector circuit assigned to the standby reception.
  • this is designed to be considerably simpler, since only the common channels necessary for the standby state, which are the basis for general information for all receivers, have to be received. These will transmitted with a higher power than data and / or voice signals, so that a less sensitive detector circuit is sufficient to receive these channels.
  • the first detector circuit which is designed for receiving messages, is designed for receiving a bandwidth-spreading message transmission system (e.g. UMTS).
  • UMTS bandwidth-spreading message transmission system
  • the first detector circuit serving for receiving messages is designed for a non-bandwidth-spreading message transmission system (GSM). In this way, extended standby times can also be achieved for recipients in such message transmission systems.
  • GSM non-bandwidth-spreading message transmission system
  • a receiver designated overall by 10 for a spreading band message transmission system is shown in shown a block diagram.
  • the receiver 10 comprises a receiving part 12, which converts electromagnetic message signals received via an antenna 14 into received signals. These received signals are fed via an analog / digital converter 16 to a decoder circuit, designated overall by 18.
  • the decoder circuit 18 comprises a first detector circuit 20 and a second detector circuit 22.
  • the detector circuits 20 and 22 are electrically connected in parallel and each have an output connection 24 or 24 'of a first switch 26 and an input connection 28 or 28' of a second switch 30 connected.
  • An input connection 32 of the first switch 26 is connected to the analog / digital converter 16.
  • An output connection 34 of the second switch 30 is connected to a decoder 36.
  • the received signals decoded by means of the decoder 36 are forwarded in a manner known per se to the circuit components of the receiver 10, which are not shown further here, for transmission, storage, reproduction or the like.
  • the detector circuit 22 is, for example, a so-called joint detector, the structure and mode of operation of which are known.
  • the detector circuit 20 is, for example, a so-called RAKE receiver (single user detector). The structure and function of such RAKE receivers are also generally known, so that they will not be discussed in more detail in the context of the present description.
  • the decoder 36 is connected via a higher protocol layer 46 to a decision maker 38, the switching output 40 of which is connected to control connections 42 and 44 of the changeover switches 26 and 30, respectively.
  • Another input signal from the decision maker 38 can come directly from the higher protocol layers 46.
  • the receiver 10 shown in the figure has the following function: In the ready state (standby mode) of the receiver 10, the input connection 32 of the switch 26 is connected to its output connection 24 'and the input connection 28' of the switch 30 to its output connection 34. As a result, the electromagnetic signals received by the receiving unit 12 are passed via the detector circuit 20 and the decoder 36 after their digital conversion. In the ready state of the receiver 10, no data and / or voice signals are received. In the ready state, the common channels (so-called common transport channels) are sent from a base station, not shown, and received by the receiver 10. The decoder 36 passes the received shared channels to the higher layers 46.
  • the received signals are passed through the detector circuit 20, which is of a relatively simple construction and thus has relatively low energy requirements.
  • the energy requirement of the receiver 10 as a whole is known to be covered by an accumulator or the like arranged in the receiver 10.
  • message signals for example data and / or voice signals
  • this is determined in the higher layers 46 and this information is passed on to the decision maker (switching means) 38.
  • This controls the control connections 42 and 44 of the changeover switches 26 and 30 synchronously.
  • the input connection 32 of the changeover switch 26 is connected to its output connection 24 and the input connection 28 of the changeover switch 30 to its output connection 34.
  • the received signals are routed via the detector circuit 22 - the joint detector. This has the required, relatively complex structure of the signal signals required for reaching data and / or voice signals. quality at the detector output is necessary.
  • the higher energy requirement required here is also covered by the energy source, in particular the accumulator, of the receiver 10.
  • the detector circuits 20 and 22 can use common circuit components, the common circuit components being connected as part of the detector circuit 20 or part of the detector circuit 22, depending on the state of the receiver 10. As a result, component expenditure is reduced.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Empfänger für Nachrichtenübertragungssysteme mit einem Empfangsteil sowie einer Decoderschaltung zum Rückgewinnen einer Symbolfolge aus einem Empfangssignal, wobei die Decoderschaltung zwei umschaltbare Detektorkreise umfasst, von denen ein erster Detektorkreis für einen Bereitschaftsempfang ausgelegt ist und ein zweiter Detektorkreis für einen Nachrichtenempfang ausgelegt ist.

Description

Beschreibung
Empfänger für Nachrichtenübertragungssysteme
Die Erfindung betrifft einen Empfänger für Nachrichtenübertragungssysteme mit einem Empfangsteil sowie einer Decoderschaltung zum Rückgewinnen einer Symbolfolge aus einem Empfangssignal .
Empfänger der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Diese werden beispielsweise in Spreizband-Nachrichtenübertragungssystemen eingesetzt, zu denen unter anderem auch UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) gehört. Ein UMTS-Sender kann für eine Mehrzahl verschiedener Empfänger bestimmte Signale gleichzeitig in einem einzigen Frequenzband übertragen, indem er jedes Symbol mit einer Folge von Werten eines so genannten Spreizcodes multipliziert, wodurch für jedes Symbol so genannte Chips erhalten werden, wobei SF die Zahl der Elemente des Spreizcodes beziehungsweise den Spreizfaktor bezeichnet.
Jeder Empfänger rekonstruiert aus den übertragenden Chips den für ihn bestimmten Anteil durch Bilden des Skalarprodukts der empfangenen Chipfolge mit dem ihm zugeordneten Spreizcode. Diese Rekonstruktion ist möglich, weil die verwendeten Spreizcodes orthogonal sind, das heißt, das Skalarprodukt zweier Spreizcodes, aufgefasst als Vektoren in einem SF- dimensionalen Vektorraum, ist Null.
Es gibt komplexe leistungsfähige Detektorkreise, wie bei- spielsweise den so genannten Joint-Detektor, dessen Aufbau und Wirkungsweise allgemein bekannt sind. Dieser Detektor ist in hohem Maße in der Lage, UMTS-typische Störungen wie multiple access interference (MAI) und/oder inter-symbol inter- ference (ISI) zu eliminieren. Insbesondere bei den Anforde- rungen gemäß den UTRA-TDD Standards und dem TD-SCDMA Standard sind diese Leistungsmerkmale teilweise unverzichtbar, um den Anforderungen zu entsprechen, die aber einen stark erhöhten Energieverbrauch nach sich ziehen. Einfachere Detektoren, wie beispielsweise der so genannte RAKE-E pfänger, dessen Aufbau und Funktion ebenfalls allgemein bekannt sind, können weder MAI noch ISI eliminieren, verbrauchen aber auch signifikant weniger Leistung.
Insbesondere in so genannten Stand-by-Zeiten der Empfänger, das heißt in den Zeiten, in denen ein Empfang von Nachrichten, insbesondere von Daten beziehungsweise Sprache, nicht erfolgt, erfordert der Bereitschaftsmodus komplexer Empfänger einen relativ hohen Energiebedarf, der zu einer Verringerung der Stand-by-Zeit führt. Unter Stand-by-Zeit wird hierbei die Zeit verstanden, innerhalb der der Empfänger ohne Aufladen eines Akkumulators oder dergleichen betriebsbereit bleibt. Die Verringerung der Stand-by-Zeit würde zu einem unangemessenen Komfortverlust gegenüber auf anderen Standards basierenden Empfängern, beispielsweise GSM(Global System for Mobile Communication) -Standards, führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Empfänger der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der sich durch eine hohe Stand-by-Zeit auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Empfänger mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass die Decoderschaltung zwei umschaltbare Detektorkreise umfasst, von denen ein erster Detektorkreis für einen Nachrichtenempfang ausgelegt ist und ein zweiter Detektorkreis für einen Bereitschaftsempfang ausgelegt ist, ist vorteilhaft möglich, während des Bereitschaftszustandes des Empfängers, also in der Zeit, in der keine Nachrichten, insbesondere Daten und/oder Sprache, übertragen werden, auf den dem Bereitschaftsempfang zugeordneten Detektorkreis umzuschalten. Dieser ist in seiner Struktur erheblich einfacher ausgelegt, da lediglich die für den Bereitschaftszustand notwendigen gemeinschaftlichen Kanäle, die Basis allgemeiner Informationen für alle Empfänger sind, empfangen werden müssen. Diese wer- den mit einer höheren Leistung als Daten- und/oder Sprachsignale übertragen, so dass zum Empfang dieser Kanäle ein weniger empfindlicher Detektorkreis ausreichend ist. Dieser besitzt daher auch einen geringeren Energiebedarf, so dass die im Empfänger zur Verfügung stehenden Energieressourcen, beispielsweise über einen Akkumulator oder dergleichen einen Bereitschaftszustand über einen längeren Zeitraum gestatten. Somit kommt es zu einer Verlängerung der so genannten Stand- by-Zeit des Empfängers gegenüber der Variante, in der ein sich ständig in Bereitschaft befindender Detektorkreis für einen Nachrichtenempfang geschaltet wäre.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Detektorkreis, der für den Nachrichtenempfang ausgelegt ist, für den Empfang eines bandbreitengespreizten Nachrichtenübertragungssystems (z.B. UMTS) ausgelegt ist. Hierdurch lassen sich Empfänger in bandbreitengespreizten Nachrichtensystemen in einfacher Weise mit einer hohen Stand- by-Zeit realisieren.
Nach weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der dem Nachrichtenempfang dienende erste Detektorkreis für ein nicht bandbreitengespreiztes Nachrichtenübertragungssystem (GSM) ausgelegt ist. Somit lassen sich auch für Empfänger in derartigen Nachrichtenübertragungssystemen verlängerte Stand-by-Zeiten erzielen.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung, die schematisch einen Empfänger für ein Nachrichtenübertragungssystem in einem Blockschaltbild zeigt, näher erläutert.
In der Figur ist ein insgesamt mit 10 bezeichneter Empfänger für ein Spreizband-Nachrichtenübertragungssystem (UMTS) in einem Blockschaltbild gezeigt. Der Empfänger 10 umfasst ein Empfangsteil 12, das über eine Antenne 14 empfangene elektromagnetische Nachrichtensignale in Empfangssignale umsetzt. Diese Empfangssignale werden über einen Analog/Digital- Wandler 16 einer insgesamt mit 18 bezeichneten Decoderschaltung zugeführt. Die Decoderschaltung 18 umfasst einen ersten Detektorkreis 20 sowie einen zweiten Detektorkreis 22. Die Detektorkreise 20 und 22 sind elektrisch parallel geschaltet und mit je einem Ausgangsanschluss 24 beziehungsweise 24' ei- nes ersten Umschalters 26 und je einem Eingangsanschluss 28 beziehungsweise 28' eines zweiten Umschalters 30 verbunden. Ein Eingangsanschluss 32 des ersten Umschalters 26 ist mit dem Analog/Digital-Wandler 16 verbunden. Ein Ausgangsanschluss 34 des zweiten Umschalters 30 ist mit einem Decoder 36 verbunden. Die mittels des Decoders 36 dekodierten Empfangssignale werden hier nicht weiter dargestellten Schaltungsbestandteilen des Empfängers 10 zur Weitergabe, Speicherung, Wiedergabe oder dergleichen in an sich bekannter Weise weitergleitet. Beim Detektorkreis 22 handelt es sich bei- spielsweise um einen so genannten Joint-Detektor, dessen Aufbau und Wirkungsweise bekannt sind. Bei dem Detektorkreis 20 handelt es sich beispielsweise um einen so genannten RAKE- Empfänger (Single User Detektor) . Aufbau und Funktion derartiger RAKE-Empfänger sind ebenfalls allgemein bekannt, so dass im Rahmen der vorliegenden Beschreibung hierauf nicht näher eingegangen werden soll.
Der Decoder 36 ist über höhere Protokoll-Layer 46 mit einem Entscheider 38 verbunden, dessen Schaltausgang 40 mit Steuer- anschlüssen 42 beziehungsweise 44 der Umschalter 26 beziehungsweise 30 verbunden ist. Ein weiteres Eingangssignal des Entscheiders 38 kann von den höheren Protokoll-Layern 46 unmittelbar kommen.
Der in der Figur dargestellte Empfänger 10 zeigt folgende Funktion: Im Bereitschaftszustand (Stand-by-Betrieb) des Empfängers 10 ist der Eingangsanschluss 32 des Umschalters 26 mit dessen Ausgangsanschluss 24' und der Eingangsanschluss 28' des Umschalters 30 mit dessen Ausgangsanschluss 34 verbunden. Hier- durch werden die von der Empfangseinheit 12 empfangenen elektromagnetischen Signale nach deren Digitalwandlung über den Detektorkreis 20 und den Decoder 36 geführt. Im Bereitschaftszustand des Empfängers 10 werden keine Daten- und/oder Sprachsignale empfangen. Im Bereitschaftszustand werden die gemeinschaftlichen Kanäle (so genannte common transport Channels) von einer nicht dargestellten Basisstation gesendet und vom Empfänger 10 empfangen. Der Decoder 36 gibt die empfangenen gemeinschaftlichen Kanäle an die höheren Layer 46. Solange die Bitfehlerrate nicht zu hoch ist oder die höheren Layer 46 nicht den Beginn einer Nachrichtenübertragung signalisieren, werden die empfangenen Signale über den Detektorkreis 20 geführt, der einen relativ einfachen Aufbau und somit relativ geringen Energiebedarf besitzt. Der Energiebedarf des Empfängers 10 insgesamt wird bekannterweise durch einen im Empfän- ger 10 angeordneten Akkumulator oder dergleichen gedeckt.
Aufgrund des geringen Energiebedarfs des Detektorkreises 20 im Bereitschaftszustand werden lange Stand-by-Zeiten des Empfängers 10 erreicht.
Sollen über die Empfangseinheit 12 Nachrichtensignale, beispielsweise Daten- und/oder Sprachsignale, empfangen werden, so wird dies in den höheren Layern 46 festgestellt und diese Information an den Entscheider (Schaltmittel) 38 weitergegeben. Dieser steuert wiederum die Steueranschlüsse 42 und 44 der Umschalter 26 und 30 synchron an. Bei anliegenden Steuersignalen wird der Eingangsanschluss 32 des Umschalters 26 mit dessen Ausgangsanschluss 24 und der Eingangsanschluss 28 des Umschalters 30 mit dessen Ausgangsanschluss 34 verbunden. Hierdurch werden die empfangenen Signale über den Detektor- kreis 22 - dem Joint-Detektor - geführt. Dieser besitzt den erforderlichen, relativ komplexen Aufbau der zum Erreichen der für Daten- und/oder Sprachsignale erforderlichen Signal- qualität am Detektorausgang notwendig ist. Der hierbei erforderliche höhere Energiebedarf wird ebenfalls durch die Energiequelle, insbesondere den Akkumulator, des Empfängers 10 gedeckt .
Soll die Übertragung der Daten- und/oder Sprachsignale beendet werden, so wird dies in den höheren Layern 46 festgestellt und diese Information an den Entscheider (Schaltmittel) 38 weitergegeben. Dieser veranlasst durch entsprechende Steuersignale die Umschalter 26 und 30, ihre Schaltstellung gemäß Bereitschaftszustand einzunehmen - wie in der Figur gezeigt. Hierdurch werden die empfangenen Signale wiederum über den den einen relativ geringen Energiebedarf aufweisenden Detektorkreis 20 geführt.
Es wird deutlich, dass durch Umschalten des Empfängers 10 auf den Detektorkreis 20 im Bereitschaftszustand des Empfängers 10 (Stand-by-Betrieb) lediglich ein geringerer Energiebedarf benötigt wird, als wenn der Detektorkreis 22 den Bereit- schaftszustand mit abdecken müsste.
Die Detektorkreise 20 und 22 können gemeinsame Schaltungsbestandteile nutzen, wobei je nach Zustand des Empfängers 10 die gemeinsamen Schaltungsbestandteile als Teil des Detektor- kreises 20 oder Teil des Detektorkreises 22 geschaltet sind. Hierdurch ist ein Bauelementeaufwand reduziert.

Claims

Patentansprüche
1. Empfänger für Nachrichtenübertragungssysteme mit einem Empfangsteil sowie einer Decoderschaltung zum Rückgewinnen einer Symbolfolge aus einem Empfangssignal, dadurch gekennzeichnet, dass die Decoderschaltung (18) zwei umschaltbare Detektorkreise (20, 22) umfasst, von denen ein erster Detektorkreis (20) für einen Bereitschaftsempfang ausgelegt ist und ein zweiter Detektorkreis (22) für einen Nach- richtenempfang ausgelegt ist.
2. Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Detektorkreis (22) für ein bandbreitengespreiztes Nachrichtenübertragungssystem (UMTS) ausgelegt ist.
3 . Empfänger nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der zweite Detektorkreis ( 22 ) für ein nicht bandbreitengespreiztes Nachrichtenübertragungssystem (GSM) ausge- legt ist .
4. Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Detektorkreis (22) ein komplexer Detektor, insbesondere ein Joint-Detektor, ist.
5. Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Detektorkreis (20) ein einfacher Single User Detektor, insbesondere ein RAKE-Empfänger, ist.
6. Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektorkreise (20, 22) parallel geschaltet sind und mit Ausgangsanschlüssen (24, 24') und Eingangsanschlüssen (28, 28') von zwei synchron schaltbaren Umschaltern (26, 30) verbunden sind.
7. Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Auslösesignale der Umschalter (26, 30) von einem Decoder (36) und/oder Protokoll- Layern (46) der Decoderschaltung (18) generierbar sind.
8. Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektorkreise (20, 22) gemeinsame Schaltungsbestandteile nutzen.
9. Empfänger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass je nach Empfangszustand des Empfängers (10) die gemeinsamen Schaltungsbestandteile als Teil des Detektorkreises (20) oder Teil des Detektorkreises (22) schaltbar sind.
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